[发明专利]一种La/Eu-有序介孔氧化锌复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种La/Eu‑有序介孔氧化锌复合材料及其制备方法。本发明采用模板法制备罐状有序介孔ZnO纳米材料；在制备的ZnO中掺杂La/Eu的磷酸盐，制备La/Eu‑有序介孔氧化锌复合材料。本材料在465纳米光的激发下，出现了Eu的跃迁发射；当用414纳米光激发时，出现了ZnO的发射，通过不同的激发光激发，得到不同颜色的发射光，实现光色可调。由于ZnO在469纳米有发射，而Eu在465纳米有吸收，两者刚好有叠加，所以ZnO可以有效地将能量传递给Eu，进而提高了Eu的发光效率。本发明在荧光粉，光催化，显示材料等方向具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及纳米材料制备技术领域，具体说涉及一种La/Eu-有序介孔氧化锌复合材料及其制备方法。

背景技术

介孔材料一般是指孔径为2-50nm，孔隙率大于40％的有序孔道结构材料，对于多孔纳米材料，在总的空体积(孔隙率)达到一定值后，若孔体积足够小，也会表现出孔的尺寸效应和表面效应，从而产生一系列异与体相的性质。有序介孔材料是20世纪90年代迅速兴起并发展的新型纳米结构材料，与一般的多孔材料相比的诱人之处在于它具有一些其他多孔材料所不具备的优异性质：具有比表面积大、孔道大小均匀、孔径可调且孔道结构规整有序等特点，因而在功能材料、工业催化、废弃物处理、吸附和分离以及气体传感器的研究等领域表现出重要的应用价值和潜在的应用前景。目前已经研究出很多不同的有序半导体材料，如氧化铟等。然而还未见到关于合成有序介孔氧化锌及其稀土材料的掺杂的报道。

ZnO是一种比较好紫外线吸收材料，当紫外光照射到样品表面上时，复合材料中的ZnO的晶格就会很快地吸收作为激发光源的紫外光的能量，并储存起来，然后将这些储存的能量再传递给稀土离子，从而激发稀土离子的4f电子，使其产生跃迁，进一步导致稀土离子产生红光发射。所以ZnO可以用作稀土发光材料的基体材料，来提高稀土离子的发光效率。Li的离子半径非常小，可以更容易进入ZnO的晶格间隙中，所以LiOH是一种良好的敏化剂，LiOH的加入可以使稀土离子更好，更有效地固溶和渗透到ZnO基体的晶格点阵中。也正是因为如此，在复合材料的制备中，Li⁺起到电荷补偿的作用。ZnO晶体具有一个独特的二维层状结构。这样，稀土离子之间的交叉驰豫可以被限制在ZnO晶体中的同一个平面内的相邻节点上。由于Li⁺的离子半径非常小，在制备的含Li⁺的复合材料中，当Li⁺进入到ZnO的晶格点阵中的时候，Li⁺倾向于进入到层和层之间的阳离子缺陷中。与此同时，由于电荷补偿效应的存在，Li⁺更倾向于接近稀土离子分布，并且形成阳离子对，来平衡负电荷。Li⁺的掺杂可以阻碍或限制临近稀土离子的高能级激发态电子和较低能级激发态电子或基态电子之间的交叉驰豫。这些因素的存在可以提高稀土离子跃迁过程的跃迁几率，增强电子的激发态的跃迁发射。

介孔材料掺杂稀土磷酸盐是一种较好的荧光材料，是以介孔材料为基底，填入可溶性稀土磷酸盐等发光材料，使磷酸盐荧光体在介孔孔道中固化，从而得到复合发光材料。同时La³⁺对于Eu³⁺的发光效果是有一定的影响的，当铕镧摩尔比为1∶1时，配合物的荧光发射峰强度较低，随着La³⁺的加入量增加，Eu³⁺量的减少，Eu³⁺的荧光发射强度不仅没有降低，反而增加。这是由于La³⁺的加入降低了铕离子浓度,抑制了浓度猝灭,使能量传递更加充分。还有是La³⁺的加入使Eu³⁺特征荧光发射强度增强可能与分子内能量传递有关,配体吸收紫外光后，跃迁到其激发单重态,并以无辐射弛豫到三重态能级。La³⁺无4f电子,其激发能高于配体的三重态能级,故不能发出荧光,而与镧离子配位的配体吸收能量后通过La³⁺经过桥联配体传递给Eu³⁺,Eu³⁺吸收能量增加因而发光强度增强。