一种具有棒状结构形貌的EuF3微纳米材料及其制备方法与流程

本发明属于纳米材料技术领域，涉及一种具有棒状结构形貌的EuF₃微纳米材料及其制备方法。

背景技术：

目前，人们做了大量工作探索制备各种无机材料的最好方法，稀土氟化物微纳米材料主要有沉淀法、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、静电纺丝等合成制备方法。最近，在各种合成材料的方法中，环境友好的合成策略如熔盐法水热法和模板法已逐渐被认为是可行的技术。尤其是水热方法制备具有各种可控形貌和结构的无机材料时具有有效和简便的的优点。由于材料的性质与晶体的形貌尺寸和维度有密切关系，因此纳/微米材料的控制合成在现代化学和材料科学领域具有重要意义。

稀土离子Eu³⁺的化合物具有较强的发光强度，能发射鲜艳的红光等特点，可将Eu³⁺的发射光谱作为焚光结构探针，以获取产物结构信息。目前对Eu³⁺化合物的研究有很多。但是从应用的角度考虑，合成的Eu³⁺化合物的纳米材料不但要具有理想的无杂质成分、可调节的尺寸形貌和结构，而且要用绿色环境友好的方法进行合成和组装，这样的合成技术却鲜有报道， 因此，发展一种温和更可控的方法制备新颖结构的材料具有重要意义。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种具有棒状结构形貌的EuF₃微纳米材料及其制备方法。本发明具有棒状结构形貌的EuF₃微纳米材料具有微纳米棒状结构和形貌，尺寸均匀、无杂质。本发明制备方法具有操作简单方便，重复性好，温度要求低、成本低等优点。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为。

一种具有棒状结构形貌的EuF₃微纳米材料，由以下重量份数的原料制备而成： 氧化铕5-10份、氟化铵溶液10-15份、螯合剂溶液10-15份、酸碱调节剂3-5份、无水乙醇10-20份、蒸馏水50-60份。

本发明的一种优选方案，由以下重量份数的原料制备而成： 氧化铕5份、氟化铵溶液8份、螯合剂溶液10份、酸碱调节剂4份、无水乙醇12份、蒸馏水55份。

所述螯合剂溶液为Na₂H₂EDTA溶液。

所述螯合剂溶液的物质的量浓度为0.2-0.4mol/L。

所述氟化铵溶液的物质的量浓度为1.0-1.8 mol/L。

所述酸碱调节剂为硝酸或氨水。

所述酸碱调节剂的浓度为15-20%。

一种具有棒状结构形貌的EuF₃微纳米材料的制备方法，步骤如下。

（1）按重量份数称取氧化铕和酸碱调节剂放入的烧杯a中，再加入蒸馏水，调节溶液的PH值为1-4，然后进行加热搅拌，温度为70-80℃，搅拌转速为100-150r/min，搅拌时间为20-30min，搅拌至溶液近干备用。

（2）按重量份数称取螯合剂溶液加入烧杯b中，再将烧杯b放在电磁搅拌器上搅拌至溶液变浑独。

（3）按重量份数称取氟化铵溶液放入号烧杯a中进行磁力搅拌5-10min，再将烧杯b中的液体加入烧杯a中，磁力搅拌5-10min。

（4）按重量份数称取酸碱调节剂调节上述步骤（3）的混合液体的PH值为1-4。

（5）将上述步骤（4）的液体倒入含聚四氟乙稀内衬的不绣钢应釜中直至液面达到总体积的70-80%，将反应釜放置在电热鼓风干燥箱内进行干燥，干燥温度80-90℃，干燥时间20-30min。

（6）将上述步骤（5）干燥后的产物分别用无水乙醇、蒸馏水洗涤3-5次；然后再将其放入真空干燥箱内进行干燥，干燥温度60-80℃，干燥时间6-8h，即得成品。

所述步骤（3）的搅拌转速为100-150r/min。

所述步骤（6）所得的成品为灰色粉末状。

本发明的有益效果：本发明采用经济友好、条件温和的水热合成法成功制备出具有棒状结构形貌的EuF₃微纳米晶体。并通过改变实验条件，成功的合成制备出形貌规则、尺寸均一的微纳米棒，实现了对具有棒状结构形貌的EuF₃微纳米棒的形貌结构与尺寸的可控调节。

