ACMP 凝聚态物理的进步 1687 - 8124 1687 - 8108 Hindawi出版公司 673945年 10.1155 / 2013/673945 673945年 研究文章 一个老掉牙的合成及光学性质Bundle-Shaped TbPO 4·H 2纳米棒阿 悦 丹 1、2 罗 温 2 陆 魏 3 王 Ruiyong 1 李 Chunyang 2 常 家中 2 王 Zhenling 2 郝 建华 1 化学与分子工程学院 郑州大学 郑州450001 中国 zzu.edu.cn 2 稀土功能材料重点实验室和应用程序 周口师范大学 周口466001 中国 zknu.edu.cn 3 应用物理与材料研究中心 香港理工大学 香港 polyu.edu.hk 2013年 18 12 2013年 2013年 14 11 2013年 01 12 2013年 2013年 版权©2013丹悦et al。 这是一个开放的文章在知识共享归属许可下发布的,它允许无限制的使用,分布和繁殖在任何媒介,提供最初的工作是正确的引用。

Bundle-shaped TbPO4·H2O纳米棒已经由简单水热技术和XRD, SEM, TEM,紫外可见漫反射光谱(DRS),光致发光(PL)光谱,和一生。结果表明,获得的样本TbPO六角结构4·H2O和由纳米棒束是由许多单结晶纳米棒的直径45纳米,长度为2.3 μm。单一晶体的成长奈米棒沿(001)面方向。在紫外线照射下,TbPO4·H2O纳米棒束表现出亮绿色排放对应 D 5 4 → F 7 J ( J = 6、5 , 4、3 )转换的结核病3 +离子,一生的决心是0.24毫秒。

 1。介绍

近年来,无机纳米结构与明确的形状和大小的问题已引起越来越多的关注,因为他们独特的大小和shape-dependent属性( 1- - - - - - 3]。在各种各样的纳米材料,镧系元素分析(LnPO4),统一尺寸和各种形态已经由一些温和的和可控的方法( 4, 5),引起了极大的兴趣,因为其独特的属性包括水溶性很低(溶度积常数, p K 索尔 = 25 - - - - - - 27 )[ 6),热稳定性高,折射率高,发光效率高( 7, 8]。这些材料被用作活性成分在荧光粉等广泛应用,激光主机,和优越性 9- - - - - - 12]。化学和光学特性的一维(1 d) LnPO4纳米结构(例如,CePO4:结核病3 +急切的纳米线,说道4纳米棒,CePO4peanut-liked纳米结构等)可以成功定制,使这些材料有明显的潜在的应用在制造下一代的信息存储、光电、传感设备和纳米设备( 13- - - - - - 15]。

作为一种重要的镧系元素的磷酸盐,TbPO4一直在调查主要关注其物理低温性质(磁性、双折射的测量和平均场计算)在以前的文献[ 16, 17]。最近,很多注意力都集中在合成和TbPO的属性4各种形态。众所周知,水热技术是一种常见的方法在材料科学领域。使用这种技术,许多材料与统一的形态和令人满意的结晶度可以获得相对较低的反应温度,通常没有任何进一步的段烧高温( 18, 19]。例如,TbPO4:欧盟3 +方的粒子是由水热法以柠檬酸为有机添加剂、和反应温度低至160°C ( 20.]。作为对比,TbPO4空心球体可以通过固态法当退火温度增加到1150°C ( 21, 22]。在这工作,统一TbPO4·H2O bundle-shaped纳米结构由单一晶体纳米棒在180°C通过简单的水热合成技术和XRD, SEM, TEM DRS, PL光谱,等等。可能机制导致bundle-shaped结构、相结构、形态、详细和光学性质进行了讨论。

 2。实验部分 2.1。合成Bundle-Shaped TbPO <子> < /订阅> 4·H <子> 2 < /订阅> O纳米棒

结核病4O7(99.99%)和(NH)4)2HPO4(≥98.5%)作为起始原料,没有任何进一步的净化。结核病(不3)3结核病是由溶解4O7在稀硝酸,水被加热蒸馏掉的解决方案。Bundle-shaped TbPO4·H2O纳米棒是由热液技术。通常,2 (NH更易4)2HPO4添加到20毫升0.1 mol / L结核病(没有3)3水溶液和混合物不断搅拌2 h。然后将获得的悬浮转移到一瓶聚四氟乙烯在不锈钢高压釜、密封和热液地治疗24小时的180°C。高压釜是自然冷却到室温后,离心沉淀分离,与乙醇和蒸馏水清洗两次,分别在70°C和干24小时获得样本。

