一種紫外可見光吸收劑及其應用
【技術領域】
[0001] 本發明屬于紫外光吸收材料技術領域，具體涉及一種紫外可見光吸收劑及其應 用。
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【背景技術】
[0003] La2(W04)3是一種重要的稀土功能材料，其可被用作催化劑、高效光基質半導體材 料；由于W042共價鍵成分明顯，多面體中氧離子受到鄰近高價態鎢極化作用而使激活離子 的濃度猝滅效應減弱，對提高摻雜離子的濃度非常有利，使所需晶體的長度大為縮短，晶體 具有吸收峰寬、增益大和效率高的優點，因此La2(W04)3是一種具有良好應用前景的紫外可 見光吸收材料。
[0004] 紫外光輻射能量占太陽輻射總量的8%，紫外線的能量較高，對人體影響較大，會 引起紅斑作用，也是引起白內障、免疫系統能力下降的主要原因之一，紫外線還會使皮膚老 化、干燥、皺紋增加，產生紅斑和色素沉著，嚴重的會有致皮膚癌的危險。La2(W04)3具有半導 體性質，在紫外線照射下，電子被激發由價帶向導帶躍迀，引起紫外光吸收，吸收紫外線能 力強；另外，由于La2(W04)3具有較高的化學穩定性、熱穩定性和非迀移性，且無味、無毒、無 刺激性，因此可加入到傳統紡織品中，開發得到諸如抗紫外線、抗菌、抗紅外線、抗靜電、導 電、耐日曬、抗老化等功能性紡織纖維產品，用以吸收紫外線，將紫外線能量轉換成熱能或 其它無害低能形式予以釋放或消耗，具有防暑，隔熱等性能。此外，La2(W04)3還可以作為紫 外線吸收劑添加到防曬霜中使用，制得全波段防曬劑，這樣可以大大減少紫外線的輻射，提 高了對皮膚的安全性。
[0005] 向化合物中摻雜稀土元素會增強其對紫外可見光的吸收性能，現有研究報道魏 艷萍采用提拉法生長出了純的Tm3+等離子摻雜的大尺寸優質的NaLa(W04)2晶體，其晶體 在800nm附近的吸收峰半高寬和吸收截面較大，有利于用LD栗浦(魏艷萍，游振宇，朱昭 捷，等.稀土摻雜鎢酸鑭鈉激光晶體的生長及其性能研究[J].人工晶體學報.2008， 37(3) : 543-550);中國科技大學的顧軍采用水熱和溶劑熱法制備稀土摻雜的鎢酸鑭 鈉（NaLa(W04)2)微、納米尺度的發光材料，納米晶的大小約為300nm，對Eu3+摻雜的梭形 NaLa(W04)2納米晶光學性能進行了研究，分別顯示了強的紅光和綠光發射，長的熒光壽命和 較高的淬滅濃度(顧軍.稀土摻雜鎢酸鑭鈉發光材料的制備及其光學性能的研究[J].合 肥：中國科技大學，2009);南開大學的張宇采用提拉法生長了不同Yb/Er摻雜濃度的鎢酸 鑭鉀晶體，該晶體對980nm的光有很好的吸收（張宇.稀土離子摻雜鎢酸鑭鉀和磷酸釓 鉀晶體的生長和光譜性質研究.天津：南開大學，2012)。
[0006] 由于Ce4+的獨特光學性質，向La2 (W04) 3中摻雜Ce4+，其會大大增強La2 (W04) 3對紫 外可見光的吸收性能。然而，目前關于Ce4+摻雜La2(W04)3化合物及其制備方法鮮有報道。
[0007]
【發明內容】
[0008] 針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的是提供一種紫外可見光吸收劑，該 紫外可見光吸收劑具有良好的紫外光吸收能力。
[0009] 本發明的另一目的是提供上述紫外可見光吸收劑能吸收紫外光、作為紫外光吸收 劑方面的應用。
