钒酸钇材料的合成及发光性能研究(2)
本文主要采用水热法制备YVO4:Eu3+纳米材料。该法能得到分散比较均匀、粒度分布较狭窄的纳米粉体。本实验通过改变溶液的pH值，以探究不同酸度对样品形貌的影响；同时探究了不同量的表面活性剂CTAB、以及不同的水热反应温度与样品形貌的关系。探究了不同反应环境制取YVO4:Eu3+ 纳米材料的发光性能。
1.实验部分
1.1试剂与仪器
Eu2O3(99.99%，上海跃龙新材料股份有限公司生产)，Y2O3(光谱纯)；硝酸(65%-68%)(分析纯，开封市芳晶化学试剂有限公司)，十吹冰烷基三甲基溴化铵(分析纯，开封市芳晶化学试剂有限公司)。浓氨水(天津市凯通化学试剂有限公司)、浓硝酸(天津市大茂化学试剂厂)，实验用水均为去离子水。
反应釜(巩义予华仪器公司，KH-100型)，81-2型恒温磁力搅拌器上海司乐仪器厂)，恒温鼓风干燥箱(巩义予华仪器公司，DHG-101-5A型)，高温马弗炉(洛阳纯青炉业公司，CQ-G53型)，高速离心机(湖南湘仪公司，H-1650型)。
1.2 YVO4:Eu3+纳米材料的制备
将Eu2O3、Y2O3粉末在一定的温度下溶于浓硝酸中分别配制成0.2 mol/L的Y(NO3)3和0.2 mol/L Eu(NO3)3溶液。按照化学计量摩尔比分别将一定体积的Y(NO3)3和Eu(NO3)3溶液中加入50mL的烧杯中，用磁力搅拌器搅拌使其充分混合，得到混合溶液A；将一定量的NH4VO3溶解于20mL的蒸馏水中，形成无色透明的溶液B；边搅拌边将B溶液慢慢滴加到混合溶液A中；并在室温下搅拌1h使其充分混合，得到橙黄色悬浮液。将产物移到50mL的聚四氟乙烯容器中填充至内衬的80%并盖好，放入不锈钢反应釜中将其拧紧；置于烘箱中在一定的温度下，恒温反应一定时间然后自然冷却至室温，将沉淀物过滤，依次用蒸馏水和乙醇洗涤2～3次后，在70℃烘箱干燥研磨即可获得YVO4:Eu3+系列纳米材料。
为了探究不同pH对样品形貌的影响，使用一定浓度的氨水、一定浓度的硝酸溶液调节混合液的pH值；然后在其它实验条件相同情况下、相同的实验过程获得样品。
1.3样品的表征
粉末晶体样品的晶相结构采用德国Bruker公司生产的D8 FOCUS型X射线衍射仪(XRD)进行测试。其中测试条件为：铜靶Kα射线源(λ＝0.154178 nm)；样品表面形貌观测采用荷兰FEI公司FEI Quanta 200型扫描电子显微镜(SEM)；激发和发射光谱采用LS55型荧光光谱仪(PL)进行测试，激发光源为脉冲式氙灯。
2.结果与讨论
2.1 YVO4:Eu3+纳米材料的晶相及显微结构分析
图1为在不同pH下合成的YVO4:Eu3+纳米材料的XRD图谱。从图1可以发现，在不同的pH条件下的四种样品的衍射峰的位置完全一致；从衍射峰的
图1.采用不同的pH值得到的样品的XRD图谱
(a) pH=5 (b) pH=7 (c) pH=9 (d) pH=11.
位置信息可知，样品所有衍射峰的位置都和四方锆石晶相的标准衍射图谱(JCPDS No. 17-0341)一一对应，并未出现杂峰。
由此说明所有YVO4:Eu3+纳米材料都是纯净的四方锆石晶体，且pH值对样品的晶相没有影响。同时可以观察到：不同pH条件下样品的衍射峰的强度值相近，并且衍射峰都比较尖锐、波宽度比较窄；这说明所得样品的发育比较好，结晶度比较高。在样品的XRD图中并没有发现Eu3+的杂质峰，衍射峰并没有明显的偏移；说明当掺杂的Eu3+离子进入YVO4的晶格中取代Y3+离子后，晶体的晶格参数变化很小。这是因为Eu3+的离子半径(95pm)与Y3+的离子半径(89pm)相近，而且离子所带电荷相同；Eu3+取代Y3+后不会引起晶格常数较大变化，只是衍射峰的强度产生了变化。
图2.为不同浓度CTAB溶液制备的样品的XRD图。谱图2中所有样品的XRD图中并未出现杂峰，表明不同浓度CTAB溶液制备的YVO4:Eu3+纳米材料仍然是纯净的四方锆石晶体，溶液中CTAB的浓度并不影响所得样品的晶相；所有样品的衍射峰强度较高，样品的发育较好、结晶度高。