二價銪離子摻雜氯溴化鋇紫色熒光納米纖維及其制備方法技術

本發明專利技術涉及二價銪離子摻雜氯溴化鋇紫色熒光納米纖維及其制備方法，屬于無機納米纖維制備技術領域。本發明專利技術包括三個步驟：(1)配制紡絲液；(2)制備PVP/[Ba(CH3COO)2+Eu(NO3)3]復合納米纖維；(3)制備BaClBr:Eu2+納米纖維，采用氯化銨和溴化銨為氯溴化試劑，碳棒為輔助還原劑，在空氣中將PVP/[Ba(CH3COO)2+Eu(NO3)3]復合納米纖維進行熱處理，得到BaClBr:Eu2+納米纖維，具有紫色熒光發光特性，具有良好的晶型，屬于正交晶系，直徑為198.25±1.43nm，長度大于20μm。本發明專利技術的制備方法簡單易行，可以批量生產，具有廣闊的應用前景。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及無機納米纖維制備
，具體說涉及二價銪離子摻雜氯溴化鋇紫色熒光納米纖維及其制備方法。
技術介紹
納米纖維是指在材料的三維空間尺度上有兩維處于納米尺度的線狀材料，通常徑向尺度為納米量級，而長度則較大。由于納米纖維的徑向尺度小到納米量級，顯示出一系列特性，最突出的是比表面積大，從而其表面能和活性增大，進而產生小尺寸效應、表面或界面效應、量子尺寸效應、宏觀量子隧道效應等，并因此表現出一系列化學、物理(熱、光、聲、電、磁等)方面的特異性。在現有技術中，有很多制備納米纖維的方法，例如抽絲法、模板合成法、分相法、水熱法以及自組裝法等。此外，還有電弧蒸發法，激光高溫燒灼法，化合物熱解法，這三種方法實際上都是在高溫下使化合物(或單質)蒸發后，經熱解(或直接冷凝)制得納米纖維或納米管，從本質上來說，都屬于化合物蒸汽沉積法。氯溴化鋇BaClBr是摻稀土離子RE光激勵發光材料和光致發光材料的良好基質。目前，BaClBr和摻稀土離子RE的氯溴化鋇BaClBr:RE的制備方法主要有水熱法、高溫還原法等，制備的產物形貌有納米晶和微米顆粒等。目前，未見BaClBr:Eu2+紫色熒光納米纖維制備的報道。專利號為1975504的美國專利公開了一項有關靜電紡絲方法(electrospinning)的技術方案，該方法是制備連續的、具有宏觀長度的微納米纖維的一種有效方法，由Formhals于1934年首先提出。這一方法主要用來制備高分子納米纖維，其特征是使帶電的高分子溶液或熔體在靜電場中受靜電力的牽引而由噴嘴噴出，投向對面的接收屏，從而實現拉絲，然后，在常溫下溶劑蒸發，或者熔體冷卻到常溫而固化，得到微納米纖維。近10年來，在無機纖維制備
出現了采用靜電紡絲方法制備無機化合物如氧化物納米纖維的技術方案，所述的氧化物包括TiO2、ZrO2、Y2O3、Y2O3:RE3+(RE＝Eu、Tb、Er、Yb/Er)、NiO、Co3O4、Mn2O3、Mn3O4、CuO、SiO2、Al2O3、V2O5、ZnO、Nb2O5、MoO3、CeO2、LaMO3(M＝Fe、Cr、Mn、Co、Ni、Al)、Y3Al5O12、La2Zr2O7等金屬氧化物和金屬復合氧化物。靜電紡絲法能夠連續制備大長徑比微米纖維或者納米纖維。目前，未見采用靜電紡絲法制備BaClBr:Eu2+納米纖維的相關報道。利用靜電紡絲技術制備納米材料時，原料的種類、高分子模板劑的分子量、紡絲液的組成、紡絲過程參數和熱處理工藝對最終產品的形貌和尺寸都有重要影響。本專利技術中用硝酸溶解氧化銪Eu2O3，蒸干后得到六水合硝酸銪Eu(NO3)3·6H2O，加入醋酸鋇Ba(CH3COO)2，再加入N,N-二甲基甲酰胺DMF和去離子水混合溶劑，然后再加入高分子模板劑聚乙烯吡咯烷酮PVP，得到紡絲液，采用靜電紡絲技術，在最佳的實驗條件下，制備出PVP/[Ba(CH3COO)2+Eu(NO3)3]復合納米纖維，采用氯化銨NH4Cl和溴化銨NH4Br進行氯溴化，碳棒為輔助還原劑，在空氣中進行熱處理，制備出了結構新穎純相的BaClBr:Eu2+紫色熒光納米纖維。
技術實現思路

