稀土氟化物微纳米材料制备方法的研究进展_侯远

第28卷 第5期中 国 稀 土 学 报

JOURNALOFTHECHINESERAREEARTHSOCIETY

2010年10月

稀土氟化物微纳米材料制备方法的研究进展

侯 远,董相廷,王进贤,刘桂霞

(长春理工大学化学与环境工程学院,吉林长春130022)

摘要:稀土氟化物纳米材料由于其特殊的光、电、磁性质,在光学器件、显示、生物标记、光学晶体等领域有着广泛的应用,已成为材料科学领域的研究热点之一。目前研究者已用沉淀法、微乳液法、水热与溶剂热法、溶胶 凝胶法、微波法、超声波法、前驱体热解法、静电纺丝法等成功地制备出了纳米颗粒、纳米线、纳米膜、多面体纳米晶、复合结构纳米晶、核壳结构纳米材料等稀土氟化物纳米材料。本文总结了上述几种制备方法的研究进展,讨论了其优缺点,并结合课题组在稀土氟化物纳米材料制备方面的工作,对纳米稀土氟化物制备方法的发展方向做了展望。

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关键词:稀土氟化物;纳米材料;制备

中图分类号:O614.33 文献标识码:A 文章编号:1000-4343(2010)05-0515-10

稀土氟化物纳米材料具有稀土元素丰富的4f能级,低声子能和纳米材料特性

[1]

就会结合,生成沉淀;通过控制沉淀的粒径,来制备纳米材料的方法。用沉淀法制备稀土氟化物纳米材料时操作比较简单,因为直接用易溶的稀土盐溶液与氟源溶液(如氟化铵、氟化氢铵、氟化氢等)混合产生的稀土氟化物沉淀颗粒身就在纳米尺度内。Wang等

[11]

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三大效应,因而

显示出独特的光、电、磁等性质,受到了各国科学家的广泛关注。稀土元素发光来自于内层的4f电子跃迁。由于内层电子受化学环境影响较小,同时4f层跃迁是禁阻跃迁,所以稀土元素发射光谱呈线状,荧光寿命较长。稀土氟化物由于具有强的离子键,显示出低声子能的特性,使得透光范围从近紫外一直延伸到中红外波段,特别适合作为激光晶体、上转换发光材料的基质。稀土氟化物纳米材料的这些性质,决定了它可以应用于显示屏灯

[4]

[2,3]

的粒径本

通过水溶液中共沉

淀法制备了YF3纳米晶,并研究了不同的氟源对产物形貌的影响(图1)。直接沉淀制备出来的氟化物粒径大约为100~200nm。为了降低稀土氟化物的粒径,Grzyb等

3+

[12]

以柠檬酸为螯合剂,减缓F

[13]

-

、节能

[9]

的释放速度,制备出了平均粒径为17nm的LaF3:Eu和GdF3:Eu的纳米颗粒。Pi等

3+

、生物标记

[5~7]

、激光晶体

[8]

、闪烁晶体等

则采用氟

-

领域。目前,已用沉淀法、微乳液法、水热与溶剂热法、溶胶 凝胶法、微波法、超声波法、前驱体热解法、静电纺丝法等成功地制备出了不同形貌的稀土氟化物纳米材料。本文总结了上述各种制备方法的研究进展,并探讨了各种方法的优缺点。

化铵在乙醇中溶解度小的特点,保证了F在乙醇中的低浓度,得到了粒径为7nm左右的LaF3:Eu纳米粒子。为了拓展稀土氟化物的应用领域,刘桂霞等

[14,15]

3+

用柠檬酸作缓释剂,在乙醇和水的

[16]

混合溶剂中,得到氟化镧包覆的二氧化硅纳米颗粒,壳层厚度为10~20nm。Guo等

3+

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1 纳米稀土氟化物的制备

1.1 沉淀法

沉淀法是指溶液中加入不同的离子,当离子的离子积大于它们的溶度积常数时,不同的离子

收稿日期:2010-07-18;修订日期:2010-08-17

在水溶液

中,通过磷类萃取剂先将Y与F离子分别萃取到有机相中,再混合两有机相,制备出了直径约为350nm的YF3纳米花(图2)。Stouwdam等

[17]

用自

制的十八烷基二硫代磷酸铵与氟化钠和稀土硝酸

基金项目:国家自然科学基金项目(50972020,51072026),吉林省科技发展计划重大项目(20070402,20060504),教育部科学技术研究重

点项目(207026),长春市科技计划项目(2007045),吉林省教育厅 十一五 科学技术研究项目(2007 45,2005109)资助

作者简介:侯 远(1986-),男,硕士研究生;研究方向:纳米纤维的研究ai:lng888@.cocn)