专利名称：直接化学合成制备稀土掺杂钒磷酸钇纳米晶材料的方法
技术领域：
本发明属于材料制备技术领域，涉及一种制备纳米晶材料的方法，具体涉及一种
直接化学合成制备稀土掺杂钒磷酸钇纳米晶材料的方法。
背景技术：
彩色等离子体平板显示(PDP)是21世纪平板显示中最具有竞争力的高新技术之一。PDP色彩产生原理是利用真空紫外光激励荧光粉产生三基色光制作成的，因此，荧光粉的性能直接决定了PDP的显示性能。目前商用红色荧光粉仍沿用传统Y^、(Y，Gd)B03等灯用发光材料，在发光效率、热稳定性、色纯度等许多方面存在不足，急需要寻求新的发光材料以满足彩色PDP性能的要求。因此，人们将目光转向光、热、化学稳定性高、真空紫外吸收截面大的稀土掺杂钒磷酸钇(RE:Y(P， V)04)纳米晶发光材料，稀土掺杂钒磷酸钇也因此成为下一代PDP器件的荧光粉的研究和技术应用热点。 目前已报道RE:Y(P，V)Oj内米发光材料的合成方法有高温固相法、共沉淀法、水热法、溶胶凝胶法。在上述合成方法中，通常均需要在特殊条件下的化学反应过程或后续高温热处理(80(TC-100(TC以上)过程，其中高温热处理不仅导致纳米晶易团聚、颗粒尺寸不均匀、形貌不易控制，而且存在高能耗和环境污染等问题，这些也在成为其产业化技术应用的制约瓶颈。
发明内容
本发明的目的是提供一种直接化学合成制备稀土掺杂钒磷酸钇纳米晶材料的方法，解决了现有的制备方法制备出的稀土掺杂钒磷酸钇纳米晶易团聚、颗粒尺寸不均匀、形貌不易控制，而且存在高能耗和环境污染的问题。 本发明所采用的技术方案是，一种直接化学合成制备稀土掺杂钒磷酸钇纳米晶材料的方法，具体按照以下步骤实施
步骤1 :制备反应溶液 将稀土的无机盐和钇的无机盐溶于醇-去离子水溶液中，得到混合溶液A，使得混合溶液A中稀土离子和钇离子的摩尔数之和与混合溶液A的体积之比为0. 05mol/L-0.4mol/L，稀土离子和钇离子的摩尔数之比为3-20 : 80-97，醇与去离子水的体积比为1-2 : 1-10 ; 将钒酸盐、磷酸盐和氨水溶于醇_去离子水溶液中，或者将钒酸盐、磷酸盐和苛性钠溶于醇_去离子水溶液中，得到混合溶液B，使得混合溶液B中钒酸根和磷酸根的摩尔数之和与溶液B体积之比为0. lmol/L-O. 4mol/L，钒酸根和磷酸根的摩尔数之和与氨水摩尔数或钠离子摩尔数之比为0.5-l，钒酸根与磷酸根的摩尔比为40-60 : 40-60，醇与去离子水的体积比为0-l : l-4;将苛性钠溶于醇、或将氨水溶于去离子水，得到钠离子的浓度为0. lmol/L-O. 5mol/L或氨水的浓度为0. lmol/L-O. 5mol/L的溶液C ; 步骤2 :将混合溶液A置于回流容器中，在温度为60°C -IO(TC的条件下，将混合溶
3液B滴加到混合溶液A中，滴加时间0. 5小时-2小时，滴加过程中同时滴加溶液C，调节回流器中的溶液pH值保持在5-7，滴加完毕后保温2h-6h，得到沉淀产物，用醇、去离子水交替清洗、分离沉淀产物，至洗液中无硝酸根、盐酸根和钠离子残余，使得沉淀产物的pH值为6-8，最后将得到的沉淀产物在负压或常压下，温度为《10(TC的环境中干燥24h-48h，研磨，即得到稀土掺杂钒磷酸钇纳米晶材料。
