專利名稱：一種稀土氟化物納米粒子的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及納米粒子的制備方法，特別是一種稀土氟化物納米粒子的制備方法。
背景技術(shù)：
稀土氟化物納米材料在發(fā)光、醫(yī)藥、生物、潤(rùn)滑等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。目前已經(jīng)發(fā)展了多種合成氟化物納米粒子的方法。例如，Jan W.Stouwdam等人2002年在《Nano Letter》上發(fā)表了以雙十八烷基二硫代磷酸銨作為配體的液相方法合成摻雜的氟化鑭納米粒子。產(chǎn)物尺寸、形貌并不均一。2004年衣光舜等人在《Nano Letter》上報(bào)道了通過(guò)EDTA配位的稀土離子與氟化鈉反應(yīng)來(lái)制備Yb，Er摻雜的NaYF4納米晶。該方法雖能在一定范圍內(nèi)控制納米晶的尺寸，但適用面較窄，不適于制備其它稀土氟化物。2005年在《Inorg.Chem.》雜志上，李亞棟小組報(bào)道了利用水熱技術(shù)合成一系列稀土氟化物，該方法能夠制備單分散的納米粒子，但是過(guò)程中是用的是揮發(fā)性有機(jī)溶劑環(huán)己胺，另外，此方法所得到的產(chǎn)品產(chǎn)量也很小。張亞文等人陸續(xù)在《J.Am.Chem.Soc.》、《Chem.Eur.J.》上報(bào)道了利用[RE(CF3COO)3]作為單源前驅(qū)體，在油酸，油酰胺，1-18烯混合體系中合成系列稀土氟化物的工作，該方法得到的稀土氟化物具有很好的分散性和結(jié)晶度。但是前驅(qū)體的制備較復(fù)雜，且反應(yīng)條件苛刻。
綜上所述，目前所報(bào)道的合成稀土氟化物的方法，大多使用揮發(fā)性有機(jī)溶劑，且反應(yīng)條件較為苛刻，且存在形貌不均一，產(chǎn)量較低等問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種稀土氟化物納米粒子的制備方法。
本發(fā)明提供的一種稀土氟化物納米粒子的制備方法，能大量制備形貌均一的稀土氟化物納米粒子，是稀土離子在醇、離子液體的混合體系中反應(yīng)，利用離子液體水解產(chǎn)生氟離子，得到稀土氟化物納米粒子。
本發(fā)明的步驟和條件是先將稀土化合物溶于醇中，稀土化合物的濃度為0.02-0.3g/mL，然后將該醇溶液加入到離子液體中，醇溶液和離子液體的體積比為1∶0.1-100，將混合液攪拌均勻后，加入到不銹鋼耐壓反應(yīng)釜中，在50-200℃下反應(yīng)5-20小時(shí)后，用3倍反應(yīng)液體積的無(wú)水乙醇稀釋反應(yīng)液，離心分離，用無(wú)水乙醇洗滌，干燥得到稀土氟化物納米粒子；所述的稀土化合物為含有鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿或釔的稀土化合物；所述的離子液體陽(yáng)離子部分為1-乙基-3-甲基咪唑，1-丁基-3-甲基咪唑，1-己基-3-3甲基咪唑或1-辛基-3-甲基咪唑；所述離子液體的陰離子部分為，四氟硼酸根離子或六氟磷酸根離子所用的醇為無(wú)水甲醇或無(wú)水乙醇。
本發(fā)明采用簡(jiǎn)單的稀土醇溶液和含氟離子液體為原料，在離子液體體系中進(jìn)行反應(yīng)，能大量制備所述的形貌均一的稀土氟化物納米粒子。制備的納米粒子的粒徑為50-200納米。在生物，催化，潤(rùn)滑，分析，光學(xué)等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。本方法操作簡(jiǎn)單，設(shè)備簡(jiǎn)易，產(chǎn)率高，產(chǎn)量大，反應(yīng)及樣品處理過(guò)程綠色、環(huán)境友好。


