專利名稱：一種鉻摻雜氧化鋁片狀自組裝微球發(fā)光材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于納米結(jié)構(gòu)材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種片狀自組裝微球材料，具體涉及一種鉻摻雜氧化鋁片狀自組裝微球發(fā)光材料，本發(fā)明還涉及該片狀自組裝微球發(fā)光材料的制備方法。
背景技術(shù)：
納米結(jié)構(gòu)材料由于有著與其獨(dú)特結(jié)構(gòu)相關(guān)的特殊的物理和化學(xué)性能近年來受到可人們的廣泛關(guān)注，現(xiàn)已形成了制備納米結(jié)構(gòu)材料的多種方法，如溶膠-凝膠法、水熱法、 溶劑熱法、物理氣相沉積法和化學(xué)氣相沉積法等。用這些方法已經(jīng)成功的制備出了氧化鋅、 氧化銅/氧化亞銅、氧化鈦、氧化錫和各種金屬納米結(jié)構(gòu)材料。這些具有獨(dú)特微觀形貌的納米結(jié)構(gòu)材料表現(xiàn)出了許多特殊的光、電、磁和其它優(yōu)異的性能。氧化鋁由于具有高的比表面積、高的熱穩(wěn)定性和機(jī)械模量等特點(diǎn)而被廣泛的應(yīng)用于催化劑、催化劑載體和吸附劑等領(lǐng)域。另外，氧化鋁基的發(fā)光材料和陶瓷顏料等的性能又與其顆粒的微觀形貌息息相關(guān)。因此，摻雜氧化鋁納米結(jié)構(gòu)發(fā)光材料的制備方法研究對于氧化鋁和氧化鋁基功能材料的應(yīng)用和性能拓展將具有重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種鉻摻雜氧化鋁片狀自組裝微球發(fā)光材料，通過表面活性劑誘導(dǎo)的水熱法，選取的無機(jī)鋁(鋁源)、無機(jī)鉻鹽、十六烷基三甲基溴化銨(表面活性劑)、乙酸乙酯和醇(溶劑)等均價(jià)格低廉，制備出的片狀自組裝微球結(jié)構(gòu)的鉻摻雜氧化鋁粉體材料顆粒尺寸均一、可調(diào)，片狀自組裝單元厚度可控。本發(fā)明的另一目的是提供一種上述鉻摻氧化鋁片狀自組裝微球發(fā)光材料的制備方法。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種鉻摻雜氧化鋁片狀自組裝微球發(fā)光材料，由厚度可調(diào)控的片狀結(jié)構(gòu)自組裝而成，微球的粒徑尺寸均一，單分散性良好，微球的直徑為 0. 8 1.0 μ m，片狀自組裝結(jié)構(gòu)單元的厚度為10 20nm，組成該發(fā)光材料的成分為摩爾比為0.01 99. 99 0.1 99.9的氧化鋁和氧化鉻，并且當(dāng)激發(fā)波長為462nm時(shí)，該發(fā)光材料在696nm處出現(xiàn)特征輻射。本發(fā)明所采用的另一技術(shù)方案是，一種制備鉻摻雜氧化鋁片狀自組裝微球發(fā)光材料的方法，具體按照以下步驟實(shí)施，步驟1 配制摩爾濃度為0. 03mol/L的六水合三氯化鋁，0. 045mol/L的十六烷基三甲基溴化銨和1. Omol/L的NaOH的混合溶液，溶劑為去離子水和醇的混合溶劑，充分磁力攪拌至上述物質(zhì)全部溶解，得到無色透明溶液，然后向上述無色透明溶液中加入六水合三氯化鉻，其中鉻鹽和鋁鹽物質(zhì)的摩爾比為0.01 99. 99 0.1 99. 