[发明专利]一种利用LRH的煅烧记忆性制备片状稀土氧化物薄膜的方法

说明书

本发明公开了一种利用LRH的煅烧记忆性制备片状稀土氧化物薄膜的方法。将La(NO₃)₃·6H₂O和Ln(NO₃)₃·6H₂O或者Gd(NO₃)₃·6H₂O和Ln(NO₃)₃·6H₂O或者Y(NO₃)₃·6H₂O和Ln(NO₃)₃·6H₂O溶解于去离子水中配制成稀土离子总浓度为0.005～0.5mol/L的溶液，加入添加剂，混合均匀后获得电沉积溶液，置于水浴中，使其温度达到所需温度；在电沉积溶液中插入三电极体系，通过电沉积反应在在工作电极上沉积一层薄膜，将薄膜分别用去离子水、无水乙醇冲洗，然后置于鼓风干燥箱中干燥，制得LRH薄膜；最后将LRH薄膜置于通有氮气的管式炉中进行热处理，最终获得相应片状稀土氧化物薄膜。本发明操作简单，极大地简化了薄膜制备方法，同时利用LRH的煅烧记忆性获得二维形貌的稀土氧化物薄膜，并且本发明提供的方法操作简单，耗时短，薄膜质量好。

技术领域

本发明属于材料学技术领域，特别涉及一种利用LRH的煅烧记忆性制备片状稀土氧化物薄膜的方法。

背景技术

稀土氧化物因具有良好的化学稳定性、热稳定性以及较高的荧光量子效率等优点被广泛应用于照明、显示、显像等领域，因而稀土氧化物薄膜的制备一直备受关注。稀土氧化物薄膜的质量与其纳米粉体的微观形貌息息相关，目前稀土氧化物多为零维的纳米小颗粒、一维的纳米线或者纳米棒，而二维形貌的纳米片相对稀少。

通式为Ln₈(OH)₂₀(A^m-)_4/m·nH₂O(Ln：稀土离子；A：电荷平衡阴离子；m＝1-3；n＝6-7)的稀土层状氢氧化物(简称LRH)是2006年发现的一类新型阴离子型层状化合物，该类化合物拥有典型的二维形貌，同时兼备稀土化合物丰富的光、电、磁等性能，因而是制备荧光薄膜的理想结构单元，但由于LRH结构中存在对荧光有淬灭作用的羟基、结晶水、阴离子等基团，而这些基团可以通过适当的热处理方式去除并最终获得二维形貌的稀土氧化物，因此可以先利用LRH二维形貌特征制备LRH薄膜，再利用LRH的煅烧记忆性并通过适当的热处理获得相应的片状氧化物薄膜。

目前制备LRH纳米片的方法有水热合成法、均相沉淀法以及低温常压沉淀法。其中，水热法和均相沉淀法所采用的温度较高(100-200℃)，制备的LRH纳米片厚度较厚(厚度分布在几十nm到几μm之间)，这种近似“刚性”结构不适合直接制备薄膜，因而还需要经历插层柱撑、剥离等步骤才能获得适合制备薄膜的纳米片。而低温(～4-5℃)常压沉淀法获纳米片较薄(3-5nm)，但由于合成体系能量较低，所获LRH纳米片容易团聚在一起，呈现为3D花样形貌，因而不具备制备透明荧光薄膜的理想形貌。

目前以LRH为模板制备透明氧化物荧光薄膜的方法需要经历以下步骤：1)采用水热法或者均相沉淀法制备LRH纳米粉体；2)在常温下或者水热环境下进行离子交换，将有机大离子(通常采用的有机大离子有十二烷基磺酸根DS^-、油酸根等)插入层间以增大层间距，置换后LRH的层间距由原来的～0.9nm增加到～2.4nm，预示了良好的可剥离性；3)将插层化合物置于(如甲酰胺、甲苯有机溶剂等)中进行剥离以获得厚度较薄的LRH纳米片；4)以剥离开来的基本单元纳米片作为基本结构单元，采用离心甩涂或者浸渍提拉涂布技术在经过浸润预处理的石英基底上制备LRH透明荧光薄膜并通过层层叠加的方式控制膜厚；5)将所得LRH薄膜进行热处理，利用LRH形貌煅烧记忆性最终获得相应氧化物薄膜。