稀土铕掺杂纳米氧化锌制备及发光性能研究

1、稀土铕掺杂纳米氧化锌制备及发光性能研究研究背景研究背景作为一种新型的光电材料，作为一种新型的光电材料，ZnO室温下禁带宽度室温下禁带宽度为为3.37eV，具有高的激子结合能，具有高的激子结合能(60meV)，远大于，远大于ZnSe(21meV)和和GaN(25meV)的激子结合能，生长的激子结合能，生长温度低，使得温度低，使得ZnO成为一种具有应用潜力的短波光电成为一种具有应用潜力的短波光电子材料。而掺杂纳米氧化锌粉体在电磁、压敏、光学、子材料。而掺杂纳米氧化锌粉体在电磁、压敏、光学、超导、化学和生物活性等方面的广泛应用，引起了人超导、化学和生物活性等方面的广泛应用，引起了人们足够的重视。从们

2、足够的重视。从1997年开始，国内对氧化锌光致发年开始，国内对氧化锌光致发光材料进行了比较多研究，特别是对光材料进行了比较多研究，特别是对ZnO掺杂稀土元掺杂稀土元素的光致辐射紫外光、蓝光、绿光进行了广泛地探索素的光致辐射紫外光、蓝光、绿光进行了广泛地探索研究。研究。姓名：纳米氧化锌姓名：纳米氧化锌身材：约身材：约1100nm口头禅：我的能量，超乎你想像！口头禅：我的能量，超乎你想像！自我介绍：我在催化、光学、磁学、力学等方面展现出自我介绍：我在催化、光学、磁学、力学等方面展现出许多特殊功能，使我在陶瓷、化工、电子、光学、生物、许多特殊功能，使我在陶瓷、化工、电子、光学、生物、医药等许多领域有

3、重要的应用价值，具有普通氧化锌所医药等许多领域有重要的应用价值，具有普通氧化锌所无法比拟的特殊性和用途。无法比拟的特殊性和用途。氧化锌简介氧化锌简介纳米氧化锌的应用纳米氧化锌的应用饲料添加剂：由于纳米氧化锌粒度小饲料添加剂：由于纳米氧化锌粒度小,容易与食糜混合容易与食糜混合,与肠绒毛与肠绒毛接触机会和面积增大接触机会和面积增大,因此容易被动物吸收利用因此容易被动物吸收利用。橡胶工业：纳米氧化锌可用于轮胎、输送带、橡胶工业：纳米氧化锌可用于轮胎、输送带、EVA等各类橡胶制等各类橡胶制品，起硫化加速作用，做为橡胶硫化的活性剂。品，起硫化加速作用，做为橡胶硫化的活性剂。纺织工业：纳米纺织工业：纳米Z

4、nO 微粉具有优越的抗菌、消毒、除臭功能。微粉具有优越的抗菌、消毒、除臭功能。把纳米把纳米ZnO微粉制成功能助剂对天然纤维进行后整理，会获得性微粉制成功能助剂对天然纤维进行后整理，会获得性能良好的抗菌织物。能良好的抗菌织物。化妆品：化妆品： 纳米氧化锌是广泛使用的物理防晒剂，他们屏蔽紫外纳米氧化锌是广泛使用的物理防晒剂，他们屏蔽紫外线的原理都是吸收与散射紫外线。线的原理都是吸收与散射紫外线。医药：医药：锌离子与银离子一样，属于重金属离子，可与病毒和病菌锌离子与银离子一样，属于重金属离子，可与病毒和病菌体内蛋白质上的疏基结合，从而拟制它们的活性体内蛋白质上的疏基结合，从而拟制它们的活性。纳米氧化

5、锌粒纳米氧化锌粒径小，表面活性好，具有杀菌消毒的作用径小，表面活性好，具有杀菌消毒的作用。摘摘 要要 纳米氧化锌制备纳米氧化锌制备纳米氧化锌分析纳米氧化锌分析结果讨论结果讨论目前掺杂稀土元素的纳米目前掺杂稀土元素的纳米ZnO的制备方法主要有溶胶的制备方法主要有溶胶一凝胶法、燃烧合成法、水热合成法、高温固相法、一凝胶法、燃烧合成法、水热合成法、高温固相法、微波合成法等。本实验采用均匀沉淀法制备在纳米微波合成法等。本实验采用均匀沉淀法制备在纳米ZnO中掺杂不同浓度的稀土铕离子的荧光材料。中掺杂不同浓度的稀土铕离子的荧光材料。什么是均匀沉淀法？什么是均匀沉淀法？均匀沉淀法是利用某一化学反应使溶液中的