9，最后加入乙酸乙酯磁力攪拌30分鐘，得到無色透明液體；其中加入的乙酸乙酯與混合溶液的體積比為1 12;步驟2 將步驟1得到的混合溶液放入容積為IOOmL帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱釜中，置入MDS-8型多通量密閉微波化學(xué)工作站中進(jìn)行微波水熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度 120-200°C，反應(yīng)時(shí)間30 90分鐘，得到乳白色液體；步驟3 將步驟2得到的乳白色液體離心分離，并用去離子水和無水乙醇分別洗滌，然后將所得固體產(chǎn)物放入80°C的真空干燥箱中干燥M小時(shí)，得到白色粉末；步驟4:將步驟3得到的白色粉末置于馬弗爐中，在空氣氣氛中以rc/min的升溫速率升溫到500°C并維持2小時(shí)，隨后自然冷卻至室溫，制得鉻摻雜氧化鋁片狀自組裝微球發(fā)光材料。本發(fā)明的特征還在于，步驟1溶劑中所用的醇選用甲醇或正丁醇，且去離子水和醇的體積比為2 1 20 1。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明中所使用的微波水熱法被公認(rèn)為一種“綠色”化學(xué)合成方法，采用微波對體系均勻加熱，具有合成速度快、效率高和能耗低的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明中混合溶劑中醇的種類是影響鉻摻雜氧化鋁片狀自組裝微球的粒徑和片狀自組裝結(jié)構(gòu)單元厚度的關(guān)鍵因素，不同的醇的種類得到的鉻摻雜氧化鋁片狀自組裝微球的粒徑和片狀自組裝結(jié)構(gòu)單元厚度不同。本發(fā)明中的煅燒時(shí)間和升溫速率會(huì)影響片鉻摻雜氧化鋁片狀自組裝微球的完整性，過長的煅燒時(shí)間和過快的升溫速率會(huì)導(dǎo)致鉻摻雜氧化鋁片狀自組裝微球的微觀形貌受到破壞。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例一制得的鉻摻雜氧化鋁片狀自組裝微球發(fā)光材料的掃描電鏡照片，其中，a是放大5000倍的掃描電鏡照片，b是放大10000倍的掃描電鏡照片；c是放大30000倍的掃描電鏡照片；d是放大50000倍的掃描電鏡照片；圖2是本發(fā)明實(shí)施例二制得的鉻摻雜氧化鋁片狀自組裝微球發(fā)光材料的掃描電鏡照片，其中，a是放大10000倍的掃描電鏡照片，b是放大30000倍的掃描電鏡照片；圖3是本發(fā)明實(shí)施例三制得的鉻摻雜氧化鋁片狀自組裝微球發(fā)光材料的熒光光譜圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。本發(fā)明鉻摻雜氧化鋁片狀自組裝微球發(fā)光材料，由厚度可調(diào)控的片狀結(jié)構(gòu)自組裝而成，微球的粒徑尺寸均一，單分散性良好，微球的直徑為0. 8 1. 0 μ m，片狀自組裝結(jié)構(gòu)單元的厚度為10 20nm，其特征為組成該纖維材料的成分為氧化鋁99. 9 99. 99wt%, 氧化鉻0. 01 0. Iwt %。并且當(dāng)激發(fā)波長為462nm時(shí)，該鉻摻雜氧化鋁片狀自組裝微球在 696nm處出現(xiàn)特征輻射。本發(fā)明制備鉻摻雜氧化鋁片狀自組裝微球發(fā)光材料的方法，具體按照以下步驟進(jìn)行步驟1 配制摩爾濃度為0. 03mol/L的Al (NO3) 3 · 9H20,0. 045mol/L的十六烷基三甲基溴化銨和1. Omol/L的NaOH的混合溶液30mL，溶劑為去離子水和醇的混合溶劑，充分磁力攪拌至上述物質(zhì)全部溶解，得到無色透明溶液。