稀土錫酸鹽納米材料的水熱合成和性能研究.pdf

1、稀土錫酸鹽(Ln2Sn<,2>O<,7>，Ln=Y,La-Lu)屬于燒綠石結(jié)構(gòu)的多元氧化物，具有優(yōu)異的熱、電、磁和催化等性能，它們在鋰電池、催化劑、熒光、離子導(dǎo)體及抗輻射等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。 本課題利用稀土硝酸鹽和錫酸鈉為前驅(qū)體，不添加任何表面活性劑或絡(luò)合劑，采用簡單、中性、高效的水熱法，成功實現(xiàn)了三元、四元及四元以上復(fù)合稀土錫酸鹽納米材料的合成。同時，采用X射線衍射(XRD)和透射電子顯微鏡(TEM)對產(chǎn)物的晶體結(jié)構(gòu)、形貌、

2、尺寸進行了詳細的表征。利用紫外可見漫反射光譜(DRS)計算了復(fù)合稀土錫酸鹽納米材料的禁帶寬度，并利用光致發(fā)光(Photoluminescence，PL)光譜研究了它們的發(fā)光性能。 合成的三元稀土錫酸鹽納米材料包括Y<,2>Sn<,2>O<,7>、La<,2>Sn<,2>O<,7>、Ce<,2>Sn<,2>O<,7>，Pr<,2>Sn<,2>O<,7>、Nd<,2>Sn<,2>O<,7>、Sm<,2>Sn<,2>O<,7>、Eu<

3、,2>Sn<,2>O<,7>、Gd<,2>Sn<,2>O<,7>Sn、Tb<,2>Sn<,2>O<,7>、DY<,2>Sn<,2>O<,7>、Er<,2>Sn<,2>O<,7>和Yb2Sn<,2>O<,7>共12種。由此可見，該方法普遍適用于稀土錫酸鹽納米材料的合成，而且，所得產(chǎn)物具有純度高、結(jié)晶好、尺寸分布窄、尺寸小(10—30納米)等特點。系統(tǒng)的PL光譜研究表明，Pr<,2>Sn<,2>O<,7>、Sm<,2>Sn<,2>O<,7>

4、、Eu<,2>Sn<,2>O<,7>、Gd<,2>Sn<,2>O<,7>Sn、。Tb<,2>Sn<,2>O<,7>、DY<,2>Sn<,2>O<,7>和Er<,2>Sn<,2>O<,7>等存在明顯的光致發(fā)光，La<,2>Sn<,2>O<,7>和Nd<,2>Sn<,2>O<,7>在可見光區(qū)內(nèi)沒有明顯的光致發(fā)光。 利用稀土元素具有離子半徑與電子結(jié)構(gòu)相近的特點，本課題采用上述水熱法成功地合成了四元復(fù)合稀土錫酸鹽納米材料RE<,2-X>

5、Eu<,X>Sn<,2>O<,7>(RE=La、Sm、Tb，x=0、0.5、1、1.5和2)。實驗證明，這些產(chǎn)物均為單相的立方燒綠石結(jié)構(gòu)，并且兩種稀土元素的比例可任意調(diào)節(jié)。同時，本課題也對其它四元復(fù)合稀土錫酸鹽的結(jié)構(gòu)、形貌、尺寸和發(fā)光性能進行了表征和研究。并成功實現(xiàn)了五元復(fù)合稀土錫酸鹽納米材料Dy<,0.5>Eu<,0.5LaSn<,2>O<,7>的水熱合成。PL光譜表明，RE<,2-X>Eu<,X>Sn<,2>O<,7>(RE=La、

6、Sm、Tb，x>0)和Dy<,0.5>Eu<,0.5LaSn<,2>O<,7>等均存在強烈的Eu<'3+>激活發(fā)光。以La<,2-X>Eu<,X>Sn<,2>O<,7>(x>O)為例，它們存在587、593和598納米三處強烈的發(fā)光峰，屬于Eu<'3+>的<'5>D<,0>-<'7>F<,1>磁偶極子躍遷。而在609和618納米處發(fā)光峰較弱，屬于<'5>D<,0>-<'7>F<,2>電偶極子躍遷。從而也可說明La<,2-X>Eu<,X>