一种紫外可见光吸收剂及其应用

文档序号:9321665阅读:1515来源:国知局
一种紫外可见光吸收剂及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于紫外光吸收材料技术领域,具体涉及一种紫外可见光吸收剂及其应 用。
[0002]
【背景技术】
[0003] La2(W04)3是一种重要的稀土功能材料,其可被用作催化剂、高效光基质半导体材 料;由于W042共价键成分明显,多面体中氧离子受到邻近高价态钨极化作用而使激活离子 的浓度猝灭效应减弱,对提高掺杂离子的浓度非常有利,使所需晶体的长度大为缩短,晶体 具有吸收峰宽、增益大和效率高的优点,因此La2(W04)3是一种具有良好应用前景的紫外可 见光吸收材料。
[0004] 紫外光辐射能量占太阳辐射总量的8%,紫外线的能量较高,对人体影响较大,会 引起红斑作用,也是引起白内障、免疫系统能力下降的主要原因之一,紫外线还会使皮肤老 化、干燥、皱纹增加,产生红斑和色素沉着,严重的会有致皮肤癌的危险。La2(W04)3具有半导 体性质,在紫外线照射下,电子被激发由价带向导带跃迀,引起紫外光吸收,吸收紫外线能 力强;另外,由于La2(W04)3具有较高的化学稳定性、热稳定性和非迀移性,且无味、无毒、无 刺激性,因此可加入到传统纺织品中,开发得到诸如抗紫外线、抗菌、抗红外线、抗静电、导 电、耐日晒、抗老化等功能性纺织纤维产品,用以吸收紫外线,将紫外线能量转换成热能或 其它无害低能形式予以释放或消耗,具有防暑,隔热等性能。此外,La2(W04)3还可以作为紫 外线吸收剂添加到防晒霜中使用,制得全波段防晒剂,这样可以大大减少紫外线的辐射,提 高了对皮肤的安全性。
[0005] 向化合物中掺杂稀土元素会增强其对紫外可见光的吸收性能,现有研究报道魏 艳萍采用提拉法生长出了纯的Tm3+等离子掺杂的大尺寸优质的NaLa(W04)2晶体,其晶体 在800nm附近的吸收峰半高宽和吸收截面较大,有利于用LD栗浦(魏艳萍,游振宇,朱昭 捷,等.稀土掺杂钨酸镧钠激光晶体的生长及其性能研究[J].人工晶体学报.2008, 37(3) : 543-550);中国科技大学的顾军采用水热和溶剂热法制备稀土掺杂的钨酸镧 钠(NaLa(W04)2)微、纳米尺度的发光材料,纳米晶的大小约为300nm,对Eu3+掺杂的梭形 NaLa(W04)2纳米晶光学性能进行了研究,分别显示了强的红光和绿光发射,长的荧光寿命和 较高的淬灭浓度(顾军.稀土掺杂钨酸镧钠发光材料的制备及其光学性能的研究[J].合 肥:中国科技大学,2009);南开大学的张宇采用提拉法生长了不同Yb/Er掺杂浓度的钨酸 镧钾晶体,该晶体对980nm的光有很好的吸收(张宇.稀土离子掺杂钨酸镧钾和磷酸钆 钾晶体的生长和光谱性质研究.天津:南开大学,2012)。
[0006] 由于Ce4+的独特光学性质,向La2 (W04) 3中掺杂Ce4+,其会大大增强La2 (W04) 3对紫 外可见光的吸收性能。然而,目前关于Ce4+掺杂La2(W04)3化合物及其制备方法鲜有报道。
[0007]