然后向該混合溶液中加入六水合三氯化鉻，其中鉻鹽和鋁鹽物質(zhì)的摩爾比為0.01 99. 99 0.1 99. 9，最后加入2. 75mL的乙酸乙酯磁力攪拌30分鐘，得到無色透明液體；步驟2 取步驟1中所得到的混合溶液30mL加入容積為IOOmL帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱釜中，放入MDS-8型多通量密閉微波化學(xué)工作站中進(jìn)行微波水熱反應(yīng)。反應(yīng)溫度 120-160°C，反應(yīng)時(shí)間30 90分鐘，得到乳白色液體；步驟3 將步驟2中所得乳白色液體離心分離，并用去離子水和無水乙醇分別洗滌數(shù)次，然后將所得固體產(chǎn)物放入80°C的真空干燥箱中干燥M小時(shí)，得到白色粉末；步驟4 將步驟3中所得到的白色粉末置于馬弗爐中，在空氣氣氛中以rC/min的升溫速率升溫到500°C并維持2小時(shí)，隨后自然冷卻至室溫，即可制得鉻摻雜氧化鋁片狀自組裝微球發(fā)光材料。其中步驟1中混合溶劑中所用的醇可以是甲醇和正丁醇，且去離子水水和醇的體積比為2 1 20 1。實(shí)施例1將0. 22g的AlCl3 ·6Η20，0. 5g的十六烷基三甲基溴化銨和1. 2g的NaOH依次在攪拌狀態(tài)下溶于30mL去離子水和甲醇體積比為2 1的混合溶劑中，充分磁力攪拌至上述物質(zhì)全部溶解，得到一無色透明溶液。然后向該混合溶液中加入2. 4mg的CrCl3 · 6H20，最后加入2. 75mL的乙酸乙酯并磁力攪拌30分鐘至混合均勻。最后將上述混合溶液加入IOOmL 帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱釜中，放入MDS-8型多通量密閉微波化學(xué)工作站中進(jìn)行微波水熱反應(yīng)。反應(yīng)溫度160°C，反應(yīng)時(shí)間30分鐘。水熱反應(yīng)結(jié)束后，將水熱釜冷卻至室溫，收集水熱釜中的白色產(chǎn)物并用去離子水和無水乙醇分別洗滌數(shù)次，然后將產(chǎn)物的真空干燥箱中 80°C干燥M小時(shí)，得到一白色粉末。將上述白色粉末置于馬弗爐中，在空氣氣氛中以1°C/ min的升溫速率升溫到500°C并維持2小時(shí)，隨后自然冷卻至室溫，即可制得鉻摻雜氧化鋁片狀自組裝微球。圖1為所制備的鉻摻雜氧化鋁片狀自組裝微球掃描電鏡照片，從圖中可以看出，所制備的鉻摻雜氧化鋁片狀自組裝微球的粒徑尺寸均一，單分散性良好，微球的直徑為1.0 μ m，片狀自組裝結(jié)構(gòu)單元的厚度為20nm。實(shí)施例2將0. 22g的AlCl3 ·6Η20，0. 5mol/L的十六烷基三甲基溴化銨和1. 2g的NaOH依次在攪拌狀態(tài)下溶于30mL去離子水和正丁醇體積比為20 1的混合溶劑中，充分磁力攪拌至上述物質(zhì)全部溶解，得到一無色透明溶液。然后向該混合溶液中加入的CrCl3 ·6Η20， 最后加入2. 75mL的乙酸乙酯并磁力攪拌30分鐘至混合均勻。最后將上述混合溶液加入 IOOmL帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱釜中，放入MDS-8型多通量密閉微波化學(xué)工作站中進(jìn)行微波水熱反應(yīng)。反應(yīng)溫度120°C，反應(yīng)時(shí)間90分鐘。水熱反應(yīng)結(jié)束后，將水熱釜冷卻至室溫， 收集水熱釜中的白色產(chǎn)物并用去離子水和無水乙醇分別洗滌數(shù)次，然后將產(chǎn)物的真空干燥箱中80°C干燥M小時(shí)，得到一白色粉末。