一种磷酸镧或稀土掺杂磷酸镧薄膜的电化学制备方法 技术领域 本发明涉及薄膜的制备， 尤其涉及一种采用电化学沉积法制备磷酸镧或稀土掺杂 磷酸镧薄膜的方法。
背景技术 稀土掺杂镧系磷酸盐应用广泛， 可用于光学显示板、 阴极射线管、 光电装置等。磷 酸镧无荧光发射、 熔点高、 光子产率高， 是稀土掺杂的优良基质， 属于单斜晶系或六方晶系。
到目前为止， 已经发展了一些磷酸镧和稀土掺杂磷酸镧晶体的制备方法， 如水热 法、 溶胶 - 凝胶法、 声化学法、 化学沉淀法、 微乳液法等。然而， 这些方法要求高温， 高真空， 复杂的设备和严格的实验程序， 极大地阻碍了它们的普遍应用。 此发明中， 采用电化学沉积 法制备了具有一定形貌的磷酸镧和稀土掺杂磷酸镧薄膜， 设备简单、 操作方便、 低温常压下 即可进行。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足， 提供一种简便高效的采用电沉积法制备磷 酸镧薄膜或稀土掺杂磷酸镧薄膜的方法。
采用电沉积法制备磷酸镧薄膜的方法包括如下步骤 ：
1) 用丙酮清洗 ITO 导电玻璃 2 ～ 3 次， 再用去离子水将 ITO 导电玻璃放在超声波 清洗器里清洗 10 ～ 30 分钟， 接着将 ITO 导电玻璃放在体积百分比为 10％的硝酸溶液中活 化 10 ～ 30 秒， 最后用去离子水清洗， 待用 ；
2)0.005 ～ 0.5 摩 尔 / 升 的 乙 二 胺 四 乙 酸 二 钠 与 镧 离 子 配 合 物 溶 液 中， 加入 0.01 ～ 1 摩尔 / 升磷酸钠， 调节溶液的 pH 值为 4 ～ 6， 得到电解液， 待用 ；
3) 以 ITO 导电玻璃为工作电极， 铂电极为对电极， 甘汞电极为参比电极组成三电 极体系， 置于电解液中进行电沉积， 相对于甘汞电极的阳极沉积电位为 1.2V ～ 1.8V， 沉积 温度为 30 ～ 80℃， 得到磷酸镧薄膜。
采用电沉积法制备稀土掺杂磷酸镧薄膜的方法包括如下步骤 ：
1) 用丙酮清洗 ITO 导电玻璃 2 ～ 3 次， 再用去离子水将 ITO 导电玻璃放在超声波 清洗器里清洗 10 ～ 30 分钟， 接着将 ITO 导电玻璃放在体积百分比为 10％的硝酸溶液中活 化 10 ～ 30 秒， 最后用去离子水清洗， 待用 ；
2)0.005 ～ 0.5 摩尔 / 升的硝酸镧溶液中加入 0.0001 ～ 0.1 摩尔 / 升的硝酸铕， 加入 0.0051 ～ 0.6 摩尔 / 升的乙二胺四乙酸二钠， 形成配合物溶液， 再加入 0.01 ～ 1 摩尔 / 升的磷酸钠溶液， 调节溶液 pH 值为 4 ～ 6， 得到电解液， 待用 ；
3) 以 ITO 导电玻璃为工作电极， 铂电极为对电极， 甘汞电极为参比电极组成三电 极体系， 置于电解液中进行电沉积， 相对于甘汞电极的阳极沉积电位为 1.2V ～ 1.8V， 沉积 温度为 30 ～ 80℃， 得到稀土掺杂的磷酸镧薄膜。
本发明具有设备简单、 成本低、 沉积速率快、 材料生长温度低、 可以在常温常压下操作的特点， 有望进行工业化生产。电沉积法制备的磷酸镧薄膜均匀， 形貌为纳米棒， 较高 温度下结晶性好。 稀土元素铕均匀地掺杂于磷酸镧薄膜， 具有强的荧光发射峰， 可作为激光 材料和荧光标记材料。 附图说明
图 1 是磷酸镧薄膜的场发射扫描电镜图 ；
图 2 是磷酸镧薄膜的 X 射线衍射图 ；
图 3 是掺铕磷酸镧薄膜的荧光发射光谱图。 具体实施方式
实施例 1
1) 用丙酮清洗 ITO 导电玻璃 2 次， 再用去离子水将 ITO 导电玻璃放在超声波清洗 器里清洗 10 分钟， 接着将 ITO 导电玻璃放在体积百分比为 10％的硝酸溶液中活化 10 秒， 最 后用去离子水清洗， 待用 ；
2)0.005 摩尔 / 升的乙二胺四乙酸二钠与镧离子配合物溶液中， 加入 0.01 摩尔 / 升磷酸钠溶液， 调节溶液的 pH 值为 4， 得到电解液， 待用 ； 3) 以 ITO 导电玻璃为工作电极， 铂电极为对电极， 甘汞电极为参比电极组成三电 极体系， 置于电解液中进行电沉积， 相对于甘汞电极的阳极沉积电位为 1.2V， 沉积温度为 30℃， 得到磷酸镧薄膜。
实施例 2