本发明的特点还在于， 其中的无机盐采用乙酸铕、硝酸铕、氯化铕、乙酸铽、硝酸铽、氯化铽、乙酸铒、硝酸
铒或氯化铒中的一种。 其中的钇的无机盐采用硝酸钇或氯化钇。 其中的钒酸盐采用偏钒酸铵或偏钒酸铵钠。 其中的磷酸盐采用磷酸氢铵、磷酸钠或磷酸氢钠中的一种。 其中的醇采用乙醇、甲醇、异丙醇、乙二醇或乙二醇单甲醚中的一种。 其中的步骤2中将混合溶液B滴加到混合溶液A中，使得钇离子、稀土离子的摩尔
数之和与混合溶液A、混合溶液B的体积之和的比值为0. 03mol/L-0. 2mol/L ;使得混合溶液
A和混合溶液B中的总的醇与去离子水的体积比为l-2 : 1-10 ;使得钇离子、稀土离子的摩
尔数之和与磷酸根、钒酸根的摩尔数之和的比值为1 : 1。 本发明的有益效果是， 以稀土 (RE-铕Eu、铽Tb、铒Er)的无机盐为掺杂源物质，以钒酸盐、磷酸盐、钇的无机盐为出发原料，采用醇-去离子水溶液的反应体系、在常压和60°C -IO(TC的近室温条件下，采用湿法化学合成直接制备高结晶度、10nm-70nm均匀尺寸的稀土掺杂钒磷酸钇(RE:Y(P，V)04)纳米晶材料。通过改变醇-去离子水比例、改变醇的种类，能够获得针形、羽状、球形、椭球形、短柱状等不同纳米晶形貌。 该方法能够在60°C -IO(TC的近室温条件下直接合成稀土掺杂钒磷酸钇(RE:Y(P，V)04)纳米晶材料，无需高温热处理；能够方便、可靠的控制纳米晶相貌；低成本、低能耗、无污染，属于绿色化学合成技术，在PDP器件用光致发光荧光粉产业领域有良好的应用优势和独特的竞争优势。
图1为本发明直接化学合成制备稀土掺杂钒磷酸钇纳米晶材料的方法的流程 图2为本发明方法制备的稀土掺杂钒磷酸钇纳米晶材料的典型的XRD衍射谱；
图3为本发明方法制备的稀土掺杂钒磷酸钇纳米晶材料的典型的红外光谱；
图4为本发明方法制备的稀土掺杂钒磷酸钇纳米晶材料的典型的激发光谱和发光光谱； 图5为本发明方法制备的稀土掺杂钒磷酸钇纳米晶材料的典型透射电镜TEM形貌，其中，a为实施例l制备的稀土掺杂钒磷酸钇纳米晶材料的典型透射电镜TEM形貌，b为实施例2制备的稀土掺杂钒磷酸钇纳米晶材料的典型透射电镜TEM形貌，c为实施例3制备的稀土掺杂钒磷酸钇纳米晶材料的典型透射电镜TEM形貌，d为实施例4制备的稀土掺杂钒磷酸钇纳米晶材料的典型透射电镜TEM形貌，e为实施例5制备的稀土掺杂钒磷酸钇纳米晶材料的典型透射电镜TEM形貌，f为实施例6制备的稀土掺杂钒磷酸钇纳米晶材料
4的典型透射电镜TEM形貌，g为实施例8制备的稀土掺杂钒磷酸钇纳米晶材料的典型透射电镜TEM形貌。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明进行详细说明。 本发明直接化学合成制备稀土掺杂钒磷酸钇纳米晶材料的方法依据以下化学反
应式
XRE3++(l-x)Y3+ + yPO, + (1 —力V(Vp鉢7 .'(RExVx))(PyVy))04 i ( t) 如图1所示，具体按照以下步骤实施