將上述白色粉末置于馬弗爐中，在空氣氣氛中以 I0C /min的升溫速率升溫到500°C并維持2小時(shí)，隨后自然冷卻至室溫，即可制得鉻摻雜氧化鋁片狀自組裝微球。圖2為所制備的鉻摻雜氧化鋁片狀自組裝微球透射電鏡照片。從圖中可以看出，所制備的鉻摻雜氧化鋁微球由明顯的片狀結(jié)構(gòu)單元組裝而成。實(shí)施例3將0. 22mol/L的AlCl3 · 6H20,0. 5mol/L的十六烷基三甲基溴化銨和1. 2g的NaOH依次在攪拌狀態(tài)下溶于30mL去離子水和甲醇體積比為5 1的混合溶劑中，充分磁力攪拌至上述物質(zhì)全部溶解，得到一無色透明溶液。然后向該混合溶液中加入2. ^ig的 CrCl3 · 6H20，最后加入2. 75mL的乙酸乙酯并磁力攪拌30分鐘至混合均勻。最后將上述混合溶液加入IOOmL帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱釜中，放入MDS-8型多通量密閉微波化學(xué)工作站中進(jìn)行微波水熱反應(yīng)。反應(yīng)溫度140°C，反應(yīng)時(shí)間60分鐘。水熱反應(yīng)結(jié)束后，將水熱釜冷卻至室溫，收集水熱釜中的白色產(chǎn)物并用去離子水和無水乙醇分別洗滌數(shù)次，然后將產(chǎn)物的真空干燥箱中80°C干燥M小時(shí)，得到一白色粉末。將上述白色粉末置于馬弗爐中，在空氣氣氛中以1°C /min的升溫速率升溫到500°C并維持2小時(shí)，隨后自然冷卻至室溫，即可制得鉻摻雜氧化鋁片狀自組裝微球。圖3為所制備的鉻摻雜氧化鋁片狀自組裝微球當(dāng)激發(fā)波長為462nm時(shí)的熒光光譜圖。從圖中可以看出，當(dāng)激發(fā)波長為492nm時(shí)，所制備的鉻摻雜氧化鋁微球發(fā)光材料在696nm處出現(xiàn)一明顯的紅色特征輻射。實(shí)施例4將0. 22g的AlCl3 ·6Η20，0. 5mol/L的十六烷基三甲基溴化銨和1. 2g的NaOH依次在攪拌狀態(tài)下溶于30mL去離子水和正丁醇體積比為10 1的混合溶劑中，充分磁力攪拌至上述物質(zhì)全部溶解，得到一無色透明溶液。然后向該混合溶液中加入12mg的CrCl3 ·6Η20， 最后加入2. 75mL的乙酸乙酯并磁力攪拌30分鐘至混合均勻。最后將上述混合溶液加入 IOOmL帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱釜中，放入MDS-8型多通量密閉微波化學(xué)工作站中進(jìn)行微波水熱反應(yīng)。反應(yīng)溫度140°C，反應(yīng)時(shí)間30分鐘。水熱反應(yīng)結(jié)束后，將水熱釜冷卻至室溫， 收集水熱釜中的白色產(chǎn)物并用去離子水和無水乙醇分別洗滌數(shù)次，然后將產(chǎn)物的真空干燥箱中80°C干燥M小時(shí)，得到一白色粉末。將上述白色粉末置于馬弗爐中，在空氣氣氛中以 I0C /min的升溫速率升溫到500°C并維持2小時(shí)，隨后自然冷卻至室溫，即可制得鉻摻雜氧化鋁片狀自組裝微球。
權(quán)利要求
1.一種鉻摻雜氧化鋁片狀自組裝微球發(fā)光材料，其特征在于，由厚度可調(diào)控的片狀結(jié)構(gòu)自組裝而成，微球的粒徑尺寸均一，單分散性良好，微球的直徑為0. 8 1. 0 μ m，片狀自組裝結(jié)構(gòu)單元的厚度為10 20nm，組成該發(fā)光材料的成分為摩爾比為0. 01 99. 99 0.1 99. 9的氧化鋁和氧化鉻，并且當(dāng)激發(fā)波長為462nm時(shí)，該發(fā)光材料在696nm處出現(xiàn)特征輻射。
