稀土氟化物纳f微米材料的水热合成、形成机理和发光性质

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1、万方数据第32卷第6期2011年6月发光学报CHINESEJOURNALOFLUMINESCENCEV01．32No．6Jun．，2011文章编号：1000—7032(2011)06-0519—16稀土氟化物纳／微米材料的水热合成、形成机理和发光性质林君，李春霞(中国科学院长春应用化学研究所稀土资源利用国家重点实验室，吉林长春130022)摘要：研究了稀土氟化物纳／微米材料的设计合成、形貌控制、形成机制以及发光性质。发展了一种简单、整体、没有模板、环境友好的水热方法合成系列稀土氟化物，即用有机添加剂柠檬酸钠(Na，C。H，0，·2H：0)作为配位

2、剂和形貌控制剂，通过改变氟源(NaF，NH。F或NaBF。)和最初溶液的pH值，得到了具有不同成分、晶体结构、尺寸和形貌的稀土氟化物，包括REF，(RE=La～Lu，Y)以及六方相和立方相的NaREF。(RE=Y，Yb，Lu)；最重要的是首次研究了具有各种晶体结构和形貌的镱、镥氟化物的可控合成。对各种产物可能的形成机理进行了合理、系统的讨论，并对各种基质中Eu”，Tb”掺杂的下转换和Yb37Er”，Yb37Tm”共掺杂的上转换发光性质进行了详细的研究。关键词：纳／微米材料；稀土氟化物；形貌；水热合成；发光性质中图分类号：0482．31PACS：7

3、8．55．HxPACC：7855H文献标识码：ADOI：10．3788／fgxb20113206．05191引言在现代化学和材料科学领域，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具有极其重要的意义，同时这也是实现材料性能调控以及应用的基础¨引。为此，人们做了大量工作探索制备各种无机材料的最好方法；但是，由于晶体结构和材料成分的复杂性，到目前为止，调节和控制各种纳／微米材料的形貌、理解晶体生长的复杂现象并揭示其潜在的基本原理仍是摆在材料学家面前的重大课题。从应用的角度考虑，合成的纳米材料不仅仅要具有理想的成分、可

4、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。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。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口圳。尤其是水热方法，作为一种典型的液相方法在制备具有各种可控形貌和结构的无机材料时被证明是有效和简便的【5“。这种方法的优点包括容易控制的反应条件和相对较低的成本和相对高的产率等，最重要的是通常以水作为反应介质。在材料的水热合成过程中，具有各种官能团的有机分子常常被用做形貌调控剂或结构导向剂来控制晶体的生长和取向。柠檬酸

5、钠是一种常见、重要的有机试剂，在晶体合成中其作用可分为三种：一是作为还原剂，柠檬酸钠可将AgNO，还原为单质Ag-7J，将HAuCl。还原为单质Au’8J，并且调节柠檬酸钠的浓度可对产物的形貌进行调控；二是作为配体，它能与各种金属如ca2+，zn2+，Ag+，h3+等形成较强的络合物，从而降低溶液中金属离子的浓度，控制成核的生长速率；三是作为形貌调控剂，它能调节各个晶面的生长速率，从而影响产物的形貌。Tian等汐1系统研究了柠檬酸钠对ZnO形貌和尺寸的影响，随着柠檬酸钠量的增加，柠檬酸离子降低了晶体沿(001)取向的生长，ZnO的形貌发生了从棒一

6、柱_片的变化。Qian等¨叫研究了水热条件下柠檬酸钠对鼓状ZnO微颗粒的影响。稀土是一个巨大的发光材料宝库，在人类开发的各种发光材料中，稀土元素发挥着非常重要收稿日期：2011-04．25；修订日期：2011-05-24基金项目：国家重大科学研究计划(2007CB935502，2010CB327704)；国家自然科学基金(50572103，20431030，50702057)；中国科学院“百人计划”资助项目作者简介：林君(1966一)，男，吉林长春人，博士，研究员，主要从事稀土发光纳米材料的合成与生物应用的研究。E-mail：jlin@ciac．

7、j1．CH，Tel：(0431)85262031万方数据520发光学报的作用。稀土发光材料曾在发光学和发光材料的发展巾起着里程碑的作用。稀上无机发光材料主要是指稀土掺杂的氧化物、硫氧化物、氟化物、硼酸盐、铝酸盐、磷酸盐、卤磷酸盐、饥酸盐等；稀上有机发光材料主要足以稀土离子作为配位中心，以有机物作为配体形成的酉B合物发光体，根据电+r跃迁类型可把稀土发光分为4“f和4f-5d跃迂发射。由于4f轨道受到外层5s25fj6轨道的屏蔽作用，几乎不受外部场的影响，所以4“f跃迁发射呈锐线状光谱，其发射波妊是稀土离子自身的特有行为而与周围化学环境无关；处于最

8、外层的5d轨道很容易受到外部场的影响，所以4f-5d跃迁发射呈宽带状光谱。一般来说，稀土离子的4f能级』‘分密集，能级之间的间隔小，因此