技術介紹
中的使用靜電紡絲技術制備了金屬氧化物、金屬復合氧化物納米纖維。現有技術采用水熱法、高溫還原法等，制備了BaClBr:RE納米晶和微米顆粒等。為了提供一種BaClBr:Eu2+紫色熒光納米纖維的制備方法，我們將靜電紡絲技術與氯溴化技術相結合，專利技術了一種制備BaClBr:Eu2+納米纖維的方法。本專利技術是這樣實現的，首先制備出用于靜電紡絲技術的具有一定粘度的紡絲液，應用靜電紡絲技術進行靜電紡絲，在最佳的實驗條件下，制備出PVP/[Ba(CH3COO)2+Eu(NO3)3]復合納米纖維，采用氯化銨NH4Cl和溴化銨NH4Br將PVP/[Ba(CH3COO)2+Eu(NO3)3]復合納米纖維進行氯溴化，碳棒為輔助還原劑，在空氣中進行熱處理，制備出了結構新穎純相的BaClBr:Eu2+納米纖維。在本專利技術中，摻雜的銪離子的摩爾百分數為5％，標記為BaClBr:5％Eu2+，即本專利技術所制備的是BaClBr:5％Eu2+納米纖維。其步驟為：(1)配制紡絲液鋇源使用的是醋酸鋇Ba(CH3COO)2，銪源使用的是氧化銪Eu2O3，高分子模板劑采用聚乙烯吡咯烷酮PVP，分子量為90000，采用N,N-二甲基甲酰胺DMF和去離子水混合溶液為溶劑，稱取0.0435gEu2O3溶于適量硝酸中，在磁力攪拌器上加熱攪拌除去多余的硝酸，結晶得到六水合硝酸銪Eu(NO3)3·6H2O，加入1.1565gBa(CH3COO)2，再加入5.0667g去離子水和2.5333gN,N-二甲基甲酰胺DMF，溶解后得到透明澄清的無色溶液，再加入1.2000gPVP，磁力攪拌12h并靜置12h，得到具有一定粘度無色透明的紡絲液；(2)制備PVP/[Ba(CH3COO)2+Eu(NO3)3]復合納米纖維將紡絲液注入一支帶有1mL塑料噴槍頭的10mL注射器中，高壓直流電源的正極與注射器內銅絲電極相連，負極與接收裝置鐵絲網相連，調整噴槍頭與水平面的夾角為15°，噴槍頭與鐵絲網的距離為18cm，紡絲電壓為13kV，環境溫度為20-25℃，相對濕度為10％-50％，進行靜電紡絲得到PVP/[Ba(CH3COO)2+Eu(NO3)3]復合納米纖維；(3)制備BaClBr:Eu2+納米纖維分別稱取0.3000gNH4Cl、0.3000gNH4Br和0.4000g所述的PVP/[Ba(CH3COO)2+Eu(NO3)3]復合納米纖維，取一個50mL大坩堝和一個10mL小坩堝，在50mL大坩堝內由下至上分別放入適量碳棒、NH4Cl、NH4Br、碳棒，然后將10mL小坩堝放入大坩堝內，并在小坩堝中放入所述的PVP/[Ba(CH3COO)2+Eu(NO3)3]復合納米纖維，最后將大坩堝蓋上坩堝蓋，將坩堝放入馬弗爐中進行熱處理，以升溫速率為1℃/min升溫至600℃并保溫5h，再以1℃/min降溫至200℃，然后自然降至室溫，獲得BaClBr:Eu2+納米纖維，直徑為198.25±1.43nm，長度大于20μm。在上述過程中所述的BaClBr:Eu2+納米纖維具有良好的結晶性，屬于正交晶系，直徑為198.25±1.43nm，長度大于20μm，實現了專利技術目的。附圖說明圖1是PVP/[Ba(CH3COO)2+Eu(NO3)3]復合納米纖維的SEM照片；圖2是PVP/[Ba(CH3COO)2+Eu(NO3)3]復合納米纖維的直徑分布直方圖；圖3是BaClBr:Eu2+納米纖維的XRD譜圖；圖4是BaClBr:Eu2+納米纖維的SEM照片，該圖兼作摘要附圖；圖5是BaClBr:Eu2+納米纖維的直徑分布直方圖；圖6是BaClBr:Eu2+納米纖維的EDS譜圖；圖7是BaClBr:Eu2+納米纖維的激發光譜圖；圖8是BaClBr:Eu2+納米纖維的發射光譜圖。具體實施方式本專利技術所選用的氧化銪Eu2O3的純度為99.99％，醋酸鋇Ba(CH3COO)2，分子量為90000的聚乙烯吡咯烷酮PVP，N,N-二甲基甲酰胺DMF，硝酸，氯化銨NH4Cl，溴化銨NH4Br，碳棒均為市售分本文檔來自技高網...

