[发明专利]一种铕离子掺杂的CaF2

说明书

本发明提供了一种Eu³⁺掺杂的CaF₂光功能粉体的制备方法及其应用，具体制备方法为：称取适量的乙酸钙和稀土铕盐粉体（Eu³⁺掺杂摩尔比为1~16%），加入到以异丙醇、乙醇和水的溶剂，按n(Ca²⁺+Eu³⁺):n(F^‑)=1:2的摩尔计量比，称取氟化氢铵，搅拌均匀后得溶胶A；将溶胶A干燥得到的胶态物质进行热处理，从室温升至300~700℃，保温一定时间，随炉冷却至室温，研磨得到Eu³⁺掺杂的CaF₂粉体。由该技术方案制备出的Eu³⁺掺杂的CaF₂光功能粉体具有合成工艺简单、产量高、成本低和适合于大规模生产等特点，而且能够对水溶液中的Cr₂O₇^2‑离子同时实现吸附与检测功能。

技术领域

本发明属于稀土掺杂光功能材料制备与荧光检测技术领域，具体涉及一种Eu³⁺掺杂的CaF₂光功能粉体的制备方法及其在水环境中对于Cr₂O₇^2-离子的荧光检测。

背景技术

铬是自然环境中常见的污染物，由于其广泛应用于皮革的鞣制加工，金属电镀以及染料工业等。Cr（VI）被认为是人体的致癌物和诱变剂，因为它们具有很强的氧化性以及对生物膜的渗透性。因此，对Cr（VI）的检测成为铬污染处理研究中最重要的工作之一。目前，已有许多用于监测Cr（VI）阴离子的方法被相继研究出来，例如原子吸收光谱、电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）、电化学检测以及荧光探针法。在这些检测方法中，荧光探针灵敏度高，操作简单，成本相对较低，是一种引人注目的技术。

在Cr（VI）离子的荧光检测方面，已有一些荧光探针材料被相继研究出来。C. G.Rui等人（Inorganic Chemistry, 2016, 55(21): 11323-11330）制备出镧系金属有机框架化合物，能够实现对水环境中的Cr₂O₇^2-离子进行荧光检测，并保持原有结构不变。M. Zheng等人（ACS Applied Materials Interfaces 2013, 5(24), 13242−13247）合成了高效荧光的碳量子点，利用Cr（VI）的吸收带与该碳量子点荧光光谱的重叠，使其能够检测Cr（VI）离子。M. Karimi等人（Analytical Sciences, 2016, 32(5):511-516）采用萘衍生物对SBA-15（硅基介孔分子筛）进行表面改性，合成的复合材料能够选择性地对Cr₂O₇^2-离子产生荧光猝灭，从而实现对其定量检测。然而，目前大部分荧光探针依然存在制备过程复杂，条件苛刻，制备周期长，原料价格昂贵，难以实现产业化等不足，无法满足当前对水环境污染物快速，低成本检测的需求。探索出一种价格低廉，制备过程简易，且同时能够高效快速对特定污染物进行检测的荧光探针仍然是一种挑战。为此，本发明通过改变原料种类、煅烧温度和稀土离子的掺杂比制备形貌和发光理想的CaF₂粉体，并据此开发出对水环境中Cr（VI）离子具有吸附指示性能的荧光探针材料。

由于CaF₂特殊的萤石型结构，可以向其中掺杂较高浓度的稀土激活离子，以制备具有良好光学性能的CaF₂基光功能粉体。通过调节工艺条件和参数可实现对CaF₂基光功能粉体的形貌调控和发光效率调控，CaF₂基光功能粉体能够作为水环境中金属离子的吸附剂与指示剂，对治理和检测水环境污染物具有潜在应用。