一种超薄YSUB1IX/I/SUBEUISUBX/SUB/ISUB2/SUBOHSUB5/SUBNOSUB3/SUBIN/IHSUB2/SUBO稀土层状氢氧化合物纳米片的直接合成方法.pdf

1、(10)申请公布号 CN 103011234 A(43)申请公布日 2013.04.03CN103011234A*CN103011234A*(21)申请号 201210416905.8(22)申请日 2012.10.29C01F 17/00(2006.01)B82Y 30/00(2011.01)(71)申请人东北大学地址 110819 辽宁省沈阳市和平区文化路3号巷11号(72)发明人李继光 朱琦 武晓鹂 韩秀梅李晓东 霍地 刘绍宏 孙伟孙旭东(74)专利代理机构沈阳东大专利代理有限公司 21109代理人李运萍(54) 发明名称一种超薄(Y1-xEux)2(OH)5NO3nH2O稀土层状氢氧化

2、合物纳米片的直接合成方法(57) 摘要本发明属于材料科学领域，特别涉及一种超薄(Y1-xEux)2(OH)5NO3nH2O稀土层状氢氧化合物纳米片的直接合成方法。本发明按照以下步骤进行：向Eu（NO3）36H2O、Y(NO3)36H2O或者二者任意比例混合的混合物中加入去离子水，配制成稀土离子总浓度为0.02-0.10mol/L的溶液，然后加入四丁基氢氧化铵，调节溶液pH至6.5-7.0，得到悬浊液；将悬浊液移至反应釜中，并置于80-120C的烘箱中反应3-24小时；反应产物经是白色的粉末状(Y1-xEux)2(OH)5NO3nH2O纳米片，其中0x1,n=1.5-1.8。本发明的工艺流程与现

3、有技术相比，极大地简化了超薄纳米片的制备步骤。(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书3页 附图6页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 6 页1/1页21.一种超薄(Y1-xEux)2(OH)5NO3nH2O稀土层状氢氧化合物纳米片的直接合成方法，其特征在于按照以下步骤进行：向Eu（NO3）36H2O、 Y(NO3)36H2O或者二者任意比例混合的混合物中加入去离子水，配制成稀土离子总浓度为0.02-0.10mol/L的溶液，在室温下搅拌至透明，然后加入四丁基氢氧化铵，调节溶液pH 至6.5-7.0，得到悬浊液；所述的稀土离子是

4、与水混合的Eu离子、Y离子或（Eu+Y）离子；将上述悬浊液移至反应釜中，并置于80-120 C的烘箱中反应3-24小时；反应结束后，取出反应釜，自然冷却至室温，产物经离心分离、清洗，于50-80C烘干得到白色的粉末状(Y1-xEux)2(OH)5NO3nH2O纳米片，其中0x1, n=1.5-1.8。权 利 要 求 书CN 103011234 A1/3页3一种超薄 (Y1-xEux)2(OH)5NO3 nH2O 稀土层状氢氧化合物纳米片的直接合成方法技术领域0001 本发明属于材料科学领域，特别涉及一种超薄(Y1-xEux)2(OH)5NO3nH2O稀土层状氢氧化合物纳米片的直接合成方法。背景

5、技术0002 通式为Ln8(OH)20(Am-)4/mnH2O或Ln2(OH)5(Am-)1/m(y/4)H2O（Ln：稀土离子；A：电荷平衡阴离子；m=1-3；y=6-7）的稀土层状氢氧化合物（Layered rare-earth hydroxide，LRH）是一种新型阴离子型层状化合物，且LRH超薄纳米片是光电元器件用透明荧光膜的理想构筑单元。0003 一般认为厚度10nm的纳米片为超薄纳米片，目前超薄纳米片的制备方法通常是以LRH为前驱体，通过一定的技术手段削弱化合物层间的作用力，如离子交换、插层柱撑等，然后在特定的介质中通过机械扰动（如超声波）产生的剪切应力将层状化合物剥离。0004

6、虽然采用上述方法已将Eu(OH)2.5Cl0.50.9H2O和Gd2(OH)5(NO3)(y/4)H2O颗粒部分剥离成一至两个层板厚度（1-4nm）的超薄纳米片，但是整个剥离过程繁琐、漫长（需经历168小时），且存在剥离后纳米片无法保持完整形貌这一致命的弱点。发明内容0005 针对现有技术存在的问题，本发明提供一种超薄(Y1-xEux)2(OH)5NO3nH2O稀土层状氢氧化合物纳米片的直接合成方法，目的是以四丁基氢氧化铵为沉淀剂，直接获得超薄(Y1-xEux)2(OH)5NO3nH2O(0x1, n=1.5-1.8)稀土层状氢氧化合物（LRH）纳米片。0006 实现本发明目的的技术方案按照以

7、下步骤进行：向Eu（NO3）36H2O、 Y(NO3)36H2O或者二者任意比例混合的混合物中加入去离子水，配制成稀土离子总浓度为0.02-0.10mol/L的溶液，在室温下搅拌至透明，然后加入四丁基氢氧化铵，调节溶液pH 至6.5-7.0，得到悬浊液；将上述悬浊液移至反应釜中，并置于80-120 C的烘箱中反应3-24小时；反应结束后，取出反应釜，自然冷却至室温，产物经离心分离、清洗，于50-80C烘干得到白色的粉末状(Y1-xEux)2(OH)5NO3nH2O纳米片，其中0x1, n=1.5-1.8。0007 与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：LRH的层状结构可以被看成是由一个或几

