稀土纳米材料的制备及应用剖析.doc

《稀土纳米材料的制备及应用剖析.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、论文题目：纳米稀土材料课程名称：材料化学专业名称：XXXXXXXXXX学号：XXXXXXXXX姓名：XXXXXX成绩：2013年11月18日8稀土纳米材料摘要:稀土纳米材料具有特殊的形态，使其在许多领域得到十分广泛的应用。通过多年的研究，已研究出制备稀土纳米材料的方法。本文介绍了稀土纳米材料的制备方法，主要包括：沉淀法、水热法、溶胶—凝胶法、电化学法、聚已二醇法、醇盐水解法、微乳液法。以及介绍了稀土纳米材料的应用，包括：陶瓷材料、催化剂、永磁材料、发光材料、贮氢材料、环保材料、抛光材料、超导材料、生

2、物医学材料。关键词：稀土；稀土纳米材料；制备；应用引言目前，世界各国都在激烈的竞争，希望在稀土新材料方面取得突破性的进展。然而，稀土纳米材料的制备，研究及应用是一次新的机遇，又是一次新的挑战。稀土功能材料生产及应用已成为拉动我国稀土产业发展的主要动力。因此，稀土纳米材料的开发对我们稀土大国具有很大的意义。稀土元素原子结构特殊，内层4f轨道未成对电子多、原子磁矩高、电子能级极其丰富，几乎可以与所有元素发生反应，形成多价态、多配位数（3~12个）的化合物[8]。稀土元素本身具有丰富的电子结构，表现出许多

3、光、电、磁的特性。稀土纳米材料则具有极强的光、电、磁性质、超导性、高化学活性等，能大大提高材料的性能和功能。纳米材料是一种应用前景广阔的新型材料，被认为是21世纪的新材料。我国在纳米粒子的研制方面发展迅速，研制成功一批纳米材料的制备工艺和设备。关于稀土纳米氧化物的制备有不少文献报道过。当然稀土化合物纳米荧光材料不只是单一的氧化物，还包括Y3012、YS~Os、Y2Si07、YVO．等多种，都是重要的荧光材料6，因此，这类稀土纳米荧光材料的制备是一个非常活跃的研究领域，尤其是对多元的稀土化合物纳米荧光

4、材料的合成。所以稀土纳米材料是一种十分重要的材料，正在进行研究和开发。下面扼要介绍稀土纳米材料的制备方法和在各领域的应用。1纳米稀土发光材料的性能研究当基质的尺寸小到纳米级范围时，基质具有特殊的物理、化学特征(如表面与界面效应、尺寸效应、量子尺寸效应、宏观量子隧道效应)，因此出现了许多新的发光性质。1．1谱线漂移由于纳米微粒的量子尺寸效应导致纳米微粒的光谱峰值向短波方向移动的现象称为“蓝移”。相反由于表面与界面效应引起的光谱峰值向长波方向移动的现象称为“红移”8【1】。普遍认为蓝移现象的发生主要是由

5、于载流子、激子或发光离子受量子尺寸效应而导致其量子能级分裂显著，带隙加宽引起的。而红移是由于表面与界面效应引起纳米微粒的表面张力增大，使发光粒子所处的环境变化(如周围晶体场的增大等)致使粒子的能级发生变化，带隙变窄所引起的。李强等在研究纳米Y203：E的光谱的过程中，发现发射光谱蓝移的现象，随着晶粒尺寸微米级降纳级，发射光谱中F2跃迁主峰位置由618nm蓝移至610nm。1．2提高分辨率光学显示器件分辨率高低有双重意义，即像元密度和器件包含的像元总数。由电子束聚焦、发光粉颗粒及发光效率等因素而定。发

6、光粉颗粒粒径达到纳米尺寸，可提高发光器件的分辨率。1．3宽频带强吸收发光材料的尺寸减小到纳米级时，对红外有一个宽频带强吸收谱。这是由于纳米大的比表面导致其与常规大块材料不同，没有一个单一的、择优的键振动模，而存在一个较宽的键振动模的分布。在红外光场的作用下，它们对红外吸收的频率也存在一个较宽的分布，这就导致了纳米粒子外吸收带的宽化。1．4使原不发光的促成发光对于经表面化学修饰的纳米发光粒子，其屏蔽效应减弱，电子空穴库仑作用增强，从而使激子结合能和振子强度增大，而介电效应的增加会导致纳米发光粒子表面结

7、构发生变化，对原来禁戒跃迁变成允许，因此在室温下就可观察到较强的光致发光现象。如纳米硅薄膜受360衄激发光的激发可产生荧光。2.稀土纳米的制备2.1水热法水热法是通过金属或沉淀物与溶剂介质（可以是水或有机溶剂）在一定温度和压力下发生水热反应，直接合成化合物粉末。最近，日本新技术事业团经过4年的研究开发，举世首创水热法批量生产纳米陶瓷材料。该法是高温高压有水的环境下使过氧化锆氯化钇进行反应，并在沉淀中加入尿素[1]。水热法制得的粉体纯度达99.9%，平均粒径在30nm以内。用这种微粒烧结而成的材料具有

8、高强度、高韧性，另外离子导电性也好，可用来制造各种切削工具、磨具、氧传感器和高级研磨材料等[2]。2.2沉淀法沉淀法是在稀土盐溶液中加入沉淀剂，将生成的沉淀过滤，洗涤后溶于有机溶剂将其分散，然后蒸发干燥[3]。沉淀法主要有直接沉淀法、共沉淀法、均相沉淀法、水解沉淀法。直接沉淀法是通过某一阳离子的化学沉淀制备粉体，其优点是容易制取高纯度的稀土氧化物纳米粉。8共沉淀法是含有两种或两种以上的多元体系溶液中加入沉淀剂，得到各种成分均一沉淀的方法。采用共沉淀法制备稀土纳米复合氧