稀土锡酸盐纳米材料的水热合成和性能研究

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1、浙江理工大学硕士学位论文摘要稀土锡酸盐(Ln2Sn207，Ln=Y,La．Lu)属于烧绿石结构的多元氧化物，具有优异的热、电、磁和催化等性能，它们在锂电池、催化剂、荧光、离子导体及抗辐射等领域具有重要的应用。本课题利用稀土硝酸盐和锡酸钠为前驱体，不添加任何表面活性剂或络合剂，采用简单、中性、高效的水热法，成功实现了三元、四元及四元以上复合稀土锡酸盐纳米材料的合成。同时，采用X射线衍射(xIm)和透射电子显微镜(TEM)对产物的晶体结构、形貌、尺寸进行了详细的表征。利用紫外可见漫反射光谱(DRS)计算了复合稀土锡酸盐纳米材料的禁带宽度，并利用光

2、致发光(Photoluminescence，PL)光谱研究了它们的发光性能。合成的三元稀土锡酸盐纳米材料包括Y2Sn207、LaESn207、Ce2Sn207，PrzSnz07、Nd2Sn207、Sm2Sn207、Eu2Sn207、Gd2Sn207、Tb2Sn207、Dy2Sn207、Er2Sn201和Yb2Sn207共12种。由此可见，该方法普遍适用于稀土锡酸盐纳米材料的合成，而且，所得产物具有纯度高、结晶好、尺寸分布窄、尺寸小(10—30纳米)等特点。系统的PL光谱研究表明，Pr2Sn207、Sm2Sn207、Eu2Sn207、Gd2Sn

3、207、Tb2Sn207、Dy2Sn207和Er28n207等存在明显的光致发光，La2Sn207和Nd2Sn207在可见光区内没有明显的光致发光。利用稀土元素具有离子半径与电子结构相近的特点，本课题采用上述水热法成功地合成了四元复合稀土锡酸盐纳米材料RE2．xEu。Sn207(I也=La、Sm、Tb，x=0、0．5、1、1．5和2)。实验证明，这些产物均为单相的立方烧绿石结构，并且两种稀土元素的比例可任意调节。同时，本课题也对其它四元复合稀土锡酸盐的结构、形貌、尺寸和发光性能进行了表征和研究。并成功实现了五元复合稀土锡酸盐纳米材料Dyo．5

4、Eu0．5LaSn20，的水热合成。PL光谱表明，RE2．xEuxSn207(RE=La、Sm、Tb，x>0)和Dy0，5Euo，5LaSn207等均存在强烈的Eu3+激活发光。以La2．xEuxSn207(x>O)为例，它们存在587、593和598纳米三处强烈的发光峰，属于Eu3+的5Do7曩磁偶极子跃迁。而在609和618纳米处发光峰较弱，属于5D。一心电偶极子跃迁。从而也可说明La2．xEuxSn207(x：0．5、l、1．5和2)产物晶格畸变小，具有极高的单色性。本课题提出的复合稀土锡酸盐纳米材料的水热合成工艺具有普遍适用性，且方法

5、简1浙江理工大学硕士学位论文单，产物成分任意可调、结晶好、纯度高。本课题的研究对稀土锡酸盐纳米材料的制备和应用具有重要的意义。关键词：稀土锡酸盐；烧绿石结构；纳米材料；发光性能2浙江理工大学硕士学位论文HydrothermalSynthesisandPhotoluminescenceofNanocrystallineRare—earthStannateAbstractRare—earthstannates(Ln2Sn207，Ln2Y，La-Lu)arepyrochlore·typeoxides，whichhavereceivedconside

6、rableattenfioninrecentyearsduetotheirpromisingapplicationsinlithiumionbakeries，catalysts，phosphors，ionicconductors，andresistancetoradiationdamage．Asimple，low-temperature，mildandefficienthydrothermalroutefurthesynthesisofnanocrystallinerare—earthstannateswasproposedinthisdis

7、sertation．Inthishydrothermalprocess，rare-earthnitrateandsodiumstannatewereusedasprecursor,withoutuseofanysurfactantsorcomplexingagent．Thestructure，morphology,andparticlessizeoftheproductswerecharacterizedbyX—raydiffractometer(XRD)andtransmissionelectronmicroscopy(TEM)．Theba

8、ndgapoftherare-earthstannateproductswascalculatedfromdiffusereflectionspectra(DRS)