一種靜電紡絲制備稀土離子激活的氯氧化鑭熒光納米纖維的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬稀土摻雜氯氧化鑭纖維的制備領域，特別是一種靜電紡絲制備稀土離子激活的氯氧化鑭熒光納米纖維的方法。
【背景技術】
[0002]我國是稀土大國，稀土礦藏品種齊全、儲量豐富(居世界第一)。由于稀土元素具有獨特的4f電子結構、原子磁矩大和自旋軌道耦合強等特點，在光、電、材料等領域獲得了廣泛的應用。而稀土熒光材料吸收光的能力強、轉化率高，可發射從紫外到紅外區域的光，尤其在可見光區域，有很強的發射能力，且物理化學性質穩定，在各種光、電、磁中有著重要的用途。同時，材料納米化不僅可提高材料的原有性能、而且還可賦予材料其他的物理化學性倉泛。
[0003]近年來，靜電紡絲越來越受到人們的關注，靜電紡絲已廣泛的應用于制備各種功能材料，包括無機、有機及復合材料。靜電紡絲法制備納米材料的影響因素很多，這些因素可分為溶液性質，如彈性、粘度、電導率和表面張力。控制變量，如電壓、針頭口與收集板之問的距離。環境參數，如紡絲溫度、紡絲環境中的空氣濕度等。通過控制制備條件，可獲得一定結構的納米材料，且所制備的納米纖維具有直徑均勻、長度長、機械性能好等特點。
[0004]氯氧化鑭具有四方形氟氯鉛礦結構，空間群為P4/nmm，稀土離子以C4v點對稱的方式占據一個位點。氯氧化鑭納米材料具有表面活性強、吸附性能高、選擇性高等特性，可作為催化劑、發光材料、氣體傳感器等，受到許多材料學者的廣泛關注。
[0005]目前，已有利用固相法、液相蒸發、共沉淀法、溶膠-凝膠法等成功制備出稀土離子摻雜氯氧化鑭納米粉體的報道。但是，這些合成方法大多需要復雜的反應步驟，制備過程繁瑣。我們在這里利用靜電紡絲法，簡單有效的合成了納米尺寸的稀土離子激活的氯氧化鑭熒光納米纖維。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種靜電紡絲制備稀土離子激活的氯氧化鑭熒光納米纖維的制備方法，在顯示領域、傳感器、電子及光學設備中均有很好的應用前景。
[0007]為了實現上述目的，本發明所采取的技術方案是:
本發明所述的一種靜電紡絲制備稀土離子激活的氯氧化鑭熒光納米纖維的方法，包括:
(1)將高分子聚合物溶于溶劑中，加熱攪拌，制成質量分數為8%-10%的均一高分子聚合物溶液；然后將氯化鑭以上述高分子聚合物質量的0.6-0.8倍、以及其它稀土氯化鹽以上述氯化鑭摩爾質量的2%-8%加入所制備的高分子聚合物溶液中，恒溫水浴中充分攪拌溶解，形成均相，即得紡絲前驅體溶液；
(2)取上述紡絲前驅體溶液到注射器中靜電紡絲，靜電紡絲電壓為26KV，推進速率為0.2ml/h，接收距離為10-20cm，且溫度控制在26°C _30°C之間，制得纖維；
(3)將步驟(2)制備的纖維在70°C下真空干燥，然后進行煅燒處理，煅燒溫度為7000C -800°C，升溫速率為5°C /min，在700°C -800°C保持3h_4h，最后在空氣中冷卻至室溫，即得稀土離子激活的氯氧化鑭熒光納米纖維。
[0008]所述步驟(I)中的高分子聚合物為聚乙烯醇；其它稀土氯化鹽為可溶性的稀土氯化鹽，稀土氯化鹽中的稀土元素采用鈰(Ce)、釹(Nd)、銪(Eu)、鋱(Tb)、釤(Sm)中的一種或者兩種組合。
[0009]所述步驟(I)中的溶劑為蒸餾水。
[0010]所述步驟(I)中恒溫水浴溫度為80°C。
[0011]所述步驟(2)中靜電紡絲在空氣浴或溶劑浴的氛圍中紡絲。
[0012]所述步驟(3)中真空干燥時間為5h。
[0013]本發明的優點:
1、采用靜電紡絲技術制備稀土離子激活的氯氧化鑭熒光納米纖維，設備簡單，操作容易，可大量制備；