步骤1 :制备反应溶液 将稀土的无机盐和钇的无机盐分别溶于醇、去离子水或醇-去离子水溶液中，再进行混合，或者将稀土的无机盐和钇的无机盐混合共同溶于醇-去离子水溶液中，得到混合溶液A，使得混合溶液A中稀土离子、钇离子的摩尔数之和与混合溶液A的体积之比为0. 05mol/L-0. 4mol/L，稀土离子和钇离子摩尔数之比为3-20 : 80-97，醇与去离子水体积比为1-2 : 1-10 ; 将钒酸盐、磷酸盐、氨水(或苛性钠)共同溶于去离子水或醇-去离子水溶液中，得到混合溶液B，使得混合溶液B中钒酸根、磷酸根的摩尔数之和与溶液体积之比为0. lmol/L-0. 4mol/L，钒酸根、磷酸根的摩尔数之和与氨水摩尔数(或钠离子摩尔数)之比为0.5-l，磷酸根与钒酸根的摩尔比为40-60 : 40-60 ;混合溶液中醇与去离子水体积比为
o-i : l-4; 将苛性钠(NaOH)溶于醇、或将浓氨水(NH3 H20，25wt% _30wt% )溶于去离子水形成相应的浓度为0. lmol/L-0. 5mol/L的溶液C，用作反应过程中的溶液pH值调节剂。
其中稀土的无机盐采用乙酸铕(Eu (CH3C00) 3)、硝酸铕(Eu (N03) 3)、氯化铕(Eu (N03) 3)、乙酸铽(Tb (CH3C00) 3)、硝酸铽(Tb (N03) 3)、氯化铽(TbCl3)、乙酸铒(Er(CH3C00)3)、硝酸铒(Er(冊3)3)、氯化铒(ErCl3)等; 其中钇的无机盐采用硝酸钇(Y(N03)3 nH20， n = 0-6)、氯化钇(YC13 nH20， n =0-6)等； 其中钒酸盐采用偏钒酸铵(NH4V03)、偏钒酸铵钠(NaV03)等； 其中磷酸盐采用磷酸氢铵((NH4)2HP04)、磷酸钠(Na3P04)、磷酸氢钠(Na2HP04)等；
其中醇采用乙醇(C2H60)、甲醇(CH40)、异丙醇(C3H80)、乙二醇(C2H602)、乙二醇单甲醚(C3H802)等碳链长度小于4的醇。 步骤2 :将混合溶液A置于回流容器中，在温度为60°C -IO(TC的条件下，将混合溶液B匀速滴加到混合溶液A中，滴加时间0. 5小时-2小时，滴加过程中适量滴加溶液C，调节回流器中的溶液pH值始终保持在5-7，使得钇离子、稀土离子的摩尔数之和与混合溶液A、混合溶液B的体积之和的比值为0. 03mol/L-0. 2mol/L ;混合溶液A和混合溶液B中总的醇与去离子水的体积比为l-2 : 1-10 ;使得钇离子、稀土离子的摩尔数之和与磷酸根、钒酸根的摩尔数之和的比值为1 : 1 ;滴加完毕后，继续保温2h-6h，使纳米晶结晶充分，得
5到沉淀产物。接着采用醇、去离子水交替清洗、分离沉淀产物，至洗液中无硝酸根、盐酸根和 钠离子残余，使得沉淀产物的PH值约为6-8。最后将得到的沉淀产物在负压或常压下，温 度为《10(TC的环境中干燥24h-48h，研磨，即得到稀土掺杂钒磷酸钇纳米晶材料，成分为 (REXY(1—x)) (PyV(1—7))04，其中，RE为Eu、Tb、Er， x = 0. 03—0. 2， y = 0. 4—0. 6。