圖1為實(shí)施例1所制備的三氟化鈰的SEM照片。
圖2為實(shí)施例2所制備的三氟化鑭的SEM照片。
圖3為實(shí)施例4所制備的三氟化釹的SEM照片。
圖4為實(shí)施例1所制備的三氟化鈰的X射線粉末衍射圖。
圖5為實(shí)施例2所制備的三氟化鑭的X射線粉末衍射圖。
圖6為實(shí)施例3所制備的三氟化鐠的X射線粉末衍射圖。
圖7為實(shí)施例4所制備的三氟化釹的X射線粉末衍射圖。
圖8為實(shí)施例5所制備的三氟化釤的X射線粉末衍射圖。
圖9為實(shí)施例6所制備的三氟化銪的X射線粉末衍射圖。
圖10為實(shí)施例11所制備的三氟化鉺的X射線粉末衍射圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1取1mL 0.3g/mL硝酸鈰乙醇溶液，加入到10mL 1-辛基-3-甲基-六氟磷酸鹽中，將混合液攪拌均勻后，加入到18mL的不銹鋼耐壓反應(yīng)釜中，在50℃反應(yīng)10小時(shí)，用3倍反應(yīng)液體積的無(wú)水乙醇稀釋反應(yīng)液，離心分離產(chǎn)物，用無(wú)水乙醇洗滌，干燥，得到一種稀土氟化物納米粒子。XRD圖譜確定該產(chǎn)物為三氟化鈰。SEM觀察所得產(chǎn)物為圓片狀納米粒子，尺寸均勻，直徑在200納米左右，厚度20納米左右。
實(shí)施例2取3mL 0.02g/mL硝酸鑭乙醇溶液，加入到15mL 1-己基-3-甲基-六氟磷酸鹽中，將混合液攪拌均勻后，加入到18mL的不銹鋼耐壓反應(yīng)釜中，在70℃反應(yīng)12小時(shí)，用3倍反應(yīng)液體積的無(wú)水乙醇稀釋反應(yīng)液，離心分離產(chǎn)物，用無(wú)水乙醇洗滌，干燥，得到一種稀土氟化物納米粒子。XRD圖譜確定該產(chǎn)物為三氟化鑭。SEM觀察產(chǎn)物為圓片狀粒子，直徑在50-100納米左右，厚度10納米左右。
實(shí)施例3取2mL 0.1g/mL硝酸鐠乙醇溶液，加入到10mL 1-丁基-3-甲基-六氟磷酸鹽中，將混合液攪拌均勻后，加入到18mL的不銹鋼耐壓反應(yīng)釜中，在50℃反應(yīng)10小時(shí)，用3倍反應(yīng)液體積的無(wú)水乙醇稀釋反應(yīng)液，離心分離產(chǎn)物，用無(wú)水乙醇洗滌，干燥，得到一種稀土氟化物納米粒子。XRD圖譜確定該產(chǎn)物為三氟化鐠。SEM觀察產(chǎn)物為圓片狀粒子，直徑在150納米左右。
實(shí)施例4取0.2mL 0.25g/mL硝酸釹乙醇溶液，加入到20mL 1-乙基-3-甲基-六氟磷酸鹽中，將混合液攪拌均勻后，加入到18mL的不銹鋼耐壓反應(yīng)釜中，在80℃反應(yīng)10小時(shí)，用3倍反應(yīng)液體積的無(wú)水乙醇稀釋反應(yīng)液，離心分離產(chǎn)物，用無(wú)水乙醇洗滌，干燥，得到一種稀土氟化物納米粒子。XRD圖譜確定該產(chǎn)物為三氟化釹。SEM觀察產(chǎn)物為圓片狀粒子，直徑在150納米左右，厚度20-30納米。
實(shí)施例5取1mL 0.1g/mL硝酸釤乙醇溶液，取該溶液加入到10mL 1-辛基-3-甲基-六氟磷酸鹽中，將混合液攪拌均勻后，加入到18mL的不銹鋼耐壓反應(yīng)釜中，在100℃反應(yīng)10小時(shí)，用3倍反應(yīng)液體積的無(wú)水乙醇稀釋反應(yīng)液，離心分離產(chǎn)物，用無(wú)水乙醇洗滌，干燥，得到一種稀土氟化物納米粒子。XRD圖譜確定該產(chǎn)物為三氟化釤。