【技術保護點】
二價銪離子摻雜氯溴化鋇紫色熒光納米纖維，其特征在于，二價銪離子摻雜氯溴化鋇BaClBr:Eu2+呈纖維形貌，具有紫色熒光發光特性，具有良好的結晶性，屬于正交晶系，直徑為198.25±1.43nm，長度大于20μm。

【技術特征摘要】
1.二價銪離子摻雜氯溴化鋇紫色熒光納米纖維，其特征在于，二價銪離子摻雜氯溴化鋇BaClBr:Eu2+呈纖維形貌，具有紫色熒光發光特性，具有良好的結晶性，屬于正交晶系，直徑為198.25±1.43nm，長度大于20μm。2.一種如權利要求1所述的二價銪離子摻雜氯溴化鋇紫色熒光納米纖維的制備方法，其特征在于，將靜電紡絲技術與氯溴化技術相結合，使用聚乙烯吡咯烷酮PVP為高分子模板劑，采用N,N-二甲基甲酰胺DMF和去離子水混合溶液為溶劑，氯溴化試劑使用氯化銨和溴化銨，碳棒為輔助還原劑，Eu2+的摩爾百分數為5％，制備產物為BaClBr:5％Eu2+納米纖維，其步驟為：(1)配制紡絲液鋇源使用的是醋酸鋇Ba(CH3COO)2，銪源使用的是氧化銪Eu2O3，高分子模板劑采用聚乙烯吡咯烷酮PVP，分子量為90000，采用N,N-二甲基甲酰胺DMF和去離子水混合溶液為溶劑，稱取0.0435gEu2O3溶于適量硝酸中，在磁力攪拌器上加熱攪拌除去多余的硝酸，結晶得到六水合硝酸銪Eu(NO3)3·6H2O，加入1.1565gBa(CH3COO)2，再加入5.0667g去離子水和2.5333gN,N-二甲基甲酰胺DMF，溶解后得到透明澄清的無色溶液，再加入1.2000gPVP，磁力攪拌12h并靜置12h，得到具有一定粘...

【專利技術屬性】
技術研發人員：董相廷，鄭存雪，李丹，王進賢，馬千里，于文生，劉桂霞，王昕璐，劉哲林，
申請(專利權)人：長春理工大學，
類型：發明
國別省市：吉林;22