【发明内容】

[0008] 针对现有技术存在的上述不足,本发明的目的是提供一种紫外可见光吸收剂,该 紫外可见光吸收剂具有良好的紫外光吸收能力。
[0009] 本发明的另一目的是提供上述紫外可见光吸收剂能吸收紫外光、作为紫外光吸收 剂方面的应用。
[0010] 为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:一种紫外可见光吸收剂,所述紫外 可见光吸收剂以硫酸镧、钨酸铵和硫酸铈为原料,通过共沉淀法制备而得,所述紫外可见光 吸收剂的结构式为La2(W04)3:Ce4+;所述La2(W04)3:Ce4+中Ce4+的质量百分含量为4~8%。
[0011] 具体采用如下步骤制备而得: 1) 配制浓度为0. 10 ~〇. 13mol*L1的氧化镧溶液和质量浓度为70%~85%的硫酸溶液, 向所述氧化镧溶液中滴加所述硫酸溶液,于40~60°C反应2~3h生成La2(S04)3;其中,所述 氧化镧溶液与所述硫酸溶液的体积比为3:5~2:3 ; 2) 配制浓度为0. 30~0. 50mol?L1的钨酸溶液,向所述钨酸溶液中加入氨水,反应制备 钨酸铵;其中,所述钨酸溶液与氨水的体积比为1:4~1:3 ; 3) 向步骤1)反应后的La2(S04)3溶液中滴加步骤2)反应后的妈酸铵溶液,生成白色沉 淀后,再加入Ce(S04)2 *4H20溶液继续反应30~60min,使沉淀物混合均匀,得到胶体;其中, Ce(S04)2 ? 4H20溶液的浓度为0. 005~0. 025mol?LS所述Ce(S0 4)2 ? 4H20溶液、钨酸铵溶液 和La2 (S04) 3溶液的体积比为 1:6. 5:8. 5~1:3. 6:4. 5 ; 4) 将步骤3)得到的胶体静止陈化3~10h,陈化后将沉淀物倒入分液漏斗中水洗和醇 洗若干次; 5) 将步骤4)洗涤后的沉淀于90~100°C干燥4~7h后,研磨得到前驱体; 6 )将步骤5 )得到的前驱体在马弗炉中进行煅烧得到La2 (W04) 3:Ce4+,其中,煅烧温度为 500~900 °C,煅烧时间为1~3h。
[0012] 上述紫外可见光吸收剂能吸收紫外光,作为紫外光吸收剂方面的应用。
[0013] 相比现有技术,本发明具有如下有益效果: 1、本发明通过共沉淀法将Ce4+掺杂进La2 (W04) 3中制备La2 (W04) 3:Ce4+,并通过紫外可 见分光光度法对制备的La2 (W04) 3:Ce4+进行测试,发现制备的La2 (W04) 3:Ce4+最大吸收波长 为240nm,且在紫外区的吸收能力远远强于可见区的吸收能力,具有吸收波长范围宽、吸收 能力强、效率高及能吸收紫外光的优点,对紫外光具有良好的吸收效果,可以作为紫外线吸 收剂被用作抗紫外线材料中,有效减少紫外线对人体健康的伤害,具有广泛的应用前景。
[0014] 2、本发明通过XRD分析发现制得的La2(W04)3:Ce4+中,Ce4+掺杂对La2(W04)3晶体 结构几乎没有影响;通过TG-DTA分析发现制得的La2 (W04) 3:Ce4+具有良好的热稳定性能;通 过SEM电镜分析发现制得的La2(W04)3:Ce4+颗粒分布均匀,粒径细小;从上述分析可以综合 看出,本发明制得的La2 (W04) 3:Ce4+性能优良,性质稳定。
[0015] 3、本发明La2 (W04) 3:Ce4+具有较高的化学稳定性、热稳定性和非迀移性,且无味、无 毒、无刺激性,使用安全性高,可广泛作为紫外光吸收剂被用于纺织物、化妆品中。
[0016] 4、本发明通过XFS分析验证制得的La2 (W04) 3:Ce4+中杂质含量少,并未引入过多的 杂质元素,具有良好的品质,可以降低对人体健康危害的风险。
[0017] 5、本发明La2(W04)3:Ce4+制备工艺简单,原料易得,使用的试验设备均为常用设备, 具有良好的可推广性。
[0018]
【附图说明】
[0019] 图1为实施例1制得的La2 (W04) 3:Ce4+的XRD图; 图 2 为Pattern:PDF00-082-2068 卡片的XRD图; 图3为实施例1制得的La2(W04)3:Ce4+的SEM图1 ; 图4为实施例1制得的La2(W04)3:Ce4+的SEM图2 ; 图5为实施例2制得的La2(W04)3:Ce4+的FT-IR图; 图6为实施例3制得的La2(W04)3:Ce4+的TG-DTA图; 图7为实施例3制得的La2(W04)3:Ce4+的紫外-可见光吸收性能图。
[0020]
【具体实施方式】
[0021] 下面结合具体实施例和说明书附图对本发明作进一步详细说明。本实施案例在以 本发明技术为前提下进行实施,现给出详细的实施方式和具体的操作过程,来说明本发明 具有创造性,但本发明的保护范围不限于以下的实施例。下述实施例中使用的原料如无特 殊说明,则为普通市售产品。
[0022] 实施例1 一种紫外可见光吸收剂,采用如下制备方法制备: 1) 配制浓度为〇. 10mol?L1的氧化镧溶液和质量浓度为70%的硫酸溶液,向所述氧 化镧溶液中滴加硫酸溶液,于40°C反应2h生成La2 (S04) 3;其中,所述氧化镧溶液与所述硫 酸溶液的体积比为2:3 ; 2) 配制浓度为0. 30mol*L1的钨酸溶液,并向钨酸溶液中加入氨水,反应制备钨酸铵; 其中,所述钨酸溶液与氨水的体积比为1:3 ; 3) 向步骤1)生成的La2(S04)3溶液中滴加步骤2)生成的钨酸铵溶液,直到形成白色 沉淀后,再加入Ce(S04) 2 ? 4H20溶液继续反应30min,使沉淀物混合均匀,得到白色胶体; 其中,Ce(S04)2 ? 4H20溶液的浓度为0. 005mol?LSCe(S0 4)2 ? 4H20溶液、钨酸铵溶液和 La2 (S04) 3溶液的体积比为1:3. 6:4. 5 ; 4) 将步骤3)得到的白色胶体静止陈化3h,陈化后将沉淀物倒入分液漏斗中水洗和醇 洗若干次,直至用氯化钡溶液检测洗涤液中不含有硫酸根离子为止; 5) 将步骤4)洗涤后的沉淀于90°C干燥4h后,研磨得到前驱体; 6) 将步骤5)得到的前驱体在马弗炉中500°C下进行煅烧1h,得到紫外可见光吸收剂 La2(TO4)3:Ce4+;其中,La2(TO4)3:Ce4+中Ce4+的质量百分含量为 8%。
[0023] 用X射线荧光光谱分析法对制得的La2(W04)3:Ce4+进行分析,分析结果如表1所 示: 表1XFS分析结果
表1是La2 (W04) 3:Ce4+的XFS检测以La2 (W04) 3主要化合物形式输出的分析结果,由检测 结果可知,La2 (W04) 3占样品的质量分数为88. 02%,Ce4+掺杂量为8. 0%。制得的La2 (W04) 3:Ce4+ 中杂质元素主要是S,是由反应原料硫酸盐引入的,Fe、Ca、P和Si均未出现在原料中,可能 是由原料不纯、洗涤或煅烧的转移过程中所引入的。
[0024] 对制得的La2 (W04) 3:Ce4+进行XRD分析晶型,结果如图1和图2所示,其中图1为 本实施例制得的La2(W04)3:Ce4+的XRD图,图 2 是Pattern:PDF00-082-2068 卡片的XRD 图;分析图1和图2得到结论:La2(W04)
当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1