2、采用PVA做模板，PVA的水溶液容易配制。因此，溶劑直接采用蒸餾水，成本低廉、綠色環保；
3、制備的稀土離子激活的氯氧化鑭熒光納米纖維具有比表面積大，熒光性能好等優點，在顯示領域、傳感器、電子及光學設備中均有很好的應用前景。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發明實例I所得到的熒光納米纖維的激發光譜和發射光譜。
[0015]圖2a為本發明實例I所得到的熒光納米纖維的XRD譜圖。
[0016]圖2b為本發明實例4所得到的熒光納米纖維的XRD譜圖。
[0017]圖3a為本發明實例I所得到的熒光納米纖維的SHM圖。
[0018]圖3b為本發明實例3所得到的熒光納米纖維的SHM圖。
[0019]圖3c為本發明實例5所得到的熒光納米纖維的SEM圖。
[0020]圖4為本發明實例I所得到的熒光納米纖維的??Μ圖。
【具體實施方式】
[0021]為了對本發明有更好的理解，現結合實例，對本發明進行進一步的說明。
[0022]實例I
稱取0.2g氧化銪，加入25ml濃鹽酸，攪拌使其充分溶解。完全溶解后蒸去多余的濃鹽酸，得到氯化銪粉末待用。
[0023]稱取3.0g聚乙烯醇，加入27ml蒸餾水，攪拌使其充分溶解。稱取1.Sg無水氯化鑭以及為無水氯化鑭摩爾質量的5%的氯化銪加入到制備好的聚乙烯醇水溶液中，在80°C水浴下攪拌后形成均一的紡絲溶液。
[0024]通過靜電紡絲設備，在電壓26KV，接收距離15cm，紡絲液推進速率0.2ml/h,電紡溫度32°C下，靜電紡絲得到LaCl3/EuCl3/PVA復合納米纖維。
[0025]將制備的LaCl3/EuCl3/PVA復合納米纖維在真空干燥箱中70°C干燥5h。
[0026]將干燥后的LaCl3/EuCl3/PVA復合納米纖維在馬弗爐中750°C煅燒4h。制備出直徑在50-150nm范圍的LaOCl:Eu熒光納米纖維。本實例制備的熒光納米纖維，熒光譜圖如圖1所示，XRD圖如圖2a所示，SEM圖如圖3a所示，TEM圖如圖4所示。
[0027]實例2
稱取0.2g氧化釹，加入25ml濃鹽酸，攪拌使其充分溶解。完全溶解后蒸去多余的濃鹽酸，得到氯化釹粉末待用。
[0028]稱取3.0g聚乙烯醇，加入27ml蒸餾水，攪拌使其充分溶解。稱取1.Sg無水氯化鑭以及為無水氯化鑭摩爾質量的5%的氯化釹加入到制備好的聚乙烯醇水溶液中，在80°C水浴下攪拌后形成均一的紡絲溶液。
[0029]通過靜電紡絲設備，在電壓26KV，接收距離15cm，紡絲液推進速率0.2ml/h,電紡溫度30°C下，靜電紡絲得到LaCl3/NdCl3/PVA復合納米纖維。
[0030]將制備的LaCl3/NdCl3/PVA復合納米纖維在真空干燥箱中70°C干燥5h。
[0031]將干燥后的LaCl3/NdCl3/PVA復合納米纖維在馬弗爐中750°C煅燒4h。制備出直徑在100-200nm范圍的LaOCl:Nd熒光納米纖維。本實例制備的熒光納米纖維，在熒光譜圖中出現了 Nd3+的特征譜峰。
[0032]實例3
稱取0.2g氧化鋱，加入40ml濃鹽酸，攪拌使其充分溶解。完全溶解后蒸去多余的濃鹽酸，得到氯化鋱粉末待用。
[0033]稱取2.4g聚乙烯醇,加入27.6ml蒸懼水,攪拌使其充分溶解。稱取1.92g無水氯化鑭以及為無水氯化鑭摩爾質量的5%的氯化鋱加入到制備好的聚乙烯醇水溶液中，在80°C水浴下攪拌后形成均一的紡絲溶液。
[0034]通過靜電紡絲設備，在電壓26KV，接收距離15cm，紡絲液推進速率0.2ml/h,電紡溫度26°C下，靜電紡絲得到LaCl3/TbCl3/PVA復合納米纖維。
[0035]將制備的LaCl3/TbCl3/PVA復合納米纖維在真空干燥箱中70°C干燥5h。