一種以ctab為表面活性劑制備油溶性納米二氧化鈰熒光粉的方法
【專利摘要】本發明涉及一種以CTAB為表面活性劑制備油溶性納米二氧化鈰熒光粉的方法，包括：將Ce(NO3)3.6H2O，油酸鈉，CTAB溶解在去離子水中，加入環己烷，40℃下攪拌，在環己烷中得到油溶性的鈰前驅體；將氫氧化鈉溶解在去離子水中，攪拌均勻得到氫氧根的前驅體；將上述氫氧根前驅體加入到上述鈰前驅體中，攪拌，得到前驅溶膠；將得到的前驅溶膠轉移到反應釜中，反應，將得到的產物進行分離洗滌，最后將產物干燥即得。本發明具有簡單方便，重復性好、可大量生產、成本低的特點；制備出優良的油溶性的二氧化鈰超細粉粒徑分布均勻，分散性好，有較好的熒光特性，具有良好的應用前景。
【專利說明】一種以CTAB為表面活性劑制備油溶性納米二氧化鈰熒光粉的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于納米二氧化鈰熒光粉的制備領域，特別涉及一種以CTAB為表面活性劑制備油溶性納米二氧化鈰熒光粉的方法。
【背景技術】
[0002]發光材料是將吸收的能量轉化為光輻射的功能材料，它具有良好的光、熱、化學穩定性，廣泛應用于照明設備、彩色電視熒光屏和大屏幕彩色顯示板、X射線增感屏、電腦顯示器和熒光免疫監測分析技術等諸多方面。納米二氧化鈰作為一種新型的功能材料，廣泛應用催化材料、紫外吸收劑、拋光粉、發光材料。納米二氧化鈰的性能與其結構、形貌、尺寸和尺寸分布以及材料本身所處的化學物理環境密切相關，這些性質可以通過采用不同的合成方法來調控。因而，研究納米二氧化鈰的可控制備技術、探索不同反應條件下納米二氧化鈰的發光性能具有重要意義。鄒云玲等人【鄒云玲等，中國民航大學學報，2009，37(3):61-64]利用氨水和草酸為沉淀劑制備出二氧化鈰粉體，并對其光學性質進行了研究，其結果表明，納米二氧化鈰有較好的藍光發光性能。
[0003]目前常用的制備熒光粉的方法主要有高溫固相法和溶膠-凝膠法。高溫固相法制備的晶體表面缺陷少，發光效率高，但其合成溫度高，顆粒尺寸分布不均勻。溶膠-凝膠法制備的熒光粉具有很多的優異性質，如產品均勻性好，純度高，但是該方法工序繁瑣，不容易控制。油水界面法是指反應物的原料分別處于油相和水相中，較低溫度下在油-水界面形成粒徑較小均勻性極好 的親油性納米粒子。油水界面法具有反應條件溫和，操作簡單，粒徑可控，產物純度高，產率高，結晶性好，分散性好，粒徑小，成本低，效率高的優點。2008年，周興平等采用油水界面法【周興平等，東華大學學報:自然科學版，2008，35(4):441-444】，成功的合成出CdS量子點，制備出的CdS量子點量子效率高，粒徑分布窄，單分散性好，合成方法簡單，溫度要求低，可大量生產，成本較小。2010，周興平等又采用油水界面法【周興平等，納米科技；2010，12:Vol7，N0.6】，成功的合成出ZnS量子點，并摻雜一些稀有金屬，熒光性能良好，是一種很好的半導體材料。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是提供一種以CTAB為表面活性劑制備油溶性納米二氧化鈰熒光粉的方法，該發明操作簡單，反應條件溫和，實驗原料價格低廉，經濟性好；得到的納米二氧化鈰大小均勻，穩定，有較好的熒光特性，具有良好的應用前景。
[0005]本發明的一種以CTAB為表面活性劑制備油溶性納米二氧化鈰熒光粉的方法，包括:(I)將六水合硝酸亞鈰Ce(NO3)3.6H20溶解在去離子水中,得到硝酸亞鈰溶液；油酸鈉和十六烷基三甲基溴化銨CTAB溶解在去離子水中，得到油酸鈉溶液；將兩種溶液混合，然后加入環己烷，在40°C條件下攪拌反應0.5-2h，得到油溶性的鈰前軀體；
[0006](2)將氫氧化鈉溶解在去離子水中，攪拌，得到氫氧根前軀體；[0007](3)將上述氫氧根前軀體滴加入到油溶性的鈰前軀體中，油相和水相的體積比為1:1，攪拌，得到前驅溶膠，然后在反應釜中，150-200°C反應12-24h，分離洗滌，干燥，即得油溶性納米二氧化鈰熒光粉。
[0008]所述步驟(1)中硝酸亞鈰溶液濃度為0.5M，油酸鈉溶液的濃度為0.75M。
[0009]所述硝酸亞鈰溶液、油酸鈉溶液、CTAB、環己烷、氫氧根前軀體的比例關系為5ml:IOml:0.9111g-2.7333g:25ml:10ml。