 2.2。描述

阶段结构的特点是力量D8推进x射线衍射仪(XRD) Cu-K α辐射( λ = 0.15406 海里)。加速电压和发射电流是40 kV和40 mA,分别。形态学观察的样品用扫描电子显微镜(SEM、广达200)的加速电压25 kV。TEM图像和选定区电子衍射(SAED)模式得到jeol - 2010透射电子显微镜在加速电压200 kV。紫外可见漫反射光谱(DRS)获得了使用UV / Vis分光光度计(Lambda35, PerkinElmer)配备一个积分球附件。光致发光(PL)光谱和终生记录使用FLS920P爱丁堡分析仪器设备配备了450 W氙灯 μ F900H高能微秒闪光灯作为激励源。

 3所示。结果与讨论 3.1。相结构和形貌

图 1显示了x射线衍射模式bundle-shaped TbPO4 ·H2O纳米(图 1(一)TbPO)和标准数据4·H2O粉(图 1 (b))。可以看出,所有的衍射峰bundle-shaped TbPO4·H2O纳米棒一致的标准数据TbPO六角结构4·H2O (JCPDS 20号- 1244),空间群 P3121 (152)。数据 2(一个)和 2 (b)显示,低收入和高倍率TbPO的扫描电镜图像4·H2分别O纳米棒束。可以看出,这些bundle-shaped结构均匀的大的视野(图 2(一个)),(图放大图像 2 (b))表明,bundle-shaped结构实际上是由纳米棒,而且大部分的纳米棒由并列连词连接在一起。

XRD的模式bundle-shaped TbPO4·H2O纳米棒(a)和标准数据的批量TbPO4·H2O (20 - 1244) (b), JCPDS卡片。

SEM图像(a)和(b) TbPO4·H2O纳米棒束。

调查bundle-shaped结构的生长机理和微观结构细节,获得样本TEM和高分辨率透射电镜观察(HRTEM)图像配备选择区域电子衍射(SAED)模式(图 3)。它可以清楚地看到从图 3(一个)获得的样本是由bundle-shaped形态,这是由许多TbPO组装4·H2纳米棒的直径~ 45 nm制程和阿~ 2.3的长度 μm。high-magnified捆绑纳米(图的形象 3 (b))表明,这些单结晶纳米棒作为主要施工单位相对统一。SAED模式(图 3 (b)插图)从上单一奈米棒可以被索引(100)和(001)TbPO的飞机4·H2单一的水晶与六角相结构。这些发现与上面提到的XRD的结果相一致。介绍了图像(图 3 (c)单一TbPO)4·H2阿奈米棒标记为一个椭圆图 3 (b)显示singlecrystalline自然。TbPO的平面间距值4·H2阿奈米棒0.596和0.633海里,这是相同的(100)和(001)面散装TbPO的距离4·H2分别求粉。可以看出TbPO的发展方向4·H2O singlecrystalline奈米棒沿(001)面。根据实验结果和分析,TbPO的生长机制4·H2O提出了纳米棒束。一般来说,TbPO4·H2O往往成长为一维纳米棒,这可能是由于一维无限线性链的特征hexagonal-structured TbPO4( 7]。然后,这些纳米棒的表面能量可能会改变在热液作用[ 23),所以这些纳米聚合物可能组装和种植沿着同一方向面向(附件)形成bundle-shaped结构。TbPO的形成过程4·H2O纳米棒束类似的(哦)3杆包( 24]。

