[发明专利]一种Sm2O3纳米晶的制备方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及纳米材料制备领域，具体涉及一种Sm₂O₃纳米晶的制备方法。

【背景技术】

稀土元素具有4f^x5d^0-16s²的电子结构，因其原子半径大且极易失去外层的6s、5d或4f电子，而具有很强的活泼性，使得稀土金属及其化合物表现出典型的光、电、磁及催化特性。将特定的纳米制造技术引入功能性稀土材料的制备过程中，使稀土材料的优势与纳米材料的特性相结合，所得到的纳米稀土材料在稀土永磁材料、储氢材料、催化材料、纳米稀土荧光粉以及压敏电阻等方面的应用，既有望实现传统产业的升级换代，又将会促进稀土材料的附加值利用以及进一步发挥我国稀土资源的优势具有重要的研究价值及意义。

Sm₂O₃为淡黄色粉末，化学性质稳定，不溶于水，易溶于无机酸。Sm₂O₃作为宽禁带稀土金属氧化物半导体材料，由于具有高的电阻率、高的介电常数、强的紫外光吸收能力和良好的化学稳定性及热稳定性，可以在高温下工作，是开发高频率、大功率、耐高温、抗辐射半导体器件的理想材料，另外可以吸收高能量的光子，在制造半导体激光器以及紫外探测器等器件方面具有潜在的应用价值，在微电子、光电子领域有广阔的应用前景。

Sm₂O₃晶体具有三种晶型，属于多晶相转化的氧化物，室温下为单斜晶相，在常温常压下为淡黄色半导体，其熔点为2269℃，沸点为3507℃。当温度高于850℃时，单斜晶相转变为立方晶相，在2000℃左右转变为六方晶相。随着晶型的转变Sm³⁺的基态发生了一定的变化，从而导致氧化钐的性能发生了变化。这些特殊的结构在磁学、电学以及光学方面会产生一些新颖的特点，因而也引起了人们极大的研究热情。目前所报道的制备Sm₂O₃的方法主要为低温自蔓延燃烧法[薄丽丽，杨武，倪刚等.低温自蔓延燃烧法制备纳米Sm₂O₃[J].西北师范大学学 报，2005,41(5):40-42]；溶胶-凝胶法[邓庚凤，钟淑梅，陈辉煌，等.溶胶-凝胶法制备超细氧化钐的工艺研究[J].稀土，2007,28(2):40-42]；微乳液法[耿寿花，朱文庆，常鹏梅等.反相微乳液介质中纳米Sm₂O₃的制备[J].物理化学学报，2008,24(9):1609-1614]；热分解法[Hussein G A M,Buttrey D J,DeSanto Jr P,et al.Formation and Characterization of Samarium Oxide Generated from Different Precursors[J].Thermochimica Acta,2003,402:27-36]及水热/溶剂热-热处理法[Lixiong Yin,Dan Wang,Jianfeng Huang,et al.Controllable synthesis of Sm₂O₃crystallites with the assistance of templates by a hydrothermal-calcination process[J].Materials Science in Semiconductor Processing，2015,30:9-13]、[殷立雄，王丹，黄剑锋等.模板剂对Sm₂O₃微晶的生长及光学性能的影响[J].功能材料.2013,16(44):2357-2361]。低温自蔓延燃烧法和溶胶-凝胶法是在氧气气氛下高温合成Sm₂O₃，粉体易团聚；溶胶-凝胶的工艺周期长，对Sm₂O₃原料的利用率很小；微乳液法所制备的前躯体也需经高温热处理才能获得Sm₂O₃纳米晶，这样易引入杂质，且粉体易团聚；热分解法需要的能量高且易引起纳米晶的团聚，颗粒异常长大；水热/溶剂热-热处理法制备Sm₂O₃纳米晶，易得到形貌和尺寸可控、分散性好的产物。但是已有报道中利用水热/溶剂热-热处理法，借助于表面活性剂进行形貌调控，所制备的Sm₂O₃为立方相和单斜相的混合相，热处理温度较高(800℃)。