[0010] 為了實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種紫外可見光吸收劑，所述紫外 可見光吸收劑以硫酸鑭、鎢酸銨和硫酸鈰為原料，通過共沉淀法制備而得，所述紫外可見光 吸收劑的結構式為La2(W04)3:Ce4+;所述La2(W04)3:Ce4+中Ce4+的質量百分含量為4~8%。
[0011] 具體采用如下步驟制備而得： 1) 配制濃度為0. 10 ~〇. 13mol*L1的氧化鑭溶液和質量濃度為70%~85%的硫酸溶液， 向所述氧化鑭溶液中滴加所述硫酸溶液，于40~60°C反應2~3h生成La2(S04)3;其中，所述 氧化鑭溶液與所述硫酸溶液的體積比為3:5~2:3 ; 2) 配制濃度為0. 30~0. 50mol?L1的鎢酸溶液，向所述鎢酸溶液中加入氨水，反應制備 鎢酸銨；其中，所述鎢酸溶液與氨水的體積比為1:4~1:3 ; 3) 向步驟1)反應后的La2(S04)3溶液中滴加步驟2)反應后的媽酸銨溶液，生成白色沉 淀后，再加入Ce(S04)2 *4H20溶液繼續反應30~60min，使沉淀物混合均勻，得到膠體；其中， Ce(S04)2 ? 4H20溶液的濃度為0. 005~0. 025mol?LS所述Ce(S0 4)2 ? 4H20溶液、鎢酸銨溶液 和La2 (S04) 3溶液的體積比為 1:6. 5:8. 5~1:3. 6:4. 5 ; 4) 將步驟3)得到的膠體靜止陳化3~10h，陳化后將沉淀物倒入分液漏斗中水洗和醇 洗若干次； 5) 將步驟4)洗滌后的沉淀于90~100°C干燥4~7h后，研磨得到前驅體； 6 )將步驟5 )得到的前驅體在馬弗爐中進行煅燒得到La2 (W04) 3:Ce4+，其中，煅燒溫度為 500~900 °C，煅燒時間為1~3h。
[0012] 上述紫外可見光吸收劑能吸收紫外光，作為紫外光吸收劑方面的應用。
[0013] 相比現有技術，本發明具有如下有益效果： 1、本發明通過共沉淀法將Ce4+摻雜進La2 (W04) 3中制備La2 (W04) 3:Ce4+，并通過紫外可 見分光光度法對制備的La2 (W04) 3:Ce4+進行測試，發現制備的La2 (W04) 3:Ce4+最大吸收波長 為240nm，且在紫外區的吸收能力遠遠強于可見區的吸收能力，具有吸收波長范圍寬、吸收 能力強、效率高及能吸收紫外光的優點，對紫外光具有良好的吸收效果，可以作為紫外線吸 收劑被用作抗紫外線材料中，有效減少紫外線對人體健康的傷害，具有廣泛的應用前景。
[0014] 2、本發明通過XRD分析發現制得的La2(W04)3:Ce4+中，Ce4+摻雜對La2(W04)3晶體 結構幾乎沒有影響；通過TG-DTA分析發現制得的La2 (W04) 3:Ce4+具有良好的熱穩定性能；通 過SEM電鏡分析發現制得的La2(W04)3:Ce4+顆粒分布均勻，粒徑細小；從上述分析可以綜合 看出，本發明制得的La2 (W04) 3:Ce4+性能優良，性質穩定。
[0015] 3、本發明La2 (W04) 3:Ce4+具有較高的化學穩定性、熱穩定性和非迀移性，且無味、無 毒、無刺激性，使用安全性高，可廣泛作為紫外光吸收劑被用于紡織物、化妝品中。
[0016] 4、本發明通過XFS分析驗證制得的La2 (W04) 3:Ce4+中雜質含量少，并未引入過多的 雜質元素，具有良好的品質，可以降低對人體健康危害的風險。
[0017] 5、本發明La2(W04)3:Ce4+制備工藝簡單，原料易得，使用的試驗設備均為常用設備， 具有良好的可推廣性。