附图说明

图1实施例1所得产物的FE-SEM透射电镜图片。

图2实施例2所得产物的FE-SEM透射电镜图片。

图3实施例3所得产物的FE-SEM透射电镜图片。

图4实施例4所得产物的FE-SEM透射电镜图片。

图5实施例2所得产物的XRD衍射图谱。

图6 实施例2所得产物的X射线能量色散光谱（EDX）分析。

具体实施方式

为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。

实施例1。

一种具有棒状结构形貌的EuF₃微纳米材料，由以下重量份数的原料制备而成： 氧化铕7份、氟化铵溶液（物质的量浓度为1.2 mol/L）10份、Na₂H₂EDTA溶液（物质的量浓度为0.2mol/L）10份、酸碱调节剂硝酸（浓度为18%）4份、无水乙醇11份、蒸馏水52份。

一种具有棒状结构形貌的EuF₃微纳米材料的制备方法，步骤如下。

（1）按重量份数称取氧化铕和酸碱调节剂放入的烧杯a中，再加入蒸馏水，调节溶液的PH值为2，然后进行加热搅拌，温度为75℃，搅拌转速为110r/min，搅拌时间为25min，搅拌至溶液近干备用。

（2）按重量份数称取螯合剂溶液加入烧杯b中，再将烧杯b放在电磁搅拌器上搅拌至溶液变浑独。

（3）按重量份数称取氟化铵溶液放入号烧杯a中进行磁力搅拌5min，再将烧杯b中的液体加入烧杯a中，磁力搅拌5min，搅拌转速为150r/min。

（4）按重量份数称取酸碱调节剂调节上述步骤（3）的混合液体的PH值为2。

（5）将上述步骤（4）的液体倒入含聚四氟乙稀内衬的不绣钢应釜中直至液面达到总体积的80%，将反应釜放置在电热鼓风干燥箱内进行干燥，干燥温度90℃，干燥时间20min。

（6）将上述步骤（5）干燥后的产物分别用无水乙醇、蒸馏水洗涤3次；然后再将其放入真空干燥箱内进行干燥，干燥温度70℃，干燥时间7h，即得成品，为灰色粉末状。

由图1可知，实施例1的EuF₃产物由形貌均一的棒状结构组成，棒的长度为960-990nm。

实施例2。

一种具有棒状结构形貌的EuF₃微纳米材料，由以下重量份数的原料制备而成： 氧化铕5份、氟化铵溶液（物质的量浓度为1.4 mol/L）8份、Na₂H₂EDTA溶液（物质的量浓度为0.3mol/L）10份、酸碱调节剂硝酸（浓度为18%）4份、无水乙醇12份、蒸馏水55份。

一种具有棒状结构形貌的EuF₃微纳米材料的制备方法，步骤如下。

（1）按重量份数称取氧化铕和酸碱调节剂放入的烧杯a中，再加入蒸馏水，调节溶液的PH值为3，然后进行加热搅拌，温度为80℃，搅拌转速为120r/min，搅拌时间为25min，搅拌至溶液近干备用。

（2）按重量份数称取螯合剂溶液加入烧杯b中，再将烧杯b放在电磁搅拌器上搅拌至溶液变浑独。

（3）按重量份数称取氟化铵溶液放入号烧杯a中进行磁力搅拌8min，再将烧杯b中的液体加入烧杯a中，磁力搅拌8min，搅拌转速为130r/min。

（4）按重量份数称取酸碱调节剂调节上述步骤（3）的混合液体的PH值为3。

（5）将上述步骤（4）的液体倒入含聚四氟乙稀内衬的不绣钢应釜中直至液面达到总体积的70-80%，将反应釜放置在电热鼓风干燥箱内进行干燥，干燥温度85℃，干燥时间25min。

