[发明专利]一种三价铕离子掺杂的一维TiO2纳米纺锤体发光材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于稀土掺杂无机材料制备技术领域，具体涉及一种三价铕离子掺杂的一维TiO₂纳米纺锤体发光材料的制备方法。

背景技术

近年来，由于一维纳米材料在催化、发光、传感和纳米电子学等领域的应用，因此受到人们的广泛关注。一维半导体纳米材料具有良好的限域、均匀的几何形状和结晶性易于控制等优点，因此使其成为近年来研究最活跃的领域之一。

TiO₂是一种重要的宽禁带半导体材料，具有特殊的晶体结构、高折射率和低声子能量、价格低廉、容易制备、以及独特的热力学和环境稳定性等特点。现在常被用作光催化材料、灭菌材料、发光材料和传感材料等方面。其中，稀土掺杂的TiO₂纳米材料在细胞成像、平板显示和生物传感等领域具有广泛的应用前景。向TiO₂中掺杂稀土铕，既能得到Eu³⁺的窄带红光发射，又能降低发光材料的成本，因此以TiO₂作为稀土掺杂的基质材料具有非常重要的意义。

当前，制备稀土掺杂TiO₂纳米材料的方法主要有溶胶-凝胶法(Mou Pal,Umapada Pal,Justo Miguel Gracia Y Jiménez and Felipe Pérez-Rodríguez,Nanoscale Research Letters,2012,7:1)、静电纺丝法(Zhao J,Duan H,Ma Z,Liu L,Xie E,Journal of optoelectronics and advanced materials,2008,10,3029-3032)以及水热和溶剂热法(Ning W,Hong L,Jianbao L,Xiaozhan Y,Luzheng Z,Journal of Luminescence,2007,122-123,889-891)。在这些方法之中，溶胶-凝胶法虽然条件温和，但是所得产物一般容易粘连，且形貌均一性不好；静电纺丝法虽然所得产物形貌均一且分散性好，但是较难制备出特殊的形貌，一般以长度较大的一维形貌居多；而水热和溶剂热法是在高温高压的聚四氟乙烯反应釜中使晶体均一成核和生长的过程，通过选择反应物及调节其加入量，改变水热条件，能够制备多种特殊形貌且分散性较好的稀土掺杂TiO₂样品，因此具有其它方法无法比拟的优点。此外，现在制备TiO₂纳米材料所选用的钛源一般都为价格昂贵的有机钛源(如钛酸四正丁酯，异丙醇钛等)，这些有机钛源极易水解，所以产物的形貌很难控制，而本实验所用的钛源为硫酸钛，是一种廉价易得的无机钛源，且其在水中水解速度容易控制。综上所述，在文献中尚未检索到以无机钛源为原料，通过水热法制备Eu³⁺掺杂纺锤形TiO₂纳米发光材料的报导。

发明内容

本发明的目的是提供一种一维三价铕离子掺杂的一维TiO₂(TiO₂:Eu³⁺)纳米纺锤体发光材料的制备方法，采用该方法制备的TiO₂:Eu³⁺纳米纺锤体发光材料具有均一的形貌及良好的分散性，且水热反应所得产物为锐钛矿晶相结构，不需要后续的煅烧过程就能得到良好的发光性能。

本发明通过选用价格低廉的硫酸钛作为钛源，通过水热合成方法，可控的制备具有均一尺寸及良好分散性的一维TiO₂:Eu³⁺纳米纺锤体发光材料。

本发明提供的上述一维TiO₂:Eu³⁺纳米纺锤体发光材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将0.1～0.5g的硫酸钛溶于10～16mL去离子水中，然后在搅拌下依次向溶液中加入0.4～0.8g柠檬酸、0～8mL H₂O₂、4～10mL乙二胺、0.1～0.5mL硝酸铕水溶液及5～15mL乙醇，滴加完成后，在室温下继续搅拌所得混合溶液10～60min；