Li3V2PO43的溶胶-凝胶合成及其性能研究

中国材料科技与设备（双月刊）　溶胶一凝胶法和微波辐射法制备Ｍｇ２ｓｉｏ４　Ｍｎ２　红色荧光粉制备及发光性质的研究　２０１２年・第１期　溶胶一凝胶法和微波辐射法制备Ｍｇ２　ＳｉＯ４　Ｍｎ２＋　红色荧光粉制备及发光性质的研究　李雅丽　，施建珍　，周晓燕　，崔荣华　，万慧。，张何忠　，王玮　（１．南通大学理学院，江苏南通２２６００７；２．南通大学杏林学院，江苏南通　２２６００７）　摘要：采用溶胶一凝胶法和微波辐射法制备了ＭｇｚＳｉ０４：Ｍｎ　一红色发光材料。研究了以Ｍｇ２Ｓｉ０４为基质，在掺杂　Ｍ　的情况下，微波合成时间和Ｍｎ２＿。的掺杂浓度对发光性能的影响。选择最佳微波合成时间和Ｍｎ２　的掺杂浓度，制备　了在４１０ｎｍ激发下，发光中心位于６９０ｎｍ的红色发光材料。　关键词：溶胶一凝胶法；微波辐射；红色荧光粉；Ｍｇ２ｓｉ０４：Ｍｎ２　中图分类号：０４８２．３１　文献标识码：Ａ　０　引言　白光一Ｉ　ＦＤ由于具有体积小、发射热量少、寿命长和对环境　无污染绿等显著优点，由逐渐取代高强度气体放电灯成为第四　代光源的趋势［１　］。目前，实现白光ＬＥＤ主要有三种形式瓯６ｊ：　其中最理想的是将近紫外Ｉ皿芯片与可被近紫外有效激发而发　红、绿、蓝三基色发体有机结合组成白光Ｉ皿［　～。但是，目　前影响白光Ｉ皿发展的是可供应用的红色发光粉的转换效率和　亮度均较低，难以满足高性能器件的应用需求，因此有必要开　的新型红色发光粉。长期以来，红色　是由氧化钇铕和铝酸盐提供的。氧化钇铕价格贵，发射波长较　短，仅为６１０－－６２０ｒａｎ，能够找到替代氧化钇发深红色的荧光粉，　降低成本的研究一直是＾们努力的方向。铝酸盐红色发光材料，　虽然具有亮度高、性能稳定、不含放射性等优点，但是铝酸盐　本身存在—些功能Ｉ生缺失和不足，如耐水性和抗高温氧化性能　差等［１０］，制约了其在不同领域中的进一步应用。相比之下硅酸　盐具有良好的化学稳定陛、耐化学腐蚀和热稳定性能好［“　，　合成工艺简单，而且高纯二氧化硅原料价廉、易得，烧结温度　低，有着明显好于铝酸盐和氧化钇铕发光材料的应用前景。　Ｍｄ　在硅酸锌基质中可以发射红、蓝、绿灯光，而且在强晶场　的硅酸盐基质中，＾　呈现有效的红色发光，目发射波长很容　易被晶场调控，选择的余地较大。Ｍｎ２　的激发谱除了３ｄ一３ｄ　激发带外（位于近紫外和可见光区）外，在近紫外容易被激　发嘲，适合近紫外一蓝光芯片激　。研究新型的具有高发光　效率的Ｍｄ　掺杂材料，对于其在蓝绿光波段的激发以及绿色照　明等领域的应用及其重要＿２　。本文采用溶胶一凝胶法和微波辐　射法制备了Ｍ　Ｓ　：Ｍｄ　红色发光材料，研究了合成时间、　掺杂浓度对发光性能的影响。　１　实验　１．１实验试剂　正硅酸乙酯（（　）４Ｓ｜Ｑ．１１弛６）、无水乙醇（　ＯＨ）、　硝酸（ＨＮＯ￣）、氧化镁（ＭｇＯ）、硫酸锰（ＭｎＳＧ・Ｉ－ｈ　０）这些　药品均为国产ＡＲ级，用Ｆｂ０４作微波吸收剂。　１．２样品制备　将固态ＭｎＳＯ￣・　Ｏ溶解于高纯水中制成水溶液；将浓硝　酸倒＾：　，边磁力搅拌边慢慢加人ＭｇＯ，待反应完全后，再　加入Ｍ１Ｓ（　溶液得到透明的混合溶液。将一定量的乙醇逐滴加　入上述混合溶液中，在７５℃恒温下磁力搅拌，待充分反应样品　透明后，再滴加ⅡＩ】Ｓ，使液体逐渐变的粘稠，最后得到凝胶。　将凝胶置于恒温干燥箱中干燥后，研磨得到前驱粉末。把前驱　粉末装进小坩锅，再套到大号坩锅中，在小坩埚的四周填充微　波吸收剂压实，然后放到微波炉中，用功率为７２０Ｗ对前驭体　进行微波炉烧结，得到不同微波时间的最终产物。　在实验过程中，物料配比按ＭｇｚＳｉ（）４的化学计量比称　量，其他物料按给定掺杂浓度称量，文中所有元素的含量　均用相对Ｍｇ的原子数分数（　）表示。分别研究了微波　时间、Ｍ　掺杂浓度对样品发光性质的影响。　１．３仪器及设备　利用英国爱丁堡公司生产的ＦＬＳ９２０瞬态／稳态荧光分　光光度计测量样品的激发谱和发射谱。ｘ射线衍射图　（ＸＲＤ）采用丹东奥龙射线仪器有限公司生产的Ｙ一２０００　型Ｘ射线衍射仪进行测量。实验中所用的微波炉型号为广　东格兰仕集团有限公司的ＷＧ９００ＤＳＩ　２３Ｄ—Ｋ６。　２　结果与讨论　２．１　Ｍｇ２ＳｉＯ４：Ｍｎ２＋样品的结构分析　图１为微波７ｍｉｎ制备的Ｍｇ２Ｓｉ０４：Ｍｎ　（１　）荧光　粉的ｘ射线衍射图，从图中可以看出，制备得到的样品主　相为Ｍ＆Ｓｉ０４，含有少量的ＭｇＳｉＯａ相。众所周知，硅酸　盐晶相与发光之间密切相关，根据已有的研究报导ｍ］，此　处的发光相应为Ｍｇ２　Ｓｉ０４。　基金项目：国家自然科学基金资助项目（１０６７４０４７）；江苏省自然科学基金资助项目（ＢＫ２００８１８３）；南通应用研究项目　（Ｋ２０１００５９）；南通大学自然科学研究项目（９Ｚ０Ｏ５）　＊作者简介：李雅丽（１９６１一），女，副教授，主要从事发光材料和原子分子光学方面的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｙａｌｉ＠ｎｔｕ．ｅｄｕ．ｃｎ；通迅联　系人：施建珍（１９６９一），女，副教授，主要从事光谱学和纳米材料制备方面的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｊｚ１９６９＠１６３．ｃｏｒｎ　ｈｔｔｐ　｜｜　Ｒ　．ｃｍａｓｔｅｑ．ｃ帆

