一种制备掺铕四氟钇锂纳米带的方法技术

本发明专利技术涉及一种制备掺铕四氟钇锂纳米带的方法，属于纳米材料制备技术领域。本发明专利技术包括四个步骤：(1)配制纺丝液；(2)采用静电纺丝技术制备PVP/金属硝酸盐复合纳米带；(3)制备混合氧化物纳米带；(4)制备LiYF4:5％Eu3+纳米带。采用双坩埚法，用氟化氢铵将混合氧化物纳米带进行氟化处理，得到LiYF4:5％Eu3+红色发光纳米带，具有良好的结晶性，宽度为7.44±1.27μm，厚度为180nm，长度大于100μm。LiYF4:5％Eu3+纳米带是一种有重要应用价值的新型红色纳米发光材料。本发明专利技术的制备方法简单易行，可以批量生产，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及纳米材料制备研究领域，具体说涉及。
技术介绍
无机物纳米带的制备与性质研究目前是材料科学、凝聚态物理、化学等学科研究的前沿热点之一。纳米带是一种用人工方法合成 的呈带状结构的纳米材料，它的横截面是一个矩形结构，其厚度在纳米量级，宽度可达到微米级，而长度可达几百微米，甚至几毫米。纳米带由于其不同于管、线材料的新颖结构以及独特的光、电、磁等性能而引起人们的高度重视。稀土四氟化物由于具有丰富的4f能级和较低的声子能，是目前高效稀土离子掺杂发光基质之一。掺铕四氟钇锂LiYF4 = Eu3+是一种重要的红色发光材料，具有重要应用前景。已经采用沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法、前驱体热解法、水热与溶剂热法、多元醇法、高沸点配位溶剂法等方法，制备了 LiYF4: Eu3+纳米晶、纳米棒、片状、立方体纳米晶、六方体纳米晶、八面体纳米晶、空心管状结构、纳米线、纺锤形等纳米材料。掺铕四氟钇锂LiYF4IEu3+纳米带是一种新型的红色发光材料，将在生物标记、防伪、发光与显示、医学检测、太阳能电池、化学与生物传感器、纳米器件等领域得到重要应用，具有广阔的应用前景。目前，未见掺铕四氟钇锂LiYF4: Eu3+纳米带的报道。专利号为1975504的美国专利公开了一项有关静电纺丝方法(electrospinning)的技术方案，该方法是制备连续的、具有宏观长度的微纳米纤维的一种有效方法，由Formhals于1934年首先提出。这一方法主要用来制备高分子纳米纤维，其特征是使带电的高分子溶液或熔体在静电场中受静电力的牵引而由喷嘴喷出，投向对面的接收屏，从而实现拉丝，然后，在常温下溶剂蒸发，或者熔体冷却到常温而固化，得到微纳米纤维。近10年来，在无机纤维制备
出现了采用静电纺丝方法制备无机化合物如氧化物纳米纤维的技术方案，所述的氧化物包括Ti02、ZrO2, Y2O3> Y2O3:RE3+(RE3+ = Eu3+、Tb3+、Er3+、Yb3VEr3+)、NiO、Co3O4' Mn2O3> Mn3O4' CuO, SiO2, Al2O3' V205、ZnO, Nb2O5' MoO3> CeO2, LaMO3 (M=Fe、Cr、Mn、Co、Ni、Al)、Y3Al5O12^ La2Zr2O7等金属氧化物和金属复合氧化物。已有人利用静电纺丝技术成功制备了高分子纳米带(Materials Letters, 2007,61 :2325-2328 ；Journal of PolymerScience Part B Polymer Physics, 2001,39 :2598-2606)。有人利用锡的有机化合物，使用静电纺丝技术与金属有机化合物分解技术相结合制备了多孔SnO2纳米带(Nanotechnology，2007，18 :435704);有人利用静电纺丝技术首先制备了 PEO/氢氧化锡复合纳米带，将其焙烧得到了多孔SnO2纳米带(J. Am. Ceram. Soc. ,2008,91 (I)257-262)。董相廷等采用静电纺丝技术制备了稀土三氟化物纳米带(中国专利技术专利，申请号:201010108039. 7)、二氧化钛纳米带(中国专利技术专利，授权号ZL200810050948. 