[发明专利]一种静电纺丝法制备纯相钛酸铒纳米材料的方法及应用

说明书

本发明公开了一种静电纺丝法制备纯相Er₂Ti₂O₇纳米材料的方法及应用，以二甲基甲酰胺DMF为溶剂，并加入适量聚乙烯吡咯烷酮PVP，在静电场下液滴形成泰勒锥，在液体表面张力和电场作用力下利用静电纺丝法制备得到一维的纳米材料，随后经升温、保温、和降温后，制备获得纯立方焦绿石相Er₂Ti₂O₇一维纳米材料。本发明制备方法简单易行，重复性好，可满足批量化生产要求，避免了其它稀土离子的掺杂工艺，简化了传统的双掺杂或者多掺杂过程。

技术领域

本发明属于稀土三元Er₂Ti₂O₇化合物一维纳米材料制备以及发光技术领域，具体涉及一种静电纺丝法制备纯相钛酸铒Er₂Ti₂O₇纳米材料的方法及应用。

背景技术

上转换发光材料是一种特别重要的功能材料，在显示领域，防伪领域，生物荧光标记领域都具有特别重要的用途。随着纳米技术的进步，纳米化的上转换发光材料尤其受到人们的普遍重视。过去的几十年，纳米尺度的上转换材料的基体材料主要以稀土家族的元素为研究重点，典型的分子结构通式为NaREF₄(RE＝Sc,Y,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu)。六方相的NaYF₄基体材料是研究比较多的一种化合物，但是，必须通过双稀土元素的掺杂以及多稀土元素的掺杂来实现上转化的红光、绿光、蓝光。其中利用一种稀土元素作为敏化剂，另一种稀土作为发光激活剂。常见的敏化剂元素主要是Yb，因它的等级结构和近红外光比较匹配。

稀土基钛酸铒Er₂Ti₂O₇化合物是一种立方焦绿石结构，具有反铁磁性，属于Fd-3m(227)空间点群，晶格常数为a＝10.087埃。在凝聚态物理中，钛酸铒Er₂Ti₂O₇化合物是一种非常有趣的阻挫结构(frustrated structure)，包含着凝聚态物理非常关心的自旋波和量子临界等现象。但是从实用化的角度而言，关于钛酸铒Er₂Ti₂O₇化合物应用方面的报道特别有限，有些报道相对偏重于基础研究，比如说高能辐射损伤行为(Y.H.Li,Y.Q.Wang,C.P.Xu,J.A.Valdez,M.Tang,K.E.Sickafus,Nuclear InstrumentsMethods in PhysicsResearch Section B-beam Interactions with Materials and Atoms 286(2012))。到目前为止，电化学储氢行为已经被报道(L.Zhang,W.Zhang,J.Zhu,Q.Hao,C.Xu,X.Yang,L.Lu,X.Wang,J.Alloys Compd.480(2009)L45–L48.),然而作为稀土基的化合物，铒元素具有非常丰富的能级结构，经常被作为发光中心。遗憾的是，钛酸铒Er₂Ti₂O₇化合物的发光行为到目前为止还未见报道。

一维纳米材料结构由于其大的比表面积和特殊的一维结构，满足光子沿着一维方向传输，避免了杂乱界面对于光子的散射，有利于获得更好的发光性能。为此，研究获得一维钛酸铒Er₂Ti₂O₇纳米材料的工艺也具有特别重要意义。