[發明專利]一種稀土摻雜聚磷酸鹽納米晶體的制備方法

有效

• 申請號: 201210425409.9
• 申請日: 2012-10-29
• 公開（公告）號: CN102923682A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 韋瑋;彭波;崔曉霞;王中躍
• 申請（專利權）人: 中國科學院西安光學精密機械研究所
• 主分類號: C01B25/38
• 分類號: C01B25/38;B82Y30/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標代理有限公司 61211
• 代理人: 陳廣民

技術領域

本發明屬光學材料技術領域，具體涉及一種稀土摻雜聚磷酸鹽納米晶體的制備方法。

背景技術

稀土摻雜聚磷酸鹽晶體作為一種重要的自激活晶體，由于具有較高的摻雜濃度、低的猝滅率以及大的發射截面而被用于高能激光系統。

目前應用于激光器的聚磷酸鹽晶體主要采用高溫提拉法制備，因為稀土聚磷酸鹽結構復雜、生長條件苛刻(高溫、黃/鉑金坩堝)、生長周期長，所以很難生長出大塊的晶體，同時，由于晶體激光材料本身容易產生損傷，在高重復頻率和高能量激光系統中，難以解決熱積累和熱損傷的問題，以致到目前為止都沒有得到廣泛的應用。

隨著納米技術的發展和稀土納米材料特有的光學性能，將這種增益材料做成納米晶，將會大大拓展該材料的應用領域。在四磷酸鹽納米晶體的研究中，僅有波蘭的W.Strek研究小組有過相關報道(Inorg.Chem.2011，50，1321-1330)。但是，他們采用的制備方法均是在高溫(400～500℃)熱處理條件下實現，由于反應溫度較高，所獲得的納米材料極易發生團聚，從而限制該材料在光學領域中的應用。在國內，關于聚磷酸鹽納米晶的制備研究仍是空白。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提出一種稀土摻雜聚磷酸鹽納米晶體的制備方法。

本發明具體技術解決方案如下：

一種稀土摻雜聚磷酸鹽納米晶體的制備方法，其特殊之處在于：具體制備方法如下：

1)將原料加入到玻碳坩堝中混合均勻，攪拌條件下在200～250℃反應10～24h；

其中，所述原料是稀土氧化物、堿金屬鹽和磷酸，磷酸的質量分數為85％以上，稀土氧化物、堿金屬鹽和磷酸之間的摩爾比是1∶(3～8.5)∶(100～450)；或者所述原料是稀土氧化物和磷酸，磷酸的質量分數為85％以上，稀土氧化物和磷酸之間的摩爾比是1∶(100～450)；

2)將步驟1)中的反應體系的溫度升高至320～350℃，攪拌條件下反應3～8h后，對產物進行離心獲得沉淀，然后洗滌該沉淀，獲得稀土摻雜聚磷酸鹽納米晶體；

其中，該步驟中攪拌條件下反應3～8h后，將會有沉淀析出，該沉淀即為稀土摻雜聚磷酸鹽納米晶體，本發明為了獲得更多的沉淀，在攪拌條件下反應3～8h后，還對產物進行了離心分離。

上述方法還包括步驟3)：對步驟2)所得到的稀土摻雜聚磷酸鹽納米晶體均勻分散到無水乙醇中形成分散液，再將該分散液轉移至反應釜中進行水熱反應，160～190℃下反應8～12h，對反應后的混合液進行離心，對經過離心后獲得的沉淀進行洗滌、真空干燥，得到最終產物。

上述步驟1)中稀土氧化物為鐠、釹、釤、銪、鈥、鉺、銩、鐿、鋱、鏑、鑭、釔氧化物中的一種或兩種；堿金屬鹽為鋰、鈉、鉀的碳酸鹽、偏磷酸鹽、硝酸鹽、氯化物中的一種。

上述步驟2)中對步驟1)的反應體系是以15℃/min升溫速度升溫的，將產物在轉速5000～10000rpm/min下進行離心分離5～10min獲得沉淀；然后依次用80～100℃的去離子水、0.1mol/L稀硝酸、去離子水、無水乙醇對沉淀進行洗滌，每個步驟重復三次；或者依次用80～100℃的去離子水、去離子水、無水乙醇對沉淀進行洗滌，每個步驟重復三次；或者依次用去離子水、無水乙醇洗滌對沉淀進行洗滌，每個步驟重復三次。

上述步驟2)中是依次用80～100℃的去離子水、0.1mol/L稀硝酸、去離子水、無水乙醇對沉淀進行洗滌的，每個步驟重復三次。

上述步驟3)中反應釜的填充度為60～80％，將反應后的混合液在轉速5000～10000rpm/min下進行離心分離5～10min，對經過離心后獲得的沉淀用無水乙醇洗滌三次后，70℃下真空干燥兩天。

上述步驟3)中反應釜的填充度為80％。

上述所述原料是稀土氧化物、堿金屬鹽和磷酸，稀土氧化物、堿金屬鹽和磷酸之間的摩爾比是1∶(3～8.5)∶(100～450)，制備得到的稀土摻雜聚磷酸鹽納米晶體的化學式為MA_1～xB_x(PO₃)₄；

或者所述原料是稀土氧化物和磷酸，稀土氧化物和磷酸之間的摩爾比是1∶(100～450)，制備得到的稀土摻雜聚磷酸鹽納米晶體的化學式為A_1～xB_xP₅O₁₄；