實(shí)施例6取0.8mL 0.1g/mL硝酸銪乙醇溶液，加入到15mL 1-辛基-3-甲基-六氟磷酸鹽中，將混合液攪拌均勻后，加入到18mL的不銹鋼耐壓反應(yīng)釜中，在70℃反應(yīng)20小時(shí)，用3倍反應(yīng)液體積的無(wú)水乙醇稀釋反應(yīng)液，離心分離產(chǎn)物，用無(wú)水乙醇洗滌，干燥，得到白色產(chǎn)物。XRD圖譜確定該產(chǎn)物為三氟化銪。
實(shí)施例7取2mL 0.1g/mL硝酸釓乙醇溶液，加入到10mL 1-辛基-3-甲基-六氟磷酸鹽中，將混合液攪拌均勻后，加入到18mL的不銹鋼耐壓反應(yīng)釜中，在50℃反應(yīng)10小時(shí)，用3倍反應(yīng)液體積的無(wú)水乙醇稀釋反應(yīng)液，離心分離產(chǎn)物，用無(wú)水乙醇洗滌，干燥，得到一種稀土氟化物納米粒子。XRD圖譜確定該產(chǎn)物為三氟化釓。
實(shí)施例8
取1mL 0.12g/mL硝酸鋱乙醇溶液，取該溶液加入到10mL 1-辛基-3-甲基-六氟磷酸鹽中，將混合液攪拌均勻后，加入到18mL的不銹鋼耐壓反應(yīng)釜中，在90℃反應(yīng)20小時(shí)，用3倍反應(yīng)液體積的無(wú)水乙醇稀釋反應(yīng)液，離心分離產(chǎn)物，用無(wú)水乙醇洗滌，干燥，得到一種稀土氟化物納米粒子。XRD圖譜確定該產(chǎn)物為三氟化鋱。
實(shí)施例9取3mL 0.1g/mL硝酸鏑乙醇溶液，加入到15mL 1-辛基-3-甲基-六氟磷酸鹽中，將混合液攪拌均勻后，加入到18mL的不銹鋼耐壓反應(yīng)釜中，在50℃反應(yīng)10小時(shí)，用3倍反應(yīng)液體積的無(wú)水乙醇稀釋反應(yīng)液，離心分離產(chǎn)物，用無(wú)水乙醇洗滌，干燥，得到一種稀土氟化物納米粒子。XRD圖譜確定該產(chǎn)物為三氟化鏑。
實(shí)施例10取2mL 0.1g/mL硝酸鈥乙醇溶液，加入到10mL 1-辛基-3-甲基-四氟硼酸鹽中，將混合液攪拌均勻后，加入到18mL的不銹鋼耐壓反應(yīng)釜中，在80℃反應(yīng)16小時(shí)，用無(wú)3倍反應(yīng)液體積的無(wú)水乙醇稀釋反應(yīng)液，離心分離產(chǎn)物，用無(wú)水乙醇洗滌，干燥，得到淡黃色產(chǎn)物。XRD圖譜確定該產(chǎn)物為三氟化鈥。
實(shí)施例11取2mL 0.1g/mL硝酸鉺乙醇溶液，加入到10mL 1-己基-3-甲基-六氟磷酸鹽中，將混合液攪拌均勻后，加入到18mL的不銹鋼耐壓反應(yīng)釜中，在80℃反應(yīng)10小時(shí)，用3倍反應(yīng)液體積的無(wú)水乙醇稀釋反應(yīng)液，離心分離產(chǎn)物，用無(wú)水乙醇洗滌，干燥，得到一種稀土氟化物納米粒子。XRD圖譜確定該產(chǎn)物為三氟化鉺。
實(shí)施例12取1mL 0.1g/mL硝酸銩乙醇溶液，加入到10mL 1-丁基-3-甲基-四氟硼酸鹽中，將混合液攪拌均勻后，加入到18mL的不銹鋼耐壓反應(yīng)釜中，在80℃反應(yīng)10小時(shí)，用3倍反應(yīng)液體積的無(wú)水乙醇稀釋反應(yīng)液，離心分離產(chǎn)物，用無(wú)水乙醇洗滌，干燥，得到淡黃色產(chǎn)物。XRD圖譜確定該產(chǎn)物為三氟化銩。