本发明采用醇_去离子水溶液体系构成反应环境，在反应液加入过程中，局部易 形成微乳液环境；恒温回流环境下反应，与水热合成相近；精确的动态PH调节，能够保证化 学反应的路线单一性。这些反应条件又有利于合成产物在接近热力学平衡的条件下析出固 相、进行固相结晶生长、同时形成特定的结晶学形貌，最终直接合成得到不同尺寸、形貌的 纳米晶晶体。 采用本发明方法制备的稀土掺杂钒磷酸钇纳米晶材料，其典型的XRD衍射谱如图 2所示，其典型的红外光谱如图3所示，其典型的激发光谱和发光光谱如图4所示，其激发 光谱范围覆盖325nm-220nm宽的紫外波长范围，比目前单纯钒酸钇基体的铕掺杂(Eu:YV04) 纳米晶具有更宽的紫外吸收截面。采用本发明方法制备的稀土掺杂钒磷酸钇纳米晶材料在 不同醇-去离子水比例、不同醇种类条件下，其典型晶体形貌和晶粒尺寸不同。采用本发明 方法能够可靠的合成化学计量比准确、高结晶度、尺寸均匀、形貌可控制的稀土掺杂钒磷酸 钇纳米晶材料。
实施例1 将0. 091mol硝酸钇溶于1000ml无水乙醇置于回流容器中；将0. 009mol氧化铕 (Eu203)溶于3g浓硝酸(63wt% )得到硝酸铕水溶液，再用去离子水200ml稀释得到透明溶 液，并移入上述回流容器中，得到混合溶液A ;将0. 05mol偏钒酸铵、0. 05mol磷酸氢二铵和 0. lOmol-0. 20mol氨水溶入300ml去离子水，得到混合溶液B ;将0. 05mol苛性钠溶入100ml 无水乙醇，得到溶液C ;将上述回流容器内混合溶液A在恒温76°C附近回流，滴加溶液C，将 混合溶液A pH值调节到5-7 ;然后，开始均匀滴加混合溶液B到混合溶液A中，期间适当滴 加溶液C控制pH值介于5-7。滴加完成后，继续恒温4h-6h，使纳米晶结晶进行充分；然后 采用乙醇、甲醇、去离子水交替清洗、离心分离沉淀产物，直到检测洗涤液pH值约为7，检验 洗液无硝酸根离子和钠离子残余；最后在负压干燥箱中燥48h，研磨后封装，即得到稀土掺 杂钒磷酸钇纳米晶材料，成分为(EuxY(1—x)) (PyV(1—y))04， x = 0. 09， y = 0. 5。如图5a所示， 纳米晶尺寸大约为10nm-20nm，呈四方粒状。
实施例2 将0. 08mol氯化钇、0. 02mol硝酸铕溶于150ml乙醇和1000ml去离子水的混合溶 剂中得到溶液，并移入回流容器中，得到混合溶液A ;将0. 05mol偏钒酸铵、0. 05mol磷酸氢 二铵和0. lOmol-0. 20mol氨水溶入500ml去离子水，得到混合溶液B ;将0. 05mol苛性钠溶 入100ml无水乙醇，得到溶液C ;将上述回流容器内混合溶液A在恒温76°C附近回流，滴加 溶液C，将混合溶液A的pH值调节到5-7 ;然后，开始均匀滴加混合溶液B到混合溶液A中， 期间适当滴加溶液C控制pH值介于5-7。滴加完成后，继续恒温反应4h-6h，使纳米晶结 晶进行充分；然后采用乙醇、甲醇、去离子水交替清洗、离心分离沉淀产物，直到检测洗涤液 pH值约为7，检验洗液无酸根离子和钠离子残余；最后在负压或常压下干燥48h，研磨后封 装，即得到稀土掺杂钒磷酸钇纳米晶材料，成分为(EuxY(1—x)) (PyV(1—y))04， x = 0. 2， y = 0. 5。 如图5b所示，纳米晶尺寸大约为40nm-60nm，呈椭球状。
