沉淀法制備新穎結(jié)構(gòu)的NaYF4：Yb：D r上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料

楊萍，王鳳武，魏亦軍，王寧偉

（淮南師范學(xué)院 化學(xué)與化工系，安徽 淮南 232001）

沉淀法制備新穎結(jié)構(gòu)的NaYF4：Yb：D r上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料

楊萍，王鳳武，魏亦軍，王寧偉

（淮南師范學(xué)院 化學(xué)與化工系，安徽 淮南 232001）

以EDTA為螯合劑，采用絡(luò)合共沉淀法在NaF中共摻雜Yb、Ho制備了NaYF4：Yb：Ho上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料。對(duì)合成的粉體分別進(jìn)行X射線衍射（XRD）、掃描電鏡（SEM）及熒光分析表征，結(jié)果表明合成了一種棒狀且負(fù)載有納米顆粒的新穎結(jié)構(gòu)的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料。

上轉(zhuǎn)換發(fā)光；絡(luò)合沉淀法；新穎

上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料可以將低能量轉(zhuǎn)換成高能量，在固體激光、低強(qiáng)度紅外成像、近紅外半導(dǎo)體計(jì)數(shù)設(shè)備、生物探針等方面有著廣泛的應(yīng)用[1-4]。在眾多上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料中，NaYF4是最有效的上轉(zhuǎn)換基質(zhì)之一。目前制備上轉(zhuǎn)換納米發(fā)光材料的主要方法有高溫固相法[5]，溶膠凝膠法[6]，水熱合成法[7]，微波輻射合成法[8]，燃燒合成法[9]和沉淀法[10]等。因此研究簡(jiǎn)單合適的途徑，制備一定的形貌并得到優(yōu)質(zhì)結(jié)構(gòu)的上轉(zhuǎn)換納米發(fā)光材料具有重要意義。實(shí)驗(yàn)采用絡(luò)合沉淀法合成棒狀上負(fù)載有納米顆粒的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料 NaYF4：Yb3+，Ho3+， 并通過(guò) XRD，SEM 等對(duì)合成的材料進(jìn)行相應(yīng)的研究，實(shí)驗(yàn)中還進(jìn)一步探討了合成的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的光致發(fā)光強(qiáng)度。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑和儀器

NaF；NH4HF2；氧化鐿（Yb2O3），氧化鈥（Ho2O3），硝酸釔（Y（NO3）3·6H2O）（光譜純，上海躍龍責(zé)任有限公司）。以上試劑除注明外均為分析純。1750-R離心機(jī)；DHG-9140A電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱；FA2004B電子天平；KYKY-EM3200掃描電鏡；DX-2000X射線衍射儀；真空干燥箱；磁力攪拌器；反應(yīng)釜。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1 Ln3+儲(chǔ)備液的配制

準(zhǔn)確稱取一定量的Yb2O3和Ho2O3，混合均勻后加入適量的濃鹽酸加熱完全溶解后與一定量的Y（NO3）3·6H2O混溶,加入適量去離子水稀釋至20mL。EDTA-Ln3+儲(chǔ)備液的配制：配制0.2mol/L的EDTA 20mL，在強(qiáng)烈攪拌的條件下勻速注入上述配置好的Ln3+儲(chǔ)備液中，形成EDTA-Ln3+溶液，控制pH=7左右。

1.2.3 樣品的制備

稱取2.1gNaF，置于100mL的三口瓶中，加入60mL去離子水，超聲至完全溶解。將EDTA-Ln3+溶液在強(qiáng)烈攪拌下分別勻速注入上述溶液中，并調(diào)節(jié)pH=2～3左右。于60℃水浴中攪拌8h，反應(yīng)結(jié)束后，將所得產(chǎn)品離心分離，充分用無(wú)水乙醇和水分別洗滌數(shù)次。最后置于60℃真空干燥箱中4-6h烘干，得到白色樣品粉末。

2 結(jié)果與討論

2.1 條件優(yōu)化

2.1.1 反應(yīng)時(shí)間對(duì)產(chǎn)品形貌的影響

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中考察了反應(yīng)時(shí)間對(duì)獲得的產(chǎn)品的影響，實(shí)驗(yàn)中將反應(yīng)時(shí)間分別控制為劇烈攪拌反應(yīng)1h、8h、12h。結(jié)果表明：反應(yīng) 1h后尺寸不均勻，形狀不規(guī)則，幾乎無(wú)形貌；反應(yīng)8h后尺寸相對(duì)均勻，形狀規(guī)則，成棒狀；延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間至12h，與反應(yīng)8h的產(chǎn)品相比無(wú)明顯變化。

2.1.2 滴加速度對(duì)產(chǎn)品形貌的影響

實(shí)驗(yàn)過(guò)程中考察了滴加速度對(duì)合成材料形貌的影響。實(shí)驗(yàn)中分別比較了劇烈攪拌下快速和勻速向NaF中加入EDTA-Ln3+儲(chǔ)備液對(duì)產(chǎn)品形貌的影響。結(jié)果表明：快速加入儲(chǔ)備液對(duì)產(chǎn)品的形貌有很大的影響，會(huì)使生成的沉淀大小不均勻，尺寸過(guò)大，形狀極度不規(guī)則?？赡苁怯捎诳焖偌尤雽?dǎo)致溶液局部濃度過(guò)大，導(dǎo)致沉淀不均勻。當(dāng)向NaF溶液中勻速加入儲(chǔ)備液后獲得的產(chǎn)品尺寸均一，形狀規(guī)則。

2.2 產(chǎn)品形貌分析

圖1是通過(guò)沉淀法制成的產(chǎn)品 （NaYF4：Yb3+，Ho3+）的SEM照片。從圖1a和圖1b中計(jì)算可知所得樣品為12μm左右的棒狀，且上負(fù)載有300至200nm左右的納米球。

圖1 樣品的SEM

將制備的產(chǎn)品進(jìn)行XRD射線粉末衍射分析，結(jié)果如圖 2所示， 合成的 NaYF4：Yb3+，Ho3+結(jié)晶度較高，為立方晶體結(jié)構(gòu)。

圖2 制備的納米材料XRD圖譜

圖3是應(yīng)用沉淀法合成的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料熒光光譜，由圖中可以看出樣品在680nm和745nm處有明顯的發(fā)射峰，分別屬于5F5-5I8，5S2-5I7躍遷。但產(chǎn)品的熒光曲線噪音較大，二者發(fā)光性能不佳。若想獲得熒光性能較佳的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，需要對(duì)合成的樣品進(jìn)行后期的處理，進(jìn)一步的研究還在進(jìn)行中。

圖3 合成的納米材料的熒光發(fā)射圖

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)采用絡(luò)合共沉淀法合成了棒狀上包覆有納米粒子的上轉(zhuǎn)換NaYF4：Yb3+，Ho3+納米材料 。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：均勻加入EDTA-Ln3+溶液形成的沉淀均勻，形狀規(guī)則；攪拌反應(yīng)時(shí)間以8h為最佳；XRD分析表明所合成的材料結(jié)晶度較高，為立方晶體結(jié)構(gòu)，但要獲得好的熒光性能，還需進(jìn)一步煅燒處理成六方晶體。

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Q81 < class="emphasis_bold">[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A

A

1009-9530（2011）05-0007-02

2011-05-21

安徽省教育廳自然科學(xué)研究項(xiàng)目（KJ2009B265Z）

楊萍（1979-），女，安徽阜陽(yáng)人，淮南師范學(xué)院化學(xué)與化工系助教，博士研究生。