多辐照聚合物凝胶法制备一维La2-xGdx(MoO4)3-y(WO4)y: Eu3 非晶材料外文翻译资料

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多辐照聚合物凝胶法制备一维La_2-xGd_x(MoO4)_3-y(WO4)_y: Eu³ 非晶材料

——霍建生^(a)，郑瑜辉^(b)，王钱明^(c)

a 华南师范大学化学与环境学院环境学院化学与环境教育部重点实验室，广州510006
b 华南师范大学化学与环境学院，广州510006
c 能源转换与储存材料重点实验室，广州510006

亮点：

• 超声微波协同辅助方法制备荧光粉
• 复合材料表现出红色的排放
• 荧光体被纳入软材料

摘要：通过超声微波协同辅助合成（SMC）的方法，首次在非常低的温度下（60℃）合成具有良好定义的一维纳米结构的新型红色发光铕激活荧光粉。扫描电子显微镜研究结果证实这些荧光粉是很均匀的。其晶体结构和发光性能分别由粉末进行X射线衍射（X射线衍射）和光致发光测量。一个波长为615 nm的强烈红色光（⁵D₀→⁷F₂）在280 nm光源的激发下被检测到。含不同比例La/Gd或MoO₄ / WO₄的La_2-xGd_x(MoO₄)_3-y(WO₄)_y：Eu³ 的光致发光性质也已经进行了详细调查。此外，该优化的荧光粉已被嵌入到聚甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）凝胶中，并且其相应的发光凝胶也已获得。
关键词：非晶材料；纳米复合材料；扫描电子显微镜；微波处理

1简介
目前，因为在基础科学研究和潜在的应用技术上十分有吸引力的前景，已经有相当大的努力投入到具有常规形态和尺寸的功能性无机材料的专门研究上。其中比较特别的一点是，由于低维纳米结构的稀土激活发光材料优异的发光性能，吸引了很大的一批人进行相关的研究。并且，研究者们已经开发了各种各样的技术来进行这些材料的设计与合成，如溶胶-凝胶法，水热法（溶剂热）、熔盐和特殊模板法。但是，大多数合成技术需要高温或复杂的过程，而这些条件将消耗过多的能量。因此，开发一种具有大规模生产能力的，方便、绿色、无模板的自由路径来获得所需要的材料，仍然是一个巨大的挑战。
众所周知，微波照射可以缩短反应时间、加快反应速率，而超声辐照能有效提高化学反应效率、改善粉末颗粒形貌及其分散性能。因此，超声波和微波协助（SMC）方法可以为新型纳米结构生长提供独特的平台。也正因为这个原因，我们才同时融合了这两个技术来人工合成有针对性的材料。尤其是，该方法可以满足现代化学的材料合成中对大小控制、形态和晶体结构的要求。
到目前为止，钼酸盐和钨酸盐是两个适合稀土离子掺杂的基质材料，而且由于在激光、光纤、闪烁体以及荧光体方面的应用前景，研究者对它们进行了广泛的研究。在本篇文章中，我们制备了混合钼钨酸盐Ln₂(MO₄)₃ (Ln = La, Gd; M = Mo, W)。我们也已通过一个简单的SMC过程合成一系列具有一维纳米结构的新型红色荧光粉(La_2-xGd_x(MoO₄)_3-y(WO₄)_y: Eu³ )。我们还对它们的晶体结构和光致发光（光致发光）的性质进行了详细的探讨，并提出了一种关于这种一维纳米材料形成机理的可能假设。此外，我们将这些普通发光纳米棒作为荧光探针引入透明HEMA（甲基丙烯酸乙酯）凝胶网络中，并因此成功地获得了一种新类型的对温度变化有识别能力的软质响应材料。

2实验

氧化镧La₂O₃（99.99%）、氧化铕Gd₂O₃（99.99%）、氧化钆Eu₂O₃（99.99%）、2 -甲基丙烯酸羟乙酯、偶氮二异丁腈（AIBN）是由阿拉丁化学有限公司提供的， (NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O(A.R.), Na₂WO₄·H₂O(A.R.), NH₃·H₂O(A.R.) 和 HNO₃(A.R.)是从上海化学试剂公司购买的，而且所有上述化学物质使用时均未经进一步的纯化。超声波辅助微波反应器是市销的，由中国南京市先欧技术公司生产。X射线衍射图谱由布鲁克D8 先进 X射线衍射仪所测量（Cu靶的辐射源lambda;= 1.54 Aring;）。扫描电子显微术（SEM）由JSM-6360LV显微镜测定。荧光光谱由日立F-4500型荧光计在室温下记录。荧光显微术由配备了一个50W汞灯的尼康Eclipse TS100倒置荧光显微镜系统测量（日本）。