实施例3 将0. 085mo 1硝酸钇和0. 015mo 1氯化铽溶于1000ml无水乙醇置于回流容器 中，再用1000ml去离子水稀释得到混合溶液A ;将0. 05mol偏钒酸铵、0. 05mol磷酸钠和 0. lOmol-0. 20mol氨水溶入1000ml去离子水，得到混合溶液B ;将0. 025mol苛性钠溶入 100ml无水乙醇，得到溶液C ;将上述回流容器内混合溶液A在恒温76t:附近回流，滴加溶 液C，将混合溶液A的pH值调节到5-7 ;然后，开始均匀滴加混合溶液B到混合溶液A中，期 间适当滴加溶液C控制pH值介于5-7。滴加完成后，继续恒温反应4h-6h，使纳米晶结晶进 行充分；然后采用乙醇、甲醇、去离子水交替清洗、离心分离沉淀产物，直到检测洗涤液PH 值约为7，检验洗液无酸根离子和钠离子残余；最后在负压或常压下干燥48h，研磨后封装， 即得到稀土掺杂钒磷酸钇纳米晶材料，成分为(TbxY(1—x)) (PyV(1—y))04，x = 0. 15，y = 0. 5。如 图5c所示，纳米晶尺寸大约为45nm-60nm，呈椭球状。
实施例4 将0. 088mol硝酸钇和0. 012mol乙酸铒溶于400ml乙二醇单甲醚置于回流容器 中，再用1000ml去离子水稀释得到混合溶液A ;将0. 056mol偏钒酸钠、0. 044mol磷酸氢二 铵和0. lOmol-0. 20mol苛性钠溶入400ml去离子水，得到混合溶液B ;将0. 05mol苛性钠溶 入500ml无水乙醇，得到溶液C ;将回流容器内的混合溶液A在恒温76°C附近回流，滴加溶 液C，将混合溶液A的pH值调节到5-7 ;然后，开始均匀滴加混合溶液B到混合溶液A中， 期间适当滴加溶液C控制pH值介于5-7。滴加完成后，继续恒温反应4h-6h，使纳米晶结 晶进行充分；然后采用乙醇、甲醇、去离子水交替清洗、离心分离沉淀产物，直到检测洗涤液 pH值约为5-7，检验洗液无酸根离子和钠离子残余；最后在负压或常压下干燥48h，研磨后 封装，即得到稀土掺杂钒磷酸钇纳米晶材料，成分为(ErxY(1—x)) (PyV(1—y))04， x = 0. 12， y = 0.44。如图5d所示，纳米晶尺寸大约为10nmX60nm，呈针状、棒状。
实施例5 将0. 097mol硝酸钇和0. 003mol硝酸铕共同溶于500ml异丙醇置于回流容器 中，再用500ml去离子水稀释得到混合溶液A ;将0. 054mol偏钒酸钠、0. 046mol磷酸钠和 0. lOmol-0. 20mol氨水溶入300ml去离子水和100ml乙醇混合溶液，得到混合溶液B ;将 0. 025mol苛性钠溶入100ml无水乙醇，构成溶液C ;将上述回流容器内混合溶液A在恒温 76°C附近回流，滴加溶液C，将混合溶液A的pH值调节到5-7 ;然后，开始均匀滴加混合溶 液B到混合溶液A中，期间适当滴加溶液C控制pH值介于5-7。滴加完成后，继续恒温反 应4h-6h，使纳米晶结晶进行充分；然后采用乙醇、甲醇、去离子水交替清洗、离心分离沉淀 产物，直到检测洗涤液pH值约为7，检验洗液无酸根离子和钠离子残余；最后在负压或常压 下干燥48h，研磨后封装，即得到稀土掺杂钒磷酸钇纳米晶材料，成分为(EuxY(1—x)) (PyV(1—y)) 04， x = 0. 03， y = 0. 46。如图5e所示，纳米晶尺寸大约为10nm-30nm，呈片状、针叶状。