（6）将上述步骤（5）干燥后的产物分别用无水乙醇、蒸馏水洗涤5次；然后再将其放入真空干燥箱内进行干燥，干燥温度75℃，干燥时间8h，即得成品，为灰色粉末状。

由图2可知，实施例2的EuF₃产物由形貌均一的棒状结构组成，棒的长度为960-990nm。

由图5和图6可知，图5与标准卡片PDF对比，所有的衍射峰都可以指标化为正交相EuF₃（JCPDS Card No.33-0542，a=6.619nm；b=7.015nm；c=4.395nm），所有的峰值与标准图谱基本一致，不存在明显的杂峰；从图6可以看出，产物的组成元素仅有E和F两种元素，其比例为1:3左右，因此，测试分析结果显示实施例2的EuF₃产物的纯度较高，不存在其他副产物。

实施例3。

一种具有棒状结构形貌的EuF₃微纳米材料，由以下重量份数的原料制备而成： 氧化铕10份、氟化铵溶液（物质的量浓度为1.6mol/L）12份、Na₂H₂EDTA溶液（物质的量浓度为0.4mol/L）12份、酸碱调节剂硝酸（浓度为18%）3份、无水乙醇18份、蒸馏水52份。

一种具有棒状结构形貌的EuF₃微纳米材料的制备方法，步骤如下。

（1）按重量份数称取氧化铕和酸碱调节剂放入的烧杯a中，再加入蒸馏水，调节溶液的PH值为3，然后进行加热搅拌，温度为80℃，搅拌转速为120r/min，搅拌时间为25min，搅拌至溶液近干备用。

（2）按重量份数称取螯合剂溶液加入烧杯b中，再将烧杯b放在电磁搅拌器上搅拌至溶液变浑独。

（3）按重量份数称取氟化铵溶液放入号烧杯a中进行磁力搅拌8min，再将烧杯b中的液体加入烧杯a中，磁力搅拌8min，搅拌转速为130r/min。

（4）按重量份数称取酸碱调节剂调节上述步骤（3）的混合液体的PH值为3。

（5）将上述步骤（4）的液体倒入含聚四氟乙稀内衬的不绣钢应釜中直至液面达到总体积的70-80%，将反应釜放置在电热鼓风干燥箱内进行干燥，干燥温度85℃，干燥时间25min。

（6）将上述步骤（5）干燥后的产物分别用无水乙醇、蒸馏水洗涤5次；然后再将其放入真空干燥箱内进行干燥，干燥温度75℃，干燥时间8h，即得成品，为灰色粉末状。

由图3可知，实施例3的EuF₃产物由形貌均一的棒状结构组成，棒的长度为960-990nm。

实施例4。

一种具有棒状结构形貌的EuF₃微纳米材料，由以下重量份数的原料制备而成： 氧化铕6份、氟化铵溶液（物质的量浓度为1.8 mol/L）14份、Na₂H₂EDTA溶液（物质的量浓度为0.3mol/L）11份、酸碱调节剂硝酸（浓度为18%）5份、无水乙醇18份、蒸馏水60份。

一种具有棒状结构形貌的EuF₃微纳米材料的制备方法，步骤如下。

（1）按重量份数称取氧化铕和酸碱调节剂放入的烧杯a中，再加入蒸馏水，调节溶液的PH值为2，然后进行加热搅拌，温度为75℃，搅拌转速为110r/min，搅拌时间为25min，搅拌至溶液近干备用。

（2）按重量份数称取螯合剂溶液加入烧杯b中，再将烧杯b放在电磁搅拌器上搅拌至溶液变浑独。

（3）按重量份数称取氟化铵溶液放入号烧杯a中进行磁力搅拌5min，再将烧杯b中的液体加入烧杯a中，磁力搅拌5min，搅拌转速为150r/min。

（4）按重量份数称取酸碱调节剂调节上述步骤（3）的混合液体的PH值为2。

（5）将上述步骤（4）的液体倒入含聚四氟乙稀内衬的不绣钢应釜中直至液面达到总体积的80%，将反应釜放置在电热鼓风干燥箱内进行干燥，干燥温度90℃，干燥时间20min。

（6）将上述步骤（5）干燥后的产物分别用无水乙醇、蒸馏水洗涤3次；然后再将其放入真空干燥箱内进行干燥，干燥温度70℃，干燥时间7h，即得成品，为灰色粉末状。

由图4可知，实施例4的EuF₃产物由形貌均一的棒状结构组成，棒的长度为960-990nm。

可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。