Y 2 O 3 :Eu 和 CePO 4 : Tb/LaPO 4 纳米 结构 的合成、表征及发光性能研究

1. 第四届创新实验答辩 Y2O3:Eu和CePO4:Tb/LaPO4纳米结构的合成、表征及发光性能研究 报 告 人：周建华 指导老师：徐安武副教授 中山大学化学与化学工程学院

2. 主 要 内 容 一、一维纳米材料的研究现状 二、选题的由来和意义 三、Y2O3:Eu发光纳米管 四、发光CePO4:Tb/LaPO4壳-核结构纳米线/棒 五、总结与展望(创新之处）

3. 一、一维纳米材料的研究现状 一维纳米材料是指在两维方向上为纳米尺度，长度为宏观尺度的新型纳米材料。相对于零维纳米材料(纳米粒子)而言,一维(1D)纳米材料因具有不同的形状如线、棒和管形等在基础研究和实际应用中具有更广阔的应用前景. 由于有一维为宏观尺度，纳米管和纳米棒将具有特殊的性能，特别是一维稀土纳米结构——对其进行掺杂（或内外表面进行修饰），可能得到性能优越的功能材料。

4. 二、选题的由来和意义（1） • Y2O3:Eu是一种重要的红光材料。其发光效率高，被广泛用于节能荧光灯和彩色电视显像管。 • 将Y2O3:Eu做成管状，其内外表面可以被修饰（如填充Ag纳米线），可能有特别的用途。

5. 二、选题的由来和意义（2） • CePO4:Tb/LaPO4（简称LAP）是稀土三基色荧光粉中一类重要的高效绿色发光粉，被广泛用于灯饰工业。 • 据报道，CePO4:Tb颗粒被包裹一层LaPO4后，其发光增强；同样的道理，CePO4:Tb纳米线被包裹一层LaPO4后，其发光可能也有所增大。

6. 三、Y2O3:Eu发光纳米管的合成 称取500 mg的Y2O3:3.8% Eu（3.8%代表Eu原子的百分数，不考虑氧原子）的粉末（自制），倒入30 ml的内衬聚四氟乙烯的不锈钢反应釜中，加入25-28 ml去离子水（也可加入适量的1 mol/LNaOH溶液），超声分散20 min，封紧釜盖，将反应釜放入烘箱加热至170 ℃ ，30 h，在空气中自然冷却至室温，抽滤。然后产物在空气中450 ℃下锻烧6 h，得到Y2O3:Eu的纳米管[2]。

7. B A C 表征:Y(OH)3:Eu3+的TEM和SEM 图3 A）Y(OH)3 : Eu3+的SEM；B）Y2O3 : Eu3+的SEM；C）单根Y2O3 : Eu3+的纳米管的TEM

8. Y(OH)3:Eu3+与Y2O3:Eu3+样品的XRD

9. Y(OH)3:Eu3+的EDS

10. Y2O3 : Eu3+纳米管和纳米粉末的室温发射光谱 激发波长 = 467 nm

11. 四、发光CePO4:Tb/LaPO4壳-核结构纳米棒的合成 参照Y2O3:Eu纳米管的合成方法，在50 ml的烧杯中加入100 mgCePO4:Tb（自制），超声15 min，加入一定量的或者La(NO3)3，搅拌，加入适量的 (NH4)2HPO4，调至一定的pH值，倒入反应釜，150 ℃下反应12 h，过滤，依次用去离子水和无水乙醇洗去残留离子，烘干备用。

12. CePO4 : Tb纳米线或棒的TEM（原料）

13. A B D C 2nm 壳 核 10nm 表征：CePO4:Tb/LaPO4的TEM 图5A）CePO4：Tb/LaPO4壳-核结构的纳米线/棒的低倍TEM； B）单根CePO4：Tb/LaPO4壳-核结构的纳米线/棒的形貌（HRTEM）； C）放大的HRTEM；D）壳-核界面局部放大的HRTEM，取自C中方框部分

14. CePO4:Tb与CePO4:Tb/LaPO4的XRD

15. CePO4:Tb与CePO4:Tb/LaPO4的EDS

16. 发 光 性 能 图7 a)CePO4:Tb/LaPO4的室温荧光（λem=230nm）; b) CePO4:Tb的室温荧光（λem=230nm）

17. 五、总结与展望（创新之处） • 1、使用简单的水热法制得Y2O3:Eu发光纳米管（方法创新），管的内外表面可以被修饰（例如填充Ag)或者作为合成模板； • 2、首次合成CePO4:Tb/LaPO4壳-核结构纳米棒，其发光比CePO4:Tb有不同程度的增大。

18. 五、总结与展望（一） 由于稀土氢氧化物的晶型相近，晶格的错位可以忽略。因此，可以很容易得到相互掺杂均匀的纳米结构材料。我们已经成功的制得了Y2O3: Eu3+发光的纳米管。我们相信，使用同样的实验方法，可以得到更多的、稀土相互掺杂的发光纳米管。

19. 五、总结与展望（二） 由于LnPO4的晶格常数相似，可避免形成壳-核界面的晶格的错位，能量损失减少。因此，可以相互包裹，形成一类壳-核纳米结构材料。例如：发光的CePO4：Tb/LaPO4和TbPO4/GdPO4壳-核结构的纳米线/棒。我们相信，镧系元素正磷酸盐可以被包裹不同的镧系元素，并用于制造荧光灯、新型紫外激发等离子显示平面和生物分子发光标签等各个领域。

20. 主要参考文献 [1] Xu A.-W.; Fang Y.-P.; You L.-P.; Liu H.-Q., A Simple Method to Synthesize Dy(OH)3 and Dy2O3 Nanotubes,J. Am. Chem. Soc. 2003, 125, 1494-1495 • [2]Fang Y.-P.; Xu A.-W.; Song R.-Q.; Zhang H.-X.; You L.-P.; Yu J.C.; Liu H.-Q.; Systematic Synthesis and Characterization of Single-Crystal Lanthanide Orthophosphate Nanowires J. Am. Chem. Soc.2003; 125(51); 16025-16034 • [3] WangX.; Li Y.D.; Rare-Earth-Compound Nanowires, Nanotubes, and Fullerene-Like Nanoparticles: Synthesis, Characterization, and Properties,Chem. Eur. J.2003,9,5627-5635 • [4]Kope K;Borchert. H.;Storz J.;et al.,Angew. Chem. Int. Ed. 2003,42,5513-5516

21. 致谢 • 衷心感谢指导老师徐安武副教授为本人提供的帮助和指导，使我能顺利的完成工作。 • 衷心感谢方岳平师兄给予的直接指导和关怀，他良好的科研素质，友好的为人风格使我受益非浅。 • 感谢本实验室覃爱苗师姐、胡立师兄的帮助。 • 本工作得到中山大学化学与化工学院创新化学实验与研究基金项目及广东省“十五计划”重点项目的支持，在此特表示感谢

22. 此期间提交的论文 • 1.Yue-Ping Fang,Ai-Miao Qin,Jian-Hua Zhou,An-Wu Xu, and Han-Qin Liu, A Facile Method to Fabricate Y2O3:Eu3+ Nanotubes, ICC,submitted. • 2. Yue-Ping Fang, Ai-Miao Qin, Jian-Hua Zhou, An-Wu Xu, Pei-Kang Shen, Li-Ping You, Han-Qin Liu. Selected-Control Synthesis: Single-Crystal Y(OH)3 Nanotubes Coated and Filled with Silver. J. Phy. Chem.B,submitted.

23. Thank you for your attention!