实施例6 将0. 09mol硝酸钇溶于200ml乙二醇单甲醚置于回流容器中；将0. Olmol硝酸铽 溶于500ml去离子水得到透明溶液，并移入上述回流容器中，得到混合溶液A ;将0. 046mol 偏钒酸铵、0. 054mol磷酸氢二钠和0. lOmol-0. 20mol氨水溶入300ml去离子水，得到混合 溶液B ;将0. 025mol苛性钠溶入100ml无水乙醇，得到溶液C ;将上述回流容器的混合溶液 A在恒温76°C附近回流，滴加溶液C，将混合溶液A的pH值调节到5-7 ;然后，开始均匀滴加混合溶液B到混合溶液A中，期间适当滴加溶液C控制pH值介于5-7。滴加完成后，继 续恒温反应4h-6h，使纳米晶结晶进行充分；然后采用乙醇、甲醇、去离子水交替清洗、离心 分离沉淀产物，直到检测洗涤液pH值约为7，检验洗液无酸根离子和钠离子残余；最后在负 压或常压下干燥48h，研磨后封装，即得到稀土掺杂钒磷酸钇纳米晶材料，成分为(TbxY(1—x)) (PyV(1-y))04， x = 0. 10， y = 0. 54。如图5f所示，纳米晶尺寸大约为20nm-40nm，呈粒状、球 状。 实施例7 将0. 092mol硝酸钇溶于300ml无水乙醇置于回流容器中；将0. 008mol乙酸铕溶 于500ml去离子水得到透明溶液，并移入上述回流容器中，得到混合溶液A ;将0. 055mol偏 钒酸铵、0. 045mol磷酸氢二铵和0. lOmol-0. 20mol氨水溶入400ml去离子水，得到混合溶液 B ;将0. 05mol苛性钠溶入300ml无水乙醇，得到溶液C ;将上述回流容器内混合溶液A在恒 温76°C附近回流，滴加溶液C，将混合溶液A的pH值调节到5-7 ;然后，开始均匀滴加混合 溶液B到混合溶液A中，期间适当滴加溶液C控制pH值介于5-7。滴加完成后，继续恒温反 应4h-6h，使纳米晶结晶进行充分；然后采用乙醇、甲醇、去离子水交替清洗、离心分离沉淀 产物，直到检测洗涤液pH值约为7，检验洗液无酸根离子和钠离子残余；最后在负压或常压 下干燥48h，研磨后封装，即得到稀土掺杂钒磷酸钇纳米晶材料，成分为(EuxY(1—x)) (PyV(1—y)) 04， x = 0. 08， y = 0. 45。纳米晶尺寸大约为lOnmX 70nm，呈针状、短棒状。
实施例8 将0. 09mol硝酸钇和0. Olmol氯化铕共同溶于200ml乙二醇置于回流容器中， 再用500ml去离子水稀释得到混合溶液A ;将0. 06mol偏钒酸铵、0. 04mol磷酸氢二铵和 0. lOmol-0. 2mol氨水溶入400ml去离子水和100ml乙醇混合溶液，得到混合溶液B ;将 0. 05mol苛性钠溶入100ml无水乙醇，得到溶液C ;将上述回流容器内混合溶液A在恒温 76°C附近回流，滴加溶液C，将混合溶液A的pH值调节到5-7 ;然后，开始均匀滴加混合溶 液B到混合溶液A中，期间适当滴加溶液C控制pH值介于5-7。滴加完成后，继续恒温反 应4h-6h，使纳米晶结晶进行充分；然后采用乙醇、甲醇、去离子水交替清洗、过滤分离沉淀 产物，直到检测洗涤液pH值约为7，检验洗液无酸根离子和钠离子残余；最后在负压或常压 下干燥48h，研磨后封装，即得到稀土掺杂钒磷酸钇纳米晶材料，成分为(EuxY(1—x)) (PyV(1—y)) 04， x = 0. 10， y = 0. 4。如图5g所示，纳米晶尺寸大约为30nm-40nm，呈粒状、球状。