[0010]所述步驟(2)中氫氧根前軀體的濃度為1M。
[0011]所述步驟(3)中氫氧根前軀體滴加的速率為150_180ml/h。
[0012]所述氫氧根前軀體滴加的速率為160ml/h。
[0013]所述攪拌步驟(3)中攪拌為40°C下磁力攪拌5-10h。
[0014]所述步驟(3)中反應為在180°C反應24h。
[0015]所述步驟(3)中分離洗滌具體為將產物用分液漏斗分離后，得到的油相加入無水乙醇，得到大量沉淀，8000-12000rmp下離心分離5_10min,得到的沉淀依次用去離子水和無水乙醇交替洗滌3-5次，超聲分散和離心。
[0016]所述步驟(3)中干燥溫度為50°C，干燥時間為12h。
[0017]有益效果: [0018](I)本發明操作簡單、反應條件溫和，實驗原料價格低廉，經濟性好；
[0019](2)得到的納米二氧化鈰大小均勻，穩定，有較好的熒光特性，具有良好的應用前
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【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]圖1是以CTAB為表面活性劑制備油溶性納米二氧化鈰熒光粉的方法的工藝流程圖；
[0021]圖2是以CTAB為表面活性劑制備油溶性納米二氧化鈰熒光粉的方法的X射線衍射圖；
[0022]圖3是對比實施例所得產物的透射電鏡圖；
[0023]圖4是實施例1所得產物的透射電鏡圖；
[0024]圖5是實施例2所得產物的透射電鏡圖；
[0025]圖6是以CTAB為表面活性劑制備油溶性納米二氧化鈰的熒光光譜圖；
[0026]圖7是以CTAB為表面活性劑制備油溶性納米二氧化鈰的接觸角圖。
【具體實施方式】
[0027]下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。
[0028]對比實施例
[0029]1、稱取2.2834g (0.0075mol)油酸鈉，在40°C下完全溶解在IOml去離子水中，稱取1.0855g (0.0025mol)Ce (NO3) 3.6Η20完全溶解在5ml去離子水中，二者混合并加入25ml環己烷，磁力攪拌0.5h，保存備用；
[0030]2、稱取0.4g (0.01mol)氫氧化鈉，在常溫下溶解在IOml去離子水中，磁力攪拌均勻，保存備用；
[0031]3、將步驟2制備的氫氧化鈉以160ml/h的速率滴加到步驟I制備的鈰前驅體溶液中，在40°C下磁力攪拌IOh (油相與水相的體積比為1:1)，得到溶膠。
[0032]4、將得到的溶膠轉移到反應釜中，180°C反應24h，停止反應，自然冷卻到室溫，用分液漏斗分離得到油相，加入無水乙醇產生大量沉淀，8000rmp離心IOmin，去離子水和無水乙醇交替洗滌3次，最后50°C干燥12h得到產物。
[0033]圖3是對比實施例的TEM圖，顆粒粒徑為4.60nm。
[0034]實施例1
[0035]1、稱取 2.2834g (0.0075mol)油酸鈉，0.9111g (0.0025mol) CTAB 在 40°C下完全溶解在IOml去離子水中，稱取1.0855g (0.0025mol)Ce (NO3)3- 6H20完全溶解在5ml去離子水中，二者混合并加入25ml環己烷，磁力攪拌0.5h，保存備用；
[0036]2、稱取0.4g (0.01mol)氫氧化鈉，在常溫下溶解在IOml去離子水中，磁力攪拌均勻，保存備用；
[0037]3、將步驟2制備的氫氧化鈉以160ml/h的速率滴加到步驟I制備的鈰前驅體溶液中，在40°C下磁力攪拌IOh (油相與水相的體積比為1:1)，得到溶膠。
[0038]4、將得到的溶膠轉移到反應釜中，180°C反應24h，停止反應，自然冷卻到室溫，用分液漏斗分離得到油相，加入無水乙醇產生大量沉淀，8000rmp離心IOmin，去離子水和無水乙醇交替洗滌3次，最后50°C干燥12h得到產物。
[0039]圖4是實施例1的TEM圖，顆粒粒徑為4.98nm。
[0040]實施例2