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【附圖說明】
[0019] 圖1為實施例1制得的La2 (W04) 3:Ce4+的XRD圖； 圖 2 為Pattern:PDF00-082-2068 卡片的XRD圖； 圖3為實施例1制得的La2(W04)3:Ce4+的SEM圖1 ; 圖4為實施例1制得的La2(W04)3:Ce4+的SEM圖2 ; 圖5為實施例2制得的La2(W04)3:Ce4+的FT-IR圖； 圖6為實施例3制得的La2(W04)3:Ce4+的TG-DTA圖； 圖7為實施例3制得的La2(W04)3:Ce4+的紫外-可見光吸收性能圖。
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【具體實施方式】
[0021] 下面結合具體實施例和說明書附圖對本發明作進一步詳細說明。本實施案例在以 本發明技術為前提下進行實施，現給出詳細的實施方式和具體的操作過程，來說明本發明 具有創造性，但本發明的保護范圍不限于以下的實施例。下述實施例中使用的原料如無特 殊說明，則為普通市售產品。
[0022] 實施例1 一種紫外可見光吸收劑，采用如下制備方法制備： 1) 配制濃度為〇. 10mol?L1的氧化鑭溶液和質量濃度為70%的硫酸溶液，向所述氧 化鑭溶液中滴加硫酸溶液，于40°C反應2h生成La2 (S04) 3;其中，所述氧化鑭溶液與所述硫 酸溶液的體積比為2:3 ; 2) 配制濃度為0. 30mol*L1的鎢酸溶液，并向鎢酸溶液中加入氨水，反應制備鎢酸銨； 其中，所述鎢酸溶液與氨水的體積比為1:3 ; 3) 向步驟1)生成的La2(S04)3溶液中滴加步驟2)生成的鎢酸銨溶液，直到形成白色 沉淀后，再加入Ce(S04) 2 ? 4H20溶液繼續反應30min，使沉淀物混合均勻，得到白色膠體； 其中，Ce(S04)2 ? 4H20溶液的濃度為0. 005mol?LSCe(S0 4)2 ? 4H20溶液、鎢酸銨溶液和 La2 (S04) 3溶液的體積比為1:3. 6:4. 5 ; 4) 將步驟3)得到的白色膠體靜止陳化3h，陳化后將沉淀物倒入分液漏斗中水洗和醇 洗若干次，直至用氯化鋇溶液檢測洗滌液中不含有硫酸根離子為止； 5) 將步驟4)洗滌后的沉淀于90°C干燥4h后，研磨得到前驅體； 6) 將步驟5)得到的前驅體在馬弗爐中500°C下進行煅燒1h，得到紫外可見光吸收劑 La2(TO4)3:Ce4+;其中，La2(TO4)3:Ce4+中Ce4+的質量百分含量為 8%。
[0023] 用X射線熒光光譜分析法對制得的La2(W04)3:Ce4+進行分析，分析結果如表1所 示： 表1XFS分析結果
表1是La2 (W04) 3:Ce4+的XFS檢測以La2 (W04) 3主要化合物形式輸出的分析結果，由檢測 結果可知，La2 (W04) 3占樣品的質量分數為88. 02%，Ce4+摻雜量為8. 0%。制得的La2 (W04) 3:Ce4+ 中雜質元素主要是S，是由反應原料硫酸鹽引入的，Fe、Ca、P和Si均未出現在原料中，可能 是由原料不純、洗滌或煅燒的轉移過程中所引入的。
[0024] 對制得的La2 (W04) 3:Ce4+進行XRD分析晶型，結果如圖1和圖2所示，其中圖1為 本實施例制得的La2(W04)3:Ce4+的XRD圖，圖 2 是Pattern:PDF00-082-2068 卡片的XRD 圖；分析圖1和圖2得到結論：La2(W04)