实施例9 将0. 09mol硝酸钇和0. Olmol硝酸铒(Er (N03) 3)共同溶于200ml乙二醇置于回流 容器中，再用500ml去离子水稀释得到混合溶液A ;将0. 054mol 偏钒酸钠、0. 046mol磷酸氢二铵和0. lOmol-0. 2mol氢氧化钠溶入300ml去离子 水和100ml乙二醇混合溶液，得到混合溶液B ;将0. 05mol氨水溶入100ml去离子水，得到 溶液C ;将上述回流容器内混合溶液A在恒温76°C附近回流，滴加溶液C，将混合溶液A的 pH值调节到5-7 ;然后，开始均匀滴加混合溶液B到混合溶液A中，期间适当滴加溶液C控 制pH值介于5-7。滴加完成后，继续恒温反应4h-6h，使纳米晶结晶进行充分；然后采用乙 醇、甲醇、去离子水交替清洗、高速离心分离沉淀产物，直到检测洗涤液pH值约为7，检验洗 液无酸根离子和钠离子残余；最后在负压或常压下干燥48h，研磨后封装，即得到稀土掺杂 钒磷酸钇纳米晶材料，成分为(ErxY(1—x)) (PyV(1—y))04， x = 0. 10， y = 0. 46。纳米晶尺寸大约
8为18nm-25nm，呈粒状、短柱状。
实施例10 将0. 09mol氯化钇和0. Olmol氯化铒共同溶于100ml异丙醇、置于回流容器中， 再用150ml去离子水稀释得到混合溶液A ;将0. 04mol偏钒酸铵、0. 06mol磷酸氢二钠和 0. 12mol-0. 2mol氢氧化钠溶入200ml去离子水和50ml异丙醇混合溶液，得到混合溶液B ; 将0. 05mol氨水溶入100ml去离子水，得到溶液C ;将上述回流容器内混合溶液A在恒温 76°C附近回流，滴加溶液C，将混合溶液A的pH值调节到5-7 ;然后，开始均匀滴加混合溶 液B到混合溶液A中，期间适当滴加溶液C控制pH值介于5-7。滴加完成后，继续恒温反 应4h-6h，使纳米晶结晶进行充分；然后采用乙醇、甲醇、去离子水交替清洗、离心分离沉淀 产物，直到检测洗涤液pH值约为7，检验洗液无酸根离子和钠离子残余；最后在负压或常压 下干燥一定时间48h，研磨后封装，即得到稀土掺杂钒磷酸钇纳米晶材料，成分为(ErxY(1—x)) (PyV(1-y))04， x = 0. 10， y = 0. 6。纳米晶尺寸大约为18nm-25nm，呈椭球形。
权利要求
一种直接化学合成制备稀土掺杂钒磷酸钇纳米晶材料的方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施步骤1制备反应溶液将稀土的无机盐和钇的无机盐溶于醇-去离子水溶液中，得到混合溶液A，使得混合溶液A中稀土离子和钇离子的摩尔数之和与混合溶液A的体积之比为0.05mol/L-0.4mol/L，稀土离子和钇离子的摩尔数之比为3-20∶80-97，醇与去离子水的体积比为1-2∶1-10；将钒酸盐、磷酸盐和氨水溶于醇-去离子水溶液中，或者将钒酸盐、磷酸盐和苛性钠溶于醇-去离子水溶液中，得到混合溶液B，使得混合溶液B中钒酸根和磷酸根的摩尔数之和与溶液B体积之比为0.1mol/L-0.4mol/L，钒酸根和磷酸根的摩尔数之和与氨水摩