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1、2012年9月光源與照明2012年第3期制備條件對(duì)水熱法合成ZnWO4納米晶的影響王磊王雯雯張世磊濟(jì)南大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院(濟(jì)南250022)牛錛山東省機(jī)械設(shè)計(jì)研究院(濟(jì)南250031)摘要以Zn(NO。):·6H:O和Na2WO·2H:O為反應(yīng)物,用HC1或者NaOH調(diào)節(jié)反應(yīng)溶液的pH值,采用水熱法制備ZnWO納米晶。討論了反應(yīng)溶液pH值、水熱反應(yīng)時(shí)間及反應(yīng)溫度對(duì)ZnWO納米晶的影響。經(jīng)x射線衍射(XRD)、紅外光譜(IR)、透射電子顯微鏡(TEM)分析,結(jié)果表明:在制備過(guò)程中對(duì)ZnWO納米晶物相、尺寸、微觀形貌及熒光性能影響最大的條件為pH值
2、的變化。研究了pH值對(duì)Ce:ZnWO熒光性能的影響,經(jīng)熒光光譜(PL)測(cè)試表明:在pH=7的條件下制備的Ce“:ZnWO納米晶的熒光性能最好。關(guān)鍵詞制備條件;ZnWO;微觀形貌;熒光性能金屬鎢酸鹽是一類非常重要的功能無(wú)機(jī)材料,在目前ZnWO晶體已成功應(yīng)用于0【射線探測(cè)及能光導(dǎo)纖維、閃爍材料、光致發(fā)光物質(zhì)、磁性元件、濕譜測(cè)定、粒子鑒別等方面。度傳感、微波、光催化劑等方面具有非常廣闊的應(yīng)用本課題主要是關(guān)于納米ZnWO制備及熒光性能的前景,一直是近幾年無(wú)機(jī)材料領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。已研究。采用水熱法制備納米ZnWO材料。利用XRD、經(jīng)有多種鎢酸鹽材料在熒光性能
3、方面表現(xiàn)出優(yōu)良的特TEM、IR和PL等手段對(duì)材料進(jìn)行表征,研究反應(yīng)條性,例如Bi2w2O9【2]、Bi2WO6、Ag2WO4咖、PbWO4件對(duì)于樣品物相、尺寸、形貌、結(jié)構(gòu)及熒光性能的影等。響,確定最佳反應(yīng)條件。金屬鎢酸鹽有以下兩種常見(jiàn)的晶體結(jié)構(gòu):二價(jià)陽(yáng)1實(shí)驗(yàn)離子半徑較大(r>0.99A,如ca、Ba、Pb、sr)的鎢1.1樣品制備酸鹽晶體屬于白鎢礦(scheelite,CaWO4)型結(jié)構(gòu);二取5mmol的Zn(NO3)2·6H:O溶于10lIlL去離價(jià)陽(yáng)離子半徑較小(r<0.77A,如Fe、Co、Ni、Cu、子水中,摻人2%Ce(NO3)z·6H2
4、O,此為溶液A;取Zn)的鎢酸鹽晶體為鎢錳鐵礦型【wolframite,(Fe,5mmol的Na:WO·2HO溶于10mL去離子水中,形Mn)WO】結(jié)構(gòu)。在前一種結(jié)構(gòu)中,鎢原子滿足四成溶液B。磁力攪拌下將A溶液緩慢滴人溶液B中,角協(xié)同關(guān)系;而在鎢錳鐵礦型結(jié)構(gòu)中,鎢原子滿足六立即出現(xiàn)白色沉淀。用HC1或者NaOH調(diào)節(jié)溶液的pH重對(duì)稱關(guān)系。值分別為3、5、7、9、11、13,繼續(xù)攪拌0.5tl。然早在上世紀(jì)40年代末科學(xué)家就發(fā)現(xiàn)鎢酸鹽晶體的后將白色懸浮液轉(zhuǎn)人30mL不銹鋼反應(yīng)釜中,反應(yīng)釜熒光性能。作為一種自激活熒光體,鎢酸鹽晶體的發(fā)填充率為80%。將反
5、應(yīng)釜放在電熱恒溫干燥箱中180~C光起源為WO‘離子基團(tuán),而不需要向其中摻人其它加熱24h。將反應(yīng)釜自然冷卻到室溫,產(chǎn)物高速離心激活離子,在紫外光下即可發(fā)出熒光,目前已被廣泛分離,并用蒸餾水洗三次,無(wú)水乙醇洗滌二次,最后應(yīng)用于閃爍體、固體發(fā)光等領(lǐng)域嗍。80℃干燥4h即得白色產(chǎn)物。ZnWO微晶為單斜晶系,屬P2/c空間群。ZnWO1.2樣品表征晶體具有優(yōu)良的光催化及光致發(fā)光性能。其作為光致采用德國(guó)BRUKER·AXS有限公司D8ADVANCE發(fā)光材料,與其它材料相比具有以下特點(diǎn):型x射線衍射儀和日本SHIMADZU公司①晶體密度大(7.99g/cm。
6、),相應(yīng)的輻照時(shí)間長(zhǎng);JEM-100CXII型透射電鏡觀察銅網(wǎng)上粒子的形態(tài),采②余暉小、發(fā)光效率及能量分辨率高;用美國(guó)PE公司的Spectrumone型分光光度計(jì)對(duì)樣品③抗輻照損傷性能好;進(jìn)行紅外光譜測(cè)定,再用美國(guó)PE公司生產(chǎn)的LS-55型④化學(xué)穩(wěn)定性好、材料不吸濕且無(wú)毒等同。熒光分光光度計(jì)上測(cè)試熒光性質(zhì)。基金項(xiàng)目:晶體材料國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)開(kāi)放課題(KT0808);濟(jì)南大學(xué)博士基金項(xiàng)目(B0628)·13·2012年9月光源與照明2012年第3期好。pH為7和9時(shí),峰的位置沒(méi)有變化,均與JCPDS2結(jié)果與討論73—0554卡片相對(duì)應(yīng),只是峰變得更加尖銳
7、,說(shuō)明2.1pH值對(duì)ZnWO納米晶的影響ZnWO結(jié)晶性變好。pH值為11和13時(shí),樣品XRD2.1.1XRD的表征圖中出現(xiàn)了明顯的ZnO的峰,同時(shí)ZnWO的峰發(fā)生圖1為不同pH值時(shí)180℃下反應(yīng)24h制備的樣了稍微的移動(dòng)。這是因?yàn)楫?dāng)溶液中堿性增強(qiáng)時(shí),鋅離品的XRD圖。結(jié)合ZnWO,、WO3、ZnO等的JCPDS子易于形成氫氧化鋅,在水熱法反應(yīng)條件下分解為標(biāo)準(zhǔn)卡片(圖2)可以看出:當(dāng)pH=3時(shí),樣品的XRDZnO。圖中ZnWO的峰非常弱,而且WO,的峰非常明顯,表對(duì)于pH為5、7、9的樣品,根據(jù)Scherrer公式明樣品主要是WO,,而ZnWO的量很
8、少。當(dāng)pH=5可以計(jì)算出對(duì)應(yīng)的ZnWO納米晶尺寸分別約為15nm、時(shí),XRD圖中沒(méi)有出現(xiàn)WO3的峰,而且ZnWO的峰20n