制备条件对水热法合成ZnWO4纳米晶的影响.pdf

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1、2012年9月光源与照明2012年第3期制备条件对水热法合成ZnWO4纳米晶的影响王磊王雯雯张世磊济南大学材料科学与工程学院(济南250022)牛锛山东省机械设计研究院(济南250031)摘要以Zn(NO。)：·6H：O和Na2WO·2H：O为反应物，用HC1或者NaOH调节反应溶液的pH值，采用水热法制备ZnWO纳米晶。讨论了反应溶液pH值、水热反应时间及反应温度对ZnWO纳米晶的影响。经x射线衍射(XRD)、红外光谱(IR)、透射电子显微镜(TEM)分析，结果表明：在制备过程中对ZnWO纳米晶物相、尺寸、微观形貌及荧光性能影响最大的条件为pH值

2、的变化。研究了pH值对Ce：ZnWO荧光性能的影响，经荧光光谱(PL)测试表明：在pH=7的条件下制备的Ce“：ZnWO纳米晶的荧光性能最好。关键词制备条件；ZnWO；微观形貌；荧光性能金属钨酸盐是一类非常重要的功能无机材料，在目前ZnWO晶体已成功应用于0【射线探测及能光导纤维、闪烁材料、光致发光物质、磁性元件、湿谱测定、粒子鉴别等方面。度传感、微波、光催化剂等方面具有非常广阔的应用本课题主要是关于纳米ZnWO制备及荧光性能的前景，一直是近几年无机材料领域研究的热点。已研究。采用水热法制备纳米ZnWO材料。利用XRD、经有多种钨酸盐材料在荧光性能

3、方面表现出优良的特TEM、IR和PL等手段对材料进行表征，研究反应条性，例如Bi2w2O9【2]、Bi2WO6、Ag2WO4咖、PbWO4件对于样品物相、尺寸、形貌、结构及荧光性能的影等。响，确定最佳反应条件。金属钨酸盐有以下两种常见的晶体结构：二价阳1实验离子半径较大(r>0．99A，如ca、Ba、Pb、sr)的钨1．1样品制备酸盐晶体属于白钨矿(scheelite，CaWO4)型结构；二取5mmol的Zn(NO3)2·6H：O溶于10lIlL去离价阳离子半径较小(r<0．77A，如Fe、Co、Ni、Cu、子水中，掺人2％Ce(NO3)z·6H2

4、O，此为溶液A；取Zn)的钨酸盐晶体为钨锰铁矿型【wolframite，(Fe，5mmol的Na：WO·2HO溶于10mL去离子水中，形Mn)WO】结构。在前一种结构中，钨原子满足四成溶液B。磁力搅拌下将A溶液缓慢滴人溶液B中，角协同关系；而在钨锰铁矿型结构中，钨原子满足六立即出现白色沉淀。用HC1或者NaOH调节溶液的pH重对称关系。值分别为3、5、7、9、11、13，继续搅拌0．5tl。然早在上世纪40年代末科学家就发现钨酸盐晶体的后将白色悬浮液转人30mL不锈钢反应釜中，反应釜荧光性能。作为一种自激活荧光体，钨酸盐晶体的发填充率为80％。将反

5、应釜放在电热恒温干燥箱中180~C光起源为WO‘离子基团，而不需要向其中掺人其它加热24h。将反应釜自然冷却到室温，产物高速离心激活离子，在紫外光下即可发出荧光，目前已被广泛分离，并用蒸馏水洗三次，无水乙醇洗涤二次，最后应用于闪烁体、固体发光等领域嗍。80℃干燥4h即得白色产物。ZnWO微晶为单斜晶系，属P2／c空间群。ZnWO1．2样品表征晶体具有优良的光催化及光致发光性能。其作为光致采用德国BRUKER·AXS有限公司D8ADVANCE发光材料，与其它材料相比具有以下特点：型x射线衍射仪和日本SHIMADZU公司①晶体密度大(7．99g／cm。

6、)，相应的辐照时间长；JEM-100CXII型透射电镜观察铜网上粒子的形态，采②余晖小、发光效率及能量分辨率高；用美国PE公司的Spectrumone型分光光度计对样品③抗辐照损伤性能好；进行红外光谱测定，再用美国PE公司生产的LS-55型④化学稳定性好、材料不吸湿且无毒等同。荧光分光光度计上测试荧光性质。基金项目：晶体材料国家重点实验开放课题(KT0808)；济南大学博士基金项目(B0628)·13·2012年9月光源与照明2012年第3期好。pH为7和9时，峰的位置没有变化，均与JCPDS2结果与讨论73—0554卡片相对应，只是峰变得更加尖锐

7、，说明2．1pH值对ZnWO纳米晶的影响ZnWO结晶性变好。pH值为11和13时，样品XRD2．1．1XRD的表征图中出现了明显的ZnO的峰，同时ZnWO的峰发生图1为不同pH值时180℃下反应24h制备的样了稍微的移动。这是因为当溶液中碱性增强时，锌离品的XRD图。结合ZnWO,、WO3、ZnO等的JCPDS子易于形成氢氧化锌，在水热法反应条件下分解为标准卡片(图2)可以看出：当pH=3时，样品的XRDZnO。图中ZnWO的峰非常弱，而且WO，的峰非常明显，表对于pH为5、7、9的样品，根据Scherrer公式明样品主要是WO，，而ZnWO的量很

8、少。当pH=5可以计算出对应的ZnWO纳米晶尺寸分别约为15nm、时，XRD图中没有出现WO3的峰，而且ZnWO的峰20n