2)和Gd3Ga5O12 = Eu3+多孔纳米带(高等学校化学学报，2010，31 (7) ,1291-1296)。目前未见采用静电纺丝技术与氟化技术相结合制备LiYF4:Eu3+红色发光纳米带的报道。利用静电纺丝技术制备纳米材料时，原料的种类、高分子模板剂的分子量、纺丝液的组成、纺丝过程参数和热处理工艺对最终产品的形貌和尺寸都有重要影响。本专利技术先采用静电纺丝技术，以一水合氢氧化锂LiOH H20、氧化钇Y2O3和氧化铕Eu2O3为原料，用硝酸溶解后蒸发，得到硝酸锂LiNO3、硝酸钇Y(NO3)3和硝酸铕Eu(NO3)3混合晶体，加入溶剂N，N- 二甲基甲酰胺DMF和高分子模板剂聚乙烯吡咯烷酮PVP，得到纺丝液后进行静电纺丝，在最佳的实验条件下，制备出PVP/复合纳米带，将其在空气中进行热处理，得到混合氧化物纳米带，采用双坩埚法、以氟化氢铵NH4HF2为氟化剂进行氟化，制备出了结构新颖纯相的LiYF4 = Eu3+红色发光纳米带。
技术实现思路
现有技术采用沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法、前驱体热解法、水热与溶剂热法、多元醇法、高沸点配位溶剂法等方法，制备了 LiYF4 = Eu3+纳米晶、纳米棒、片状、立方体纳米晶、六方体纳米晶、八面体纳米晶、空心管状结构、纳米线、纺锤形等纳米材料。
技术介绍
中的使用静电纺丝技术制备了金属氧化物、金属复合氧化物纳米纤维、高分子纳米带、SnO2纳米带、TiO2纳米带、Gd3Ga5O12:Eu3+多孔纳米带和稀土三氟化物纳米带。为了在纳米带领域提供一种新型红色发光纳米带材料，我们将静电纺丝技术与氟化技术相结合，专利技术了LiYF4IEu3+红色发光纳米带的制备方法。本专利技术是这样实现的，首先制备出用于静电纺丝的具有一定粘度的纺丝液，应用静电纺丝技术进行静电纺丝，在最佳的实验条件下，制备出PVP/复合纳米带，将其在空气中进行热处理，得到了混合氧化物纳米带，采用双坩埚法、以氟化氢铵NH4HF2为氟化剂进行氟化，制备出了结构新颖纯相的LiYF4 = Eu3+红色发光纳米带。在本专利技术中，掺杂的铕离子的摩尔百分数为5%，标记为LiYF4:5% Eu3+，即本专利技术所制备的是LiYF4:5% Eu3+红色发光纳米带。其步骤为(I)配制纺丝液锂源、钇源和铕源使用的是一水合氢氧化锂LiOH *H20、氧化钇Y2O3和氧化铕Eu2O3,高分子模板剂采用聚乙烯吡咯烷酮PVP，分子量为1300000，采用N，N-二甲基甲酰胺DMF为溶剂，称取一定量的一水合氢氧化锂LiOH H20、氧化钇Y2O3和氧化铕Eu2O3，其中Li+，Y3+和Eu3+的摩尔比为100 95 5，即铕离子的摩尔百分数为5%，用硝酸HNO3溶解后蒸发，得到LiN03、Y (NO3) 3和Eu (NO3) 3混合晶体，加入适量的N，N- 二甲基甲酰胺DMF溶剂和聚乙烯吡咯烷酮PVP，于室温下磁力搅拌5h，并静置3h，即形成纺丝液，该纺丝液各组成部分的质量百分数为硝酸盐含量10%，PVP含量20%，溶剂DMF含量70% ；(2)制备 PVP/ 复合纳米带将配制好的纺丝液加入纺丝装置的储液管中，进行静电纺丝，喷头内径0. 7mm，调整喷头与水平面垂直，施加6kV的直流电压，固化距离18cm，室温20 25°C，相对湿度为55 % 75 %，得到 PVP/ 复合纳米带；(3)制备混合氧化物纳米带将所述的PVP/复合纳米带放到程序控温炉中进行热处理，升温速率为1°C /min，在600°C恒温4h，再以1°C /min的速率降温至200°C，之后随炉体自然冷却至室温，得到混合氧化物纳米带；(4)制备 LiYF4:5 % Eu3+ 纳米带氟化试剂使用氟化氢铵NH4HF2,采用双坩埚法,将氟化氢铵放入小坩埚中，上面覆盖碳棒，将所述的混合氧化物纳米带放在碳棒上面，将小坩埚放入较大的坩埚中，在内外坩埚间加过量的氟化氢铵，在外坩埚上加上坩埚盖子放入管式炉中，以2本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：董相廷，于飞，王进贤，于文生，刘桂霞，
申请(专利权)人：长春理工大学，
类型：发明
国别省市：