[发明专利]一种磷酸钬纳米材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种磷酸钬纳米材料的制备方法。

背景技术

稀土元素包括原子序数57到71的镧系元素以及同族的钪和钇。这些元素不仅具有相似的物理化学性质,而且由于其外层电子结构（4f^0-145d^0-16S²）的特点，决定了它们具有较高的化学反应活性。钬是元素周期表中第67号元素，属于重稀土元素。钬作为稀土发光材料、上转换发光材料、特种玻璃和有色玻璃材料，超导材料等，有着较广泛的应用。如用于制作广场照明和拍摄电影等用的灯具－钬钬灯；掺杂钬（Ho³⁺）的SrF₂晶体可实现激光输出的上转换，在红色激光激发下，SrF₂晶体中Ho³⁺可实现蓝色上转换发光；添加了氧化钬(Ho₂O₃)的玻璃被用于分光光度计；钬的贵重的淡黄色被用于高档有色玻璃。

纳米结构材料在纳米电子学、光电子学、超高密度存储和扫描探针显微镜等诸多领域具有潜在的应用前景，已成为21世纪化学、物理学、材料学及生命科学等科技领域的研究热点。一维纳米结构材料的制备方法和组装策略，也已成为新材料研制中备受关注的重要技术。一维纳米结构材料是指在两维方向上为纳米尺度、长度为宏观尺度的新型纳米结构材料,通常包括纳米管、纳米棒、纳米线、纳米纤维、纳米带以及同轴纳米电缆等。利用它们的功能特性，可以设计出新一代纳米结构器件或纳米功能材料。

稀土磷酸盐是一系列具有优异性能的材料,广泛用于激光器、陶瓷、传感器、荧光粉、热电阻材料等方面。而一维稀土磷酸盐纳米材料，已在越来越多的领域中显示出应用潜能。例如，光电子纳米器件、生物荧光标记、特殊导体材料、离子交换及催化材料等方面。目前，对于一维稀土磷酸盐纳米材料结构、形貌和尺寸的控制合成及应用研究已有报道。其制备方法主要采用直接沉淀法、微乳液法和水热合成法。其中，水热合成法被普遍采用。该法包括在内衬有聚四氟乙烯的不锈钢密闭反应釜中，加入稀土盐溶液、正磷酸根盐溶液或磷酸以及模板剂和水等，形成混合溶液体系，通过较高温度加热该混合溶液体系，使其接近或达到超临界状态，经一定反应时间后，获得结晶度较高、分布均匀的稀土磷酸盐纳米材料。然而，该水热合成法存在的弊端是：对反应设备要求较高、成本较高、产量少，难以实现工业化生产；模板剂通常为有机大分子化合物，如含磷表面活性剂，有些会引起水体污染，有些容易挥发至空气中，破坏生态环境。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术上的缺陷，提供一种成本低廉、环保且便于工业化生产的磷酸钬纳米材料的制备方法。

本发明是这样实现的，一种磷酸钬纳米材料的制备方法，其包括如下步骤：

分别配制Ho³⁺盐溶液和PO₄^3-盐溶液；

在不断搅拌下向所述Ho³⁺盐溶液中加入所述PO₄^3-盐溶液，得混合液I；

搅拌所述混合液I，调节所述混合液I的pH值至0.5～3.0，得混合液II；

在环境压力下将所述混合液II在20℃～90℃陈化1小时以上，获得所述磷酸钬纳米材料。

本发明提供的磷酸钬纳米材料的制备方法，制备条件温和，在较低的温度20℃～90℃和pH值为0.5～3.0范围内，即可以获得磷酸钬纳米材料（包括纳米线、纳米棒、纳米管、纳米纤维和纳米颗粒）。此制备方法在环境压力下，采用简单、廉价的设备即可实施，无需加入模板剂，具有环境友好性，可大大降低生产成本，便于实现工业化生产。

附图说明

图1是本发明实施例1制得的磷酸钬纳米线的SEM图；

图2是本发明实施例1制得的磷酸钬纳米线的XRD图；

图3是本发明实施例2制得的磷酸钬纳米棒的SEM图；

图4是本发明实施例2制得的磷酸钬纳米棒的XRD图；

图5是本发明实施例3制得的磷酸钬纳米管和纳米颗粒的SEM图；

图6是本发明实施例3制得的磷酸钬纳米管和纳米颗粒的SEM图；

图7是本发明实施例3制得的磷酸钬纳米管和纳米颗粒的XRD图；

图8是本发明实施例4制得的磷酸钬纳米颗粒的SEM图；

图9是本发明实施例4制得的磷酸钬纳米颗粒的XRD图；