实验二 磷酸钒钠的合成与电化学性能测试

一、实验目的

1. 了解磷酸钒钠电极材料的基本合成方法；

2. 掌握改性溶胶凝胶法合成磷酸钒钠的过程，了解改性溶胶凝胶法和普通溶胶凝胶法的不同点及合成原理；

3. 了解基本的电化学测试手段，并对合成材料进行电化学检测。

二、实验原理

选用N,N-二甲基甲酰胺（DMF）作为抗溶剂。抗溶剂取代常规溶剂去离子水，可以既当做溶剂作用，能起到分散颗粒，使产物均匀而不团聚，又起到表面活性剂的作用，控制产物的形貌与粒径。其中DMF为甲酸的羟基被二甲胺基取代而生成的化合物, 分子式HCON(CH3)2，是一种无色透明高沸点极性(亲水性)非质子性溶剂。且二甲基甲酰胺（DMF）为Na3V2(PO4)3的良好的抗溶剂。

通过将合成Na3V2(PO4)3的原材料混合，并在合适的温度下少量去离子水中快速搅拌，可以迅速生成产物前驱体溶液，然后在搅拌状态下向上述溶液中逐滴加入抗溶剂，由于溶质Na3V2(PO4)3不溶于抗溶剂，这样可以迅速降低溶质的溶解度，这样由于溶质成核生长速度远高于晶体生长速度，从而可以在极短的时间内形成大量小颗粒，在持续搅拌状态下，小颗粒均匀分散最后生长聚集为三维连接的产物。

三、实验用品

器具：250 mL烧杯、磁力搅拌子、控温磁力搅拌器、滴管、100 mL 量筒；

试剂：五氧化二钒、草酸、磷酸二氢钠、葡萄糖、二甲基甲酰胺。

四、实验步骤

1 V2O5 (1 mmol) 和 H2C2O4·2H2O (3 mmol) 加入到15 mL 去离子水中，在70℃

下搅拌30min；

2 依次将NaH2PO4 (3 mmol) 和 葡萄糖 (1 mmol) 加入到上述溶液中，持续搅拌10 min；

3 量取50 mL 二甲基甲酰胺溶液逐滴加入上述溶液中，溶液在70 ℃下持续搅拌，直到形成溶胶前驱体； 4 前驱体在80 ℃烘箱中真空干燥12h，后将前驱体在管式炉氩气氛围下先400 ℃煅烧4h，再在750 ℃下煅烧8h，升温速度设为5℃/min，得到目标产物磷酸钒钠；