8、个层板厚度的纳米片结构单元沿c轴方向堆垛而成，如果能够阻止这些结构单元的堆垛，就可以一步合成超薄纳米片，完全省去了先合成后剥离的繁琐工序且保持纳米片的完整形貌；而本发明是以四丁基氢氧化铵为沉淀剂，巧妙利用有机离子的表面吸附和包覆效应，抑制LRH结构单元在c轴方向的堆垛，在较低的温度下进行水热法直接合成出厚度10nm的超薄LRH纳米片，工艺流程与现有技术相比，极大地简化了超薄纳米片的制备步骤，如说明书附图1所示。说 明 书CN 103011234 A2/3页4附图说明0008 图1为本发明的超薄(Y1-xEux)2(OH)5NO3nH2O稀土层状氢氧化合物纳米片的直接合成方法与传统的纳米片剥离方

9、法的流程对比；其中（a）是现有技术的传统软化学合成方法；（b）是本发明的一步直接合成方法；图2为本发明实施例1制备的超薄(Y0.95Eu0.05)2(OH)5NO3nH2O纳米片的XRD图谱；图3是本发明实施例1制备的超薄(Y0.95Eu0.05)2(OH)5NO3nH2O纳米片在不同分辨率下的TEM形貌图；图4是本发明实施例1制备的超薄(Y0.95Eu0.05)2(OH)5NO3nH2O纳米片的SAED图谱；图5是本发明实施例2制备的超薄Y2(OH)5NO3nH2O纳米片的TEM形貌图；图6是本发明实施例3制备的超薄Eu2(OH)5NO3nH2O纳米片的TEM形貌图；图7是本发明实施例2-3

10、制备的产品的XRD图谱；其中（a）是实施例2；（b）实施例3。具体实施方式0009 本发明实例中采用的稀土硝酸盐、四丁基氢氧化铵及试剂均为分析纯；水热反应釜内胆材质为聚四氟乙烯、规格100ml，钢套材质为不锈钢，烘箱为电子控温鼓风烘箱、温差小于1C；本发明实施例采用荷兰Philips公司的PW3040/60型X射线衍射仪进行XRD分析；采用日本JEOL公司的JEM-1010型TEM观测样品形貌（TEM），对样品进行选择电子区域衍射（SAED）分析；本发明中样品结晶水含量的测定计算是依据热重分析（TGA）而定，称量重量为M1的(Y1-xEux)2(OH)5NO3nH2O，然后将其加热失水，称量失

11、水后的重量M2，按照w（结晶水）= (M1- M2)/ M1进行换算的，采用的热重分析仪器型号是：日本Rigaku公司的Thermo Plus TG8120型热重分析仪。0010 以下为本发明优选实施例。0011 实施例1向Eu（NO3）36H2O和Y(NO3)36H2O按照摩尔比Y/Eu19:1混合的混合物中加入去离子水，配制成Eu离子和Y离子总浓度为0.10mol/L的溶液，在室温下搅拌至透明，然后加入四丁基氢氧化铵，调节溶液pH 至6.5，得到悬浊液；将上述悬浊液移至反应釜中，并置于100C的烘箱中反应12小时；反应结束后，取出反应釜，自然冷却至室温，产物经离心分离、清洗，于60C烘干得

12、到白色的粉末状(Y0.95Eu0.05)2(OH)5NO3nH2O纳米片，其中0x1, n=1.5-1.8。0012 超薄(Y0.95Eu0.05)2(OH)5NO3nH2O纳米片在不同分辨率下的TEM图谱如图2所示，厚度为4-9 nm，XRD图谱如图3所示，为LRH纯相，SAED图谱如图4所示，可以看出所得LRH超薄纳米片结晶性良好、且为单晶。0013 实施例2向Y(NO3)36H2O中加入去离子水，配制成Y离子浓度为0.02mol/L的溶液，在室温下搅拌至透明，然后加入四丁基氢氧化铵，调节溶液pH 至7.0，得到悬浊液；说 明 书CN 103011234 A3/3页5将上述悬浊液移至反应釜

13、中，并置于120 C的烘箱中反应3小时；反应结束后，取出反应釜，自然冷却至室温，产物经离心分离、清洗，于50C烘干得到白色的粉末状Y2(OH)5NO3nH2O纳米片，其中n=1.5-1.8。0014 超薄(Y2(OH)5NO3nH2O纳米片如图5所示，厚度为3-5 nm，XRD图谱如图7（a）所示，为LRH纯相。0015 实施例3向Eu（NO3）36H2O中加入去离子水，配制成Eu离子和Y离子总浓度为0.05mol/L的溶液，在室温下搅拌至透明，然后加入四丁基氢氧化铵，调节溶液pH 至6.8，得到悬浊液；将上述悬浊液移至反应釜中，并置于80C的烘箱中反应24小时；反应结束后，取出反应釜，自然冷却至室温，产物经离心分离、清洗，于60C烘干得到白色的粉末状Eu2(OH)5NO3nH2O纳米片，其中n=1.5-1.8。0016 超薄Eu2(OH)5NO3nH2O纳米片如图6所示，厚度为5-9 nm，XRD图谱如图7（b）所示，为LRH纯相。说 明 书CN 103011234 A1/6页6图1图2说 明 书 附 图CN 103011234 A2/6页7图3说 明 书 附 图CN 103011234 A3/6页8图4说 明 书 附 图CN 103011234 A4/6页9图5说 明 书 附 图CN 103011234 A5/6页10图6说 明 书 附 图CN 103011234 A10