6、构晶离子由溶液中均匀沉淀法是利用某一化学反应使溶液中的构晶离子由溶液中缓慢均匀地释放出来，通过控制溶液中沉淀剂浓度，保证溶液缓慢均匀地释放出来，通过控制溶液中沉淀剂浓度，保证溶液中的沉淀处于一种平衡状态，从而均匀的析出。通常加入的沉中的沉淀处于一种平衡状态，从而均匀的析出。通常加入的沉淀剂淀剂, 不立刻与被沉淀组分发生反应不立刻与被沉淀组分发生反应, 而是通过化学反应使沉淀而是通过化学反应使沉淀剂在整个溶液中缓慢生成，克服了由外部向溶液中直接加入沉剂在整个溶液中缓慢生成，克服了由外部向溶液中直接加入沉淀剂而造成沉淀剂的局部不均匀性。淀剂而造成沉淀剂的局部不均匀性。优点：容易获得大颗粒的沉淀，得

7、到的产品颗粒均匀、致密优点：容易获得大颗粒的沉淀，得到的产品颗粒均匀、致密, 便便于过滤洗涤于过滤洗涤, 是目前工业化看好的一种方法。是目前工业化看好的一种方法。缺点：缺点： 实验操作烦琐费时，对沉淀纯度改善不大，沉淀易沉积实验操作烦琐费时，对沉淀纯度改善不大，沉淀易沉积在容器壁上。在容器壁上。实验试剂：实验试剂：六水合硝酸锌、尿素（沉淀剂）、二烷基苯磺酸钠六水合硝酸锌、尿素（沉淀剂）、二烷基苯磺酸钠（表面活性剂）、氧化铕、硝酸、无水乙醇、去离子（表面活性剂）、氧化铕、硝酸、无水乙醇、去离子水水实验仪器：实验仪器： DX一一2600型型x射线衍射仪射线衍射仪 ZS90型纳米粒度及型纳米粒度及Z

8、eta电位分析仪电位分析仪 FL一一4500型荧光分光光度计型荧光分光光度计 FTIR一一370型傅里叶变换红外光谱仪型傅里叶变换红外光谱仪实验步骤：实验步骤：配制配制0.6mol/L的的Zn(NO3)2溶液、溶液、2.8mol/L，CO(NH2)2 溶液，溶液，0.02mol/L十二烷基苯磺酸钠溶液和十二烷基苯磺酸钠溶液和0.04mol/L Eu(NO3)3溶液，在搅拌条件下加入物质的量比为溶液，在搅拌条件下加入物质的量比为1：3的硝酸锌和尿素的硝酸锌和尿素于于500ml三口烧瓶中，并分别加入三口烧瓶中，并分别加入8、15、46、77、108ml的的Eu(NO3)3溶液，并加入溶液，并加入6

9、6mL的十二烷基苯磺酸钠，在水的十二烷基苯磺酸钠，在水浴温度为浴温度为90 时反应时反应3h后得前驱物，陈化后得前驱物，陈化2h后真空抽滤，后真空抽滤，用蒸馏水洗涤数次后，再用无水乙醇洗涤用蒸馏水洗涤数次后，再用无水乙醇洗涤3次，得到的产物次，得到的产物放于干燥箱中在放于干燥箱中在100条件下干燥条件下干燥2h，收集到的前驱物产物，收集到的前驱物产物再于马弗炉中再于马弗炉中450条件下煅烧条件下煅烧2h，最后得到掺铕摩尔分数，最后得到掺铕摩尔分数分别为分别为0.5、1、3、5和和7的纳米氧化锌粉体。的纳米氧化锌粉体。XRD分析：分析： 图1图2红外光谱分析：红外光谱分析： 图3荧光光谱分析荧光光谱分析:图4 粒径分析：粒径分析：图5 1李沙沙，周丹红，王红艳李沙沙，周丹红，王红艳.铕掺杂纳米氧化锌发光材料的制备铕掺杂纳米氧化锌发光材料的制备及其性能研究及其性能研究J.光谱实验室，光谱实验室，2013,30（4）：）：171017132李秀梅李秀梅.纳米氧化锌性质及其用途纳米氧化锌性质及其用途J.通化师范学院学报，通化师范学院学报，2004,25（4）：）：54563范学运，王艳香，章义来等稀土掺杂氧化