尔数或钠离子摩尔数之比为0.5-1，钒酸根与磷酸根的摩尔比为40-60∶40-60，醇与去离子水的体积比为0-1∶1-4；将苛性钠溶于醇、或将氨水溶于去离子水，得到钠离子的浓度为0.1mol/L-0.5mol/L或氨水的浓度为0.1mol/L-0.5mol/L的溶液C；步骤2将混合溶液A置于回流容器中，在温度为60℃-100℃的条件下，将混合溶液B滴加到混合溶液A中，滴加时间0.5小时-2小时，滴加过程中同时滴加溶液C，调节回流器中的溶液pH值保持在5-7，滴加完毕后保温2h-6h，得到沉淀产物，用醇、去离子水交替清洗、分离沉淀产物，至洗液中无硝酸根、盐酸根和钠离子残余，使得沉淀产物的pH值为6-8，最后将得到的沉淀产物在负压或常压下，温度为≤100℃的环境中干燥24h-48h，研磨，即得到稀土掺杂钒磷酸钇纳米晶材料。
2. 根据权利要求1所述的直接化学合成制备稀土掺杂钒磷酸钇纳米晶材料的方法，其 特征在于，所述的无机盐采用乙酸铕、硝酸铕、氯化铕、乙酸铽、硝酸铽、氯化铽、乙酸铒、硝 酸铒或氯化铒中的一种。
3. 根据权利要求1所述的直接化学合成制备稀土掺杂钒磷酸钇纳米晶材料的方法，其 特征在于，所述的钇的无机盐采用硝酸钇或氯化钇。
4. 根据权利要求1所述的直接化学合成制备稀土掺杂钒磷酸钇纳米晶材料的方法，其 特征在于，所述的钒酸盐采用偏钒酸铵或偏钒酸铵钠。
5. 根据权利要求1所述的直接化学合成制备稀土掺杂钒磷酸钇纳米晶材料的方法，其 特征在于，所述的磷酸盐采用磷酸氢铵、磷酸钠或磷酸氢钠中的一种。
6. 根据权利要求1所述的直接化学合成制备稀土掺杂钒磷酸钇纳米晶材料的方法，其 特征在于，所述的醇采用乙醇、甲醇、异丙醇、乙二醇或乙二醇单甲醚中的一种。
7. 根据权利要求1所述的直接化学合成制备稀土掺杂钒磷酸钇纳米晶材料的方法，其 特征在于，所述的步骤2中将混合溶液B滴加到混合溶液A中，使得钇离子、稀土离子的摩 尔数之和与混合溶液A、混合溶液B的体积之和的比值为O. 03mol/L-0. 2mol/L ;使得混合溶 液A和混合溶液B中的总的醇与去离子水的体积比为1-2 : 1-10 ;使得钇离子、稀土离子 的摩尔数之和与磷酸根、钒酸根的摩尔数之和的比值为1 : 1。
全文摘要
本发明公开的一种直接化学合成制备稀土掺杂钒磷酸钇纳米晶材料的方法，将稀土的无机盐和钇的无机盐溶于醇-去离子水溶液中，得到混合溶液A，将钒酸盐、磷酸盐、氨水或苛性钠溶于醇-去离子水溶液中，得到混合溶液B，将苛性钠溶于醇、或将氨水溶于去离子水，得到溶液C；将混合溶液B和溶液C滴加到混合溶液A中，调节回流器中的溶液pH值始终保持在5-7，保温2h-6h，得到沉淀产物，清洗、分离、沉淀、干燥、研磨，即得到稀土掺杂钒磷酸钇纳米晶材料。本发明方法能够在近室温条件下直接合成稀土掺杂钒磷酸钇纳米晶材料，无需高温热处理；能够方便可靠的控制纳米晶相貌；低成本、低能耗、无污染，属于绿色化学合成技术，有良好的应用优势和竞争优势。
文档编号B82B3/00GK101712455SQ20091021934
公开日2010年5月26日 申请日期2009年12月4日 优先权日2009年12月4日
发明者左庆辉, 张卫华, 李倩, 范菲, 赵彦珍, 赵鹏 申请人:西安理工大学