分类号‘＿－＿－＿＿－＿－＿－●－－－－●●＿－＿＿一ＵＤＣ密级

武属理歹大署

学位论文

题目一．堡鎏篮鲍剑垒盈缱塑：些丝

英３：５Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ，ＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄＳｔｒｕｃｔｕｒｅ—ｏｆＡｌｕｍ—ｉｎａ

Ｓｏｌ

研究生姓名煎主蕉

指导教师姓名』缒遣职称』监塑坠学位—亟±一

副指导教师姓名

申请学位级别亟±４３００７０

职称

论文提交日期２Ｑ羔２生垒旦论文答辩日期２Ｑ１２生主旦

学位授予单位—童墨堡三盘鲎学位授予日期２殳垒雏妇

答辩委员会主席翅巨起愁，评阅人逊氲纽

批咝筮．一

２０１２年５月独创性声明

本人声明，所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研

究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其

他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得武汉理工大学或其它教育

机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何

贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。

本人

权保留并

和借阅。进行检索

授权经武

文，并向武汉理工大学硕士学位论文

摘要

铝溶胶是带正电的氧化铝微细粒子均匀分散在水中的胶体溶液。铝溶胶可

以稳定存放的ｐＨ值为３．５～４．５。铝溶胶具有黏接性、易分散性、水溶可逆性、悬浮性、正电性、吸附性等特性。铝溶胶的这些特性使其广泛应用于无机纤维

及耐火材料、陶瓷工业、纺织纤维制品ｊ工业布、绒毛行业、造纸工业等领域

中。本论文以纯铝为原料制备铝溶胶，通过纯铝与氢氧化钠溶液反应制得偏铝

酸钠溶液，偏铝酸钠溶液与碳酸氢钠溶液混合进行双水解反应制得无定形氢氧

化铝沉淀，将沉淀在一定温度下加热一段时间后，无定形沉淀转变为勃姆石沉

淀。抽滤勃姆石沉淀，将滤饼用去离子水洗涤至中性，再烘干、碾磨成纯净的

勃姆石粉末。最后将稀酸加入到勃姆石沉淀中进行胶溶，加热回流得到铝溶胶。

溶胶制备过程中的主要影响因素有：水解温度、水解时间、胶溶剂的种类

及用量、老化时间、老化温度等。采用单因素法进行实验，每一次只改变其中

磷酸钙 溶胶凝胶法

磷酸钙溶胶凝胶法是一种制备磷酸钙纳米颗粒的方法，其具有简单快捷、成本低廉的优点，因此在生物医学领域得到广泛应用。

我们需要了解磷酸钙的基本性质。磷酸钙是一种无机化合物，化学式为Ca3(PO4)2，它是骨骼和牙齿的主要成分。由于磷酸钙具有良好的生物相容性和生物可降解性，因此被广泛研究和应用于骨修复、药物缓释等领域。

磷酸钙溶胶凝胶法的制备过程如下：首先，将磷酸钙的前体溶解在适当的溶剂中，得到磷酸钙溶液。然后，通过调节溶液的pH值和温度，使磷酸钙溶液发生凝胶化反应，形成磷酸钙凝胶。最后，将磷酸钙凝胶经过干燥、煅烧等处理，得到磷酸钙纳米颗粒。

磷酸钙溶胶凝胶法的制备过程相对简单，无需复杂的设备和条件，因此在实际应用中具有很大的潜力。此外，磷酸钙溶胶凝胶法还可以通过控制制备条件来调控磷酸钙纳米颗粒的形貌和尺寸，以满足不同应用的需求。

经过磷酸钙溶胶凝胶法制备的磷酸钙纳米颗粒具有很多优良的性能。首先，它们具有良好的生物相容性和生物可降解性，可以很好地与组织相容并逐渐被生物体吸收。其次，磷酸钙纳米颗粒具有较大的比表面积和较高的生物活性，可以提高药物的载药量和释放速率，从而实现药物的缓释作用。此外，磷酸钙纳米颗粒还可以作为骨修复材料，促进骨细胞的附着和增殖，加速骨组织的再生和修复。

磷酸钙溶胶凝胶法在生物医学领域的应用非常广泛。例如，可以将药物包载到磷酸钙纳米颗粒中，制备成药物缓释系统，用于治疗肿瘤等疾病。此外，磷酸钙纳米颗粒还可以用于骨修复材料的制备，用于治疗骨折、骨缺损等骨骼疾病。此外，磷酸钙纳米颗粒还可以用于生物传感器、组织工程等领域。

磷酸钙溶胶凝胶法是一种制备磷酸钙纳米颗粒的简单、快捷、成本低廉的方法，具有广泛的应用前景。通过控制制备条件，可以调控磷酸钙纳米颗粒的形貌和尺寸，以满足不同应用的需求。经过磷酸钙溶胶凝胶法制备的磷酸钙纳米颗粒具有良好的生物相容性和生物可降解性，可以用于药物缓释、骨修复等领域。随着生物医学领域的不断发展，相信磷酸钙溶胶凝胶法将在未来得到更广泛的应用。