1) 用丙酮清洗 ITO 导电玻璃 3 次， 再用去离子水将 ITO 导电玻璃放在超声波清洗 器里清洗 30 分钟， 接着将 ITO 导电玻璃放在体积百分比为 10％的硝酸溶液中活化 30 秒， 最 后用去离子水清洗， 待用 ；
2)0.5 摩尔 / 升的乙二胺四乙酸二钠与镧离子配合物溶液中， 加入 1 摩尔 / 升磷酸 钠溶液， 调节溶液的 pH 值为 6， 得到电解液， 待用 ；
3) 以 ITO 导电玻璃为工作电极， 铂电极为对电极， 甘汞电极为参比电极组成三电 极体系， 置于电解液中进行电沉积， 相对于甘汞电极的阳极沉积电位为 1.8V， 沉积温度为 80℃， 得到磷酸镧薄膜。
实施例 3
1) 用丙酮清洗 ITO 导电玻璃 2 次， 再用去离子水将 ITO 导电玻璃放在超声波清洗 器里清洗 15 分钟， 接着将 ITO 导电玻璃放在体积百分比为 10％的硝酸溶液中活化 15 秒， 最 后用去离子水清洗， 待用 ；
2)0.01 摩尔 / 升的乙二胺四乙酸二钠与镧离子配合物溶液中， 加入 0.02 摩尔 / 升 溶液， 调节溶液的 pH 值为 6， 得到电解液， 待用 ；
3) 以 ITO 导电玻璃为工作电极， 铂电极为对电极， 甘汞电极为参比电极组成三电 极体系， 置于电解液中进行电沉积， 相对于甘汞电极的阳极沉积电位为 1.6V， 沉积温度为 50℃， 得到磷酸镧薄膜。
经场发射扫描电镜 (FE-SEM) 和 X 射线衍射 (XRD) 等， 对电沉积在 ITO 导电玻璃上 的磷酸镧薄膜的结构进行表征。扫描电镜图 1 表明磷酸镧薄膜均匀致密， 呈纳米棒状 ； X射
线衍射图 2 表明磷酸镧为六方晶系。
实施例 4
1) 用丙酮清洗 ITO 导电玻璃 2 次， 再用去离子水将 ITO 导电玻璃放在超声波清洗 器里清洗 10 分钟， 接着将 ITO 导电玻璃放在体积百分比为 10％的硝酸溶液中活化 10 秒， 最 后用去离子水清洗， 待用 ；
2)0.005 摩尔 / 升的硝酸镧溶液中加入 0.0001 摩尔 / 升的硝酸铕， 加入 0.0051 摩 尔 / 升的乙二胺四乙酸二钠， 形成配合物溶液， 加入 0.01 摩尔 / 升磷酸钠溶液， 调节溶液 pH 值为 4， 得到电解液， 待用 ；
3) 以 ITO 导电玻璃为工作电极， 铂电极为对电极， 甘汞电极为参比电极组成三电 极体系， 置于电解液中进行电沉积， 相对于甘汞电极的阳极沉积电位为 1.2V， 沉积温度为 30℃， 得到稀土掺杂的磷酸镧薄膜。
实施例 5
1) 用丙酮清洗 ITO 导电玻璃 3 次， 再用去离子水将 ITO 导电玻璃放在超声波清洗 器里清洗 30 分钟， 接着将 ITO 导电玻璃放在体积百分比为 10％的硝酸溶液中活化 30 秒， 最 后用去离子水清洗， 待用 ；
2)0.5 摩尔 / 升的硝酸镧溶液中加入 0.1 摩尔 / 升的硝酸铕， 加入 0.6 摩尔 / 升 的乙二胺四乙酸二钠， 形成配合物溶液， 加入 1.2 摩尔 / 升的磷酸钠溶液， 调节溶液 pH 值为 6， 得到电解液， 待用 ；
3) 以 ITO 导电玻璃为工作电极， 铂电极为对电极， 甘汞电极为参比电极组成三电 极体系， 置于电解液中进行电沉积， 相对于甘汞电极的阳极沉积电位为 1.8V， 沉积温度为 80℃， 得到稀土掺杂的磷酸镧薄膜。
实施例 6
1) 用丙酮清洗 ITO 导电玻璃 2 次， 再用去离子水将 ITO 导电玻璃放在超声波清洗 器里清洗 15 分钟， 接着将 ITO 导电玻璃放在体积百分比为 10％的硝酸溶液中活化 15 秒， 最 后用去离子水清洗， 待用 ；
2)0.01 摩尔 / 升的硝酸镧溶液中加入 0.001 摩尔 / 升的硝酸铕， 加入 0.011 摩尔 / 升的乙二胺四乙酸二钠， 形成配合物溶液， 加入 0.02 摩尔 / 升磷酸钠溶液， 调节溶液 pH 值 为 6， 得到电解液， 待用 ；
3) 以 ITO 导电玻璃为工作电极， 铂电极为对电极， 甘汞电极为参比电极组成三电 极体系， 置于电解液中进行电沉积， 相对于甘汞电极的阳极沉积电位为 1.8V， 沉积温度为 50℃， 得到稀土掺杂的磷酸镧薄膜。
经荧光发射光谱 (PL)， 对电沉积在 ITO 导电玻璃上的稀土掺杂磷酸镧薄膜进行表 征。图 3 为掺铕磷酸镧薄膜的荧光发射光谱， 显示铕的特征发射峰， 激发波长为 397nm。