2.一種制備權(quán)利要求1所述的鉻摻雜氧化鋁片狀自組裝微球發(fā)光材料的方法，其特征在于，制備得到的發(fā)光材料，由厚度可調(diào)控的片狀結(jié)構(gòu)自組裝而成，微球的粒徑尺寸均一， 單分散性良好，微球的直徑為0. 8 1. 0 μ m，片狀自組裝結(jié)構(gòu)單元的厚度為10 20nm，組成該發(fā)光材料的成分為摩爾比為0.01 99. 99 0.1 99. 9的氧化鋁和氧化鉻，并且當(dāng)激發(fā)波長為462nm時(shí)，該發(fā)光材料在696nm處出現(xiàn)特征輻射；具體按照以下步驟實(shí)施，步驟1 配制摩爾濃度為0. 03mol/L的六水合三氯化鋁，0. 045mol/L的十六烷基三甲基溴化銨和1. Omol/L的NaOH的混合溶液，溶劑為去離子水和醇的混合溶劑，充分磁力攪拌至上述物質(zhì)全部溶解，得到無色透明溶液，然后向上述無色透明溶液中加入六水合三氯化鉻， 其中鉻鹽和鋁鹽物質(zhì)的摩爾比為0.01 99. 99 0.1 99. 9，最后加入乙酸乙酯磁力攪拌 30分鐘，得到無色透明液體；其中加入的乙酸乙酯與混合溶液的體積比為1 12;步驟2 將步驟1得到的混合溶液放入容積為IOOmL帶有聚四氟乙烯內(nèi)襯的水熱釜中， 置入MDS-8型多通量密閉微波化學(xué)工作站中進(jìn)行微波水熱反應(yīng)，反應(yīng)溫度120-200°C，反應(yīng)時(shí)間30 90分鐘，得到乳白色液體；步驟3 將步驟2得到的乳白色液體離心分離，并用去離子水和無水乙醇分別洗滌，然后將所得固體產(chǎn)物放入80°C的真空干燥箱中干燥M小時(shí)，得到白色粉末；步驟4 將步驟3得到的白色粉末置于馬弗爐中，在空氣氣氛中以1°C /min的升溫速率升溫到500°C并維持2小時(shí)，隨后自然冷卻至室溫，制得鉻摻雜氧化鋁片狀自組裝微球發(fā)光材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備鉻摻雜氧化鋁片狀自組裝微球發(fā)光材料的方法，其特征在于，所述的步驟1溶劑中所用的醇選用甲醇或正丁醇，且去離子水和醇的體積比為 2 1 20 1。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種鉻摻雜氧化鋁片狀自組裝微球發(fā)光材料及其制備方法，該微球由厚度可調(diào)控的片狀結(jié)構(gòu)自組裝而成，微球的粒徑尺寸均一，單分散性良好，微球的直徑為0.8～1.0μm，片狀自組裝結(jié)構(gòu)單元的厚度為10～20nm，其特征為組成該纖維材料的成分為氧化鋁和氧化鉻的摩爾比為0.01∶99.99～0.1∶99.9。并且當(dāng)激發(fā)波長為462nm時(shí)，該鉻摻雜氧化鋁片狀自組裝微球在696nm處出現(xiàn)特征輻射。通過簡單的調(diào)節(jié)溶劑的種類和比例，可以對產(chǎn)物的粒徑和片狀自組裝單元的厚度進(jìn)行有效調(diào)控。而其發(fā)光性能使得其在熒光材料等方面具有較大的應(yīng)用價(jià)值。本發(fā)明制備方法工藝簡單、操作安全，且成本低。
文檔編號C09K11/68GK102367382SQ20111030075
公開日2012年3月7日 申請日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月14日
發(fā)明者何選盟, 劉輝, 朱振峰, 李軍奇, 李廣軍 申請人:陜西科技大學(xué)