2.1滑模控制法合成LaGd(MoO₄)₂(WO₄): Eu³ 荧光粉

首先，将稀土金属氧化物溶解在稀硝酸中，在剧烈搅拌下形成稀土硝酸盐溶液。接着，将La(NO₃)₃(1 mmol), Gd(NO₃)₃(1 mmol) and Eu(NO₃)₃ (0.05 mmol)溶解在去离子水中形成无色溶液，然后将(NH₄)₆Mo₇O₂₄·4H₂O(0.3 mmol)和 Na₂WO₄·H₂O(1 mmol)加入到上述溶液中。在剧烈搅拌下将氨水加入上述溶液中，使得PH值达到8~9。搅拌10 min后，将所得到的白色胶状沉淀转移到程控超声微波化学反应器中，微波功率设置为100W，在60℃下操作。超声波的功率为200W，其反周期为2s。所有的反应时间都固定为40分钟。最后，产品通过离心法提取，用乙醇和蒸馏水洗涤三次，然后在80℃气氛中干燥3小时。可用类似的方法可制备不同La/Gd或MoO₄/WO₄比例的La_2-xGd_x(MoO₄)_3-y(WO₄)_y: Eu³ 材料。

2.2制备LaGd(MoO₄)₂(WO₄): Eu³ 聚合物凝胶
50毫克的LaGd(MoO₄)₂(WO₄): Eu³ 和10毫升（2 -甲基丙烯酸羟乙酯）单体混合在一个含1%的AIBN偶氮二异丁腈（按重量比）的小试管中。搅拌10分钟后，将试管在85℃下密封并水浴加热20分钟。将所获得的凝胶用乙醇洗涤，然后在在70℃空气中干燥12 h。

3．结果与讨论
3.1 La_2-xGd_x(MoO₄)_3-y(WO₄)_y: Eu³ 纳米结构的结构，形态和生长机制
采用超声微波协同辅助方法，我们首先制备了纯稀土钨酸盐(La_2-xGd_x(MoO₄)_3-y(WO₄)_y, x = 1； y = 3)，可以看出，所有的衍射峰位置与钨酸钆（ (Gd₂(WO₄)₃)）和钨酸镧（La₂W₃O₁₂）（JCPDS No. 23-1076 and No.15-0438）（图S1）吻合非常好。然后，我们单独研究了钨酸钆和钼酸盐（或钨酸镧和钼酸盐）。这些荧光粉从根本上保持钨酸盐和钼酸盐的峰值特征（图S2和S3）。最后，图S4中显示了基于不同的X和Y值的La_2-xGd_x(MoO₄)_3-y(WO₄)_y的XRD图的比较。事实证明，这四个相可以通过用不同的信号标记来检测出，而且，所有的XRD图都显示相似的轮廓线，并没有表现出明显的转移（图1）。并且，离子浓度的变化（x或y值的变化）并没有影响产品的晶体结构。根据公布的数据，这些荧光粉展现出了与白钨矿结构类似的特征。

Fig. 1. XRD patterns of La_2-xGd_x(MoO₄)_3-y(WO₄)_y: Eu³ (x = 1, y = 1) nanorods

图1 La_2-xGd_x(MoO₄)_3-y(WO₄)_y: Eu³ (x = 1, y = 1)纳米管XRD图谱

Fig. 2. Low and high magnified SEM images of the products

图2 产品的低倍和高倍扫描电镜图像

Fig. 3. EDS spectrum of the sample (La_2-xGd_x(MoO₄)_3-y(WO₄)_y: 0.05 Eu³ , x = 0.5; y = 2).

图3 样品(La_2-xGd_x(MoO₄)_3-y(WO₄)_y: 0.05 Eu³ , x = 0.5;y = 2)的EDS能谱

通过扫描电子显微镜，我们观察到了样品的结构形貌（图2（a~c））。可以看出，样品主要由数量众多的长2mu;m、直径50~60 n

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