實(shí)施例13取0.6mL 0.1g/mL硝酸鐿乙醇溶液，加入到10mL 1-辛基-3-甲基-六氟磷酸鹽中，將混合液攪拌均勻后，加入到18mL的不銹鋼耐壓反應(yīng)釜中，在50℃反應(yīng)10小時(shí)，用3倍反應(yīng)液體積的無(wú)水乙醇稀釋反應(yīng)液，離心分離產(chǎn)物，用無(wú)水乙醇洗滌，干燥，得到一種稀土氟化物納米粒子。XRD圖譜確定該產(chǎn)物為三氟化鐿。
實(shí)施例14取0.8mL 0.1g/mL硝酸釔甲醇溶液，加入到10mL 1-辛基-3-甲基-六氟磷酸鹽中，將混合液攪拌均勻后，加入到18mL的不銹鋼耐壓反應(yīng)釜中，在80℃反應(yīng)10小時(shí)，用3倍反應(yīng)液體積的無(wú)水乙醇稀釋反應(yīng)液，離心分離產(chǎn)物，用無(wú)水乙醇洗滌，干燥，得到一種稀土氟化物納米粒子。XRD圖譜確定該產(chǎn)物為三氟化釔。
事實(shí)例15取10mL 0.02g/mL硝酸鈰乙醇溶液，加入1mL 1-辛基-3-甲基-六氟磷酸鹽，將混合液攪拌均勻后，加入到18mL的不銹鋼耐壓反應(yīng)釜中，在200℃反應(yīng)10小時(shí)，用3倍反應(yīng)液體積的無(wú)水乙醇稀釋反應(yīng)液，離心分離產(chǎn)物，用無(wú)水乙醇洗滌，干燥，得到一種稀土氟化物納米粒子。XRD圖譜確定該產(chǎn)物為三氟化鈰。
權(quán)利要求
1.一種稀土氟化物納米粒子的制備方法，其特征在于，步驟和條件是先將稀土化合物溶于醇中，稀土化合物的濃度為0.02-0.3g/mL，然后將該醇溶液加入到離子液體中，醇溶液和離子液體的體積比為1∶0.1-100，將混合液攪拌均勻后，加入到不銹鋼耐壓反應(yīng)釜中，在50-200℃下反應(yīng)5-20小時(shí)后，用3倍反應(yīng)液體積的無(wú)水乙醇稀釋反應(yīng)液，離心分離，用無(wú)水乙醇洗滌，干燥，得到稀土氟化物納米粒子；所述的稀土化合物為含有鑭、鈰、鐠、釹、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿或釔的稀土化合物；所述的離子液體陽(yáng)離子部分為1-乙基-3-甲基咪唑，1-丁基-3-甲基咪唑，1-己基-3-3甲基咪唑或1-辛基-3-甲基咪唑；所述離子液體的陰離子部分為，四氟硼酸根離子或六氟磷酸根離子；所用的醇為無(wú)水甲醇或無(wú)水乙醇。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種稀土氟化物納米粒子的制備方法。該方法是將稀土化合物的醇溶液分散到含氟離子液體中，在加熱的條件下使離子液體分解產(chǎn)生氟離子與稀土離子結(jié)合，能大量制備所述的形貌均一的稀土氟化物納米粒子。制備的納米粒子的粒徑為50－200納米。在生物，催化，潤(rùn)滑，分析，光學(xué)等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。本發(fā)明在綠色溶劑體系完成反應(yīng)，且反應(yīng)后離子液體可回收，克服了使用傳統(tǒng)有機(jī)溶劑帶來(lái)的環(huán)境影響，環(huán)境友好。
文檔編號(hào)C01F17/00GK101066775SQ200710055518
公開(kāi)日2007年11月7日 申請(qǐng)日期2007年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月12日
發(fā)明者陳繼, 張弨 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所