[0041]1、稱取 2.2834g (0.0075mol)油酸鈉，2.7333g (0.0075mol) CTAB 在 40°C下完全溶解在IOml去離子水中，稱取1.0855g (0.0025mol)Ce (NO3)3- 6H20完全溶解在5ml去離子水中，二者混合并加入25ml環己烷，磁力攪拌0.5h，保存備用；
[0042]2、稱取0.4g (0.01mol)氫氧化鈉，在常溫下溶解在IOml去離子水中，磁力攪拌均勻，保存備用；
[0043]3、將步驟2制備的氫氧化鈉以160ml/h的速率滴加到步驟I制備的鈰前驅體溶液中，在40°C下磁力攪拌IOh (油相與水相的體積比為1:1)，得到溶膠。
[0044]4、將得到的溶膠轉移到反應釜中，180°C反應24h，停止反應，自然冷卻到室溫，用分液漏斗分離得到油相，加入無水乙醇產生大量沉淀，8000rmp離心IOmin，去離子水和無水乙醇交替洗滌3次，最后50°C干燥12h得到產物。
[0045]圖5是實施例2的TEM圖，顆粒的粒徑為5.13X10.08nm。
[0046]圖6是產物的熒光圖，激發波長為290nm，從圖中可以看出，加入CTAB后，產物的熒光強度得到大幅度的提升。
[0047]圖7是產物的接觸角圖，無表面活性劑時，產物的接觸角為116°，加入CTAB后，產物的接觸角為133.8°。從圖中可以看出，加入CTAB后，產物的疏水性增強，結合圖6，可以看出，加入CTAB后，產物的熒光性能和疏水性增強。
【權利要求】
1.一種以CTAB為表面活性劑制備油溶性納米二氧化鈰熒光粉的方法，包括: (O將六水合硝酸亞鈰Ce(NO3)3.6H20溶解在去離子水中，得到硝酸亞鈰溶液；油酸鈉和十六烷基三甲基溴化銨CTAB溶解在去離子水中，得到油酸鈉混合溶液；將兩種溶液混合，然后加入環己烷，在40°C條件下攪拌反應0.5-2h，得到油溶性的鈰前軀體； (2)將氫氧化鈉溶解在去離子水中，攪拌，得到氫氧根前軀體； (3)將上述氫氧根前軀體滴加入到油溶性的鈰前軀體中，油相和水相的體積比為1:1，攪拌，得到前驅溶膠，然后在反應釜中，150-200°C反應12-24h，分離洗滌，干燥，即得油溶性納米二氧化鈰熒光粉。
2.根據權利要求1所述的一種以CTAB為表面活性劑制備油溶性納米二氧化鈰熒光粉的方法，其特征在于:所述步驟(1)中硝酸亞鈰溶液濃度為0.5M，油酸鈉溶液的濃度為0.75M。
3.根據權利要求1所述的一種以CTAB為表面活性劑制備油溶性納米二氧化鈰熒光粉的方法，其特征在于:所述硝酸亞鈰溶液、油酸鈉溶液、CTAB、環己烷、氫氧根前軀體的比例關系為 5ml:10ml:0.9111g-2.7333g:25ml:10ml。
4.根據權利要求1所述的一種以CTAB為表面活性劑制備油溶性納米二氧化鈰熒光粉的方法，其特征在于:所述步驟(2)中氫氧根前軀體的濃度為1M。
5.根據權利要求1所述的一種以CTAB為表面活性劑制備油溶性納米二氧化鈰熒光粉的方法，其特征在于:所述步驟(3)中氫氧根前軀體滴加的速率為150-180ml/h。
6.根據權利要求5所述的一種以CTA`B為表面活性劑制備油溶性納米二氧化鈰熒光粉的方法，其特征在于:所述氫氧根前軀體滴加的速率為160ml/h。`
7.根據權利要求1所述的一種以CTAB為表面活性劑制備油溶性納米二氧化鈰熒光粉的方法，其特征在于:所述步驟(3)中攪拌為40°C下磁力攪拌5-10h。
8.根據權利要求1所述的一種以CTAB為表面活性劑制備油溶性納米二氧化鈰熒光粉的方法，其特征在于:所述步驟(3)中反應為在180°C反應24h。
9.根據權利要求1所述的一種以CTAB為表面活性劑制備油溶性納米二氧化鈰熒光粉的方法，其特征在于:所述步驟(3)中分離洗滌具體為將產物用分液漏斗分離后，得到的油相加入無水乙醇，得到大量沉淀，8000-12000rmp下離心分離5-1Omin,得到的沉淀依次用去離子水和無水乙醇交替洗滌3-5次，超聲分散和離心。
10.根據權利要求1所述的一種以CTAB為表面活性劑制備油溶性納米二氧化鈰熒光粉的方法，其特征在于:所述步驟(3)中干燥溫度為50°C，干燥時間為12h。
【文檔編號】C09K11/78GK103754922SQ201410002673
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月3日 優先權日:2014年1月3日
【發明者】周興平, 鄭學雙 申請人:東華大學