[發明專利]一種摻鋱三氟化釔綠色發光空心納米纖維的制備方法

有效

• 申請號: 201210288254.9
• 申請日: 2012-08-10
• 公開（公告）號: CN102817108A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發明（設計）人: 董相廷;于文生;李丹;王進賢;劉桂霞;浦利
• 申請（專利權）人: 長春理工大學
• 主分類號: D01F9/08
• 分類號: D01F9/08;D01F11/00;D01F8/10;D01D5/00;D01D5/34;D01D5/24;D01D1/02;C09K11/85
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技術領域

本發明涉及納米材料制備研究領域，具體說涉及一種摻鋱三氟化釔綠色發光空心納米纖維的制備方法。

背景技術

納米纖維是指在材料的三維空間尺度上有兩維處于納米尺度的線狀材料，通常徑向尺度為納米量級，而長度則較大。由于納米纖維的徑向尺度小到納米量級，顯示出一系列特性，最突出的是比表面積大，從而其表面能和活性增大，進而產生小尺寸效應、表面或界面效應、量子尺寸效應、宏觀量子隧道效應等，并因此表現出一系列化學、物理(熱、光、聲、電、磁等)方面的特異性。空心納米纖維由于具有更大的比表面積，將具有更廣泛的應用。在現有技術中，有很多制備納米纖維的方法，例如抽絲法、模板合成法、分相法以及自組裝法等。此外，還有電弧蒸發法，激光高溫燒灼法，化合物熱解法。這三種方法實際上都是在高溫下使化合物(或單質)蒸發后，經熱解(或直接冷凝)制得納米纖維或納米管，從本質上來說，都屬于化合物蒸汽沉積法。

稀土氟化物聲子能量低，具有良好的熱穩定性和環境穩定性，被廣泛用做發光材料基質、固體電解質、潤滑劑、鋼鐵和有色金屬合金添加劑、電極材料、化學傳感器和生物傳感器等。摻鋱三氟化釔YF₃:Tb³⁺納米材料是一種重要的綠色熒光材料，有廣闊的應用前景，已經成為納米發光材料研究領域的熱點之一。人們已經采用沉淀法、微乳液法、水熱與溶劑熱法、溶膠-凝膠法、微波法、超聲波法、前驅體熱解法、靜電紡絲法等方法，制備出了YF₃:Tb³⁺納米顆粒、納米線、納米管、納米棒、納米纖維、納米膜、多面體納米晶、復合結構納米晶、核殼結構納米材料等多種形貌的納米材料。摻鋱三氟化釔YF₃:Tb³⁺空心納米纖維是一種新型的綠色發光材料，將在發光與顯示、防偽、醫學檢測、生物標記、太陽能電池、化學與生物傳感器、納米器件等領域得到重要應用，具有廣闊的應用前景。目前，未見摻鋱三氟化釔YF₃:Tb³⁺綠色發光空心納米纖維的報道。

專利號為1975504的美國專利公開了一項有關靜電紡絲方法(electrospinning)的技術方案，該方法是制備連續的、具有宏觀長度的微納米纖維的一種有效方法，由Formhals于1934年首先提出。這一方法主要用來制備高分子納米纖維，其特征是使帶電的高分子溶液或熔體在靜電場中受靜電力的牽引而由噴嘴噴出，投向對面的接收屏，從而實現拉絲，然后，在常溫下溶劑蒸發，或者熔體冷卻到常溫而固化，得到微納米纖維。近10年來，在無機纖維制備技術領域出現了采用靜電紡絲方法制備無機化合物如氧化物納米纖維的技術方案，所述的氧化物包括TiO₂、ZrO₂、Y₂O₃、Y₂O₃:RE³⁺(RE³⁺＝Eu³⁺、Tb³⁺、Er³⁺、Yb³⁺/Er³⁺)、NiO、Co₃O₄、Mn₂O₃、Mn₃O₄、CuO、SiO₂、Al₂O₃、V₂O₅、ZnO、Nb₂O₅、MoO₃、CeO₂、LaMO₃(M＝Fe、Cr、Mn、Co、Ni、Al)、Y₃Al₅O₁₂、La₂Zr₂O₇等金屬氧化物和金屬復合氧化物。王進賢等使用單噴絲頭、采用靜電紡絲技術制備了稀土氟化物/稀土氟氧化物復合納米纖維[中國發明專利，授權號：ZL200810050959.0]；董相廷等采用靜電紡絲技術制備了摻銪Y₇O₆F₉納米纖維[中國發明專利，授權號：ZL201010550196.3]；王進賢等使用單噴絲頭、采用靜電紡絲技術制備了稀土三氟化物納米纖維[中國發明專利，授權號：ZL201010107993.4]；王策等使用單噴絲頭、采用靜電紡絲技術通過對R(CF₃CO₂)₃/PVP(R＝Eu，Ho)復合納米纖維進行熱處理，合成了ROF(R＝Eu，Ho)納米纖維[J.Nanosci.Nanotechno1.，2009，9(2)：1522-1525]。靜電紡絲方法能夠連續制備大長徑比微米纖維或者納米纖維。將靜電紡絲技術進行改進，采用同軸噴絲頭，將紡絲溶液分別注入到紡絲裝置的內管和外管中，當加高直流電壓時，內外管中的紡絲溶液同時被電場力拉出來，固化后形成同軸納米電纜，如果將該同軸納米電纜在空氣中高溫熱處理，除去高分子模板劑，也可以制備由無機氧化物構成的納米電纜或空心納米纖維，該技術即是同軸靜電紡絲技術。王策等用該技術制備了二氧化硅聚合物同軸納米纖維[高等學校化學學報，2005，26(5)：985-987]；董相廷等利用該技術制備了TiO₂SiO₂亞微米同軸電纜[化學學報，2007，65(23)：2675-2679]、ZnOSiO₂同軸納米電纜[無機化學學報，2010，26(1)，29-34]、Al₂O₃/SiO₂同軸超微電纜[硅酸鹽學報，2009，37(10)，1712-1717]；Han，et?al采用該技術制備了PU(Core)/PC(Shell)復合納米纖維[Polymer?composites，2006，10：381-386]；董相廷等利用該技術制備了TiO₂空心納米纖維[硅酸鹽學報，2007，35(10)，1302-1305]。目前，未見采用同軸靜電紡絲技術與氟化技術相結合制備YF₃:Tb³⁺綠色發光空心納米纖維的報道。