TEM图像bundle-shaped TbPO4·H2O纳米棒(a)和(b), SAED模式(b)(嵌入),和HRTEM形象(c)的单一奈米棒。

 3.2。光学性质

图 4(一个)显示TbPO的紫外可见光谱DRS4·H2O纳米棒束。吸收峰在216和310海里由于spin-allowed 4 f-5d过渡和spin-forbidden过渡的结核病3 +分别离子。487海里的吸收峰是分配给转换从地面水平7F6兴奋的水平5D4的结核病3 +离子( 25]。TbPO的激发光谱4·H2O纳米棒束的发射监测获得的结核病3 +由于5D4→7F5过渡在543 nm,如图 4(b),可以看出激发峰255海里是分配给内部4 f84 f之间的转换75 d1,大部分激发峰可以清楚地分配(352 nm:7F6→5D2;368海里。7F6→5G6;和378海里:7F6→5D3)。紫外线照射下(378海里),四个好看的发射光谱是由高峰在490年,543年,588年和612海里,这是对应的 D 5 4 → F 7 J ( J = 6、5 , 4、3 )转换的结核病3 +离子,标记图 4(c)图 4(d)显示了PL TbPO衰减曲线4·H2O纳米棒束激发波长(378海里)和发射波长为543 nm。结核病的PL衰减曲线3 +在TbPO4·H2O纳米棒束成一个指数函数可以很好 我 ( t ) = 我 0 经验值 ( - - - - - - t / τ ) ( τ 是 1 / e 一生的结核病3 +离子)[ 26]。结核病的一生3 +在TbPO4·H2O纳米棒束决心是0.24毫秒。

紫外可见DRS (a), PL励磁(b),发射(c)光谱,衰变曲线(d)的bundle-shaped TbPO4·H2O纳米棒。

 4所示。结论

总之,bundle-shaped TbPO4·H2O纳米棒已经成功地由热液的路线。媒体反应溶液和自由表面活性剂或模板,合成技术是简单和环境友好。的bundle-shaped TbPO4·H2由许多单个水晶TbPO O纳米结构组装4·H2O纳米棒通过并列连词。和这些纳米棒束产生绿色排放的转换5D4到 F 7 J ( J = 6、5 , 4、3 )能级的结核病3 +,这使得这些纳米棒束有潜在的应用在许多领域,如照明和光电设备和纳米尺寸。

 确认

这项工作是由中国国家自然科学基金资助(21171179和21171179号),他的优秀青年基础'nan科学委员会(134100510018),和程序为科技创新人才在河南大学(没有。2011 hastit030)。

 王 G。 彭 Q。 李 Y。 Lanthanide-doped纳米晶体:合成、optical-magnetic属性,和应用程序 的化学研究 2011年 44 5 322年 332年 2 - s2.0 - 79956195253 10.1021 / ar100129p 曾 美国J。 曾荫权 m·K。 常ydF4y2Ba c F。 黄 k . L。 郝 j . H。 修改BaGdF挂钩5:Yb / Er nanoprobes综合上转换荧光,体内x射线计算机断层扫描和生物磁效应成像 生物材料 2012年 33 9232年 9238年 曾 年代。 肖 J。 杨 Q。 郝 J。 Bi-functional NaLuF4: Gd3 +/ Yb3 +/ Tm3 +纳米晶体:结构可控合成、近红外上转换发射和可调的磁性 《材料化学 2012年 22 19 9870年 9874年 2 - s2.0 - 84860354414 10.1039 / c2jm31196h 李 c . X。 侯 z Y。 张 c . M。 杨 P P。 李 G·G。 徐 z H。 方ydF4y2Ba Y。 林 J。 Ln的可控合成3 +(Ln =结核、欧盟、Dy)和V5 +ion-doped归来4纳/微结构与可调的发光颜色 化学材料 2009年 21 19 4598年 4607年 Komban R。 贝克曼 R。 骑 年代。 Ichilmann 年代。 Kuhnle 一个。 Beginn U。 hasse还 M。 表面改性的发光纳米磷酸镧系元素阳离子聚合物“quat-primer” 朗缪尔 2011年 27 16 10174年 10183年 2 - s2.0 - 80051505604 10.1021 / la2014286 余 R。 保 J。 杨 X。 张 J。 邓 J。 陈 J。 兴 X。 通过solvothermal正方铽正磷酸盐纳米结构的可控合成路线 研究化学中间体 2011年 37 2 - 5 145年 151年 2 - s2.0 - 79955877417 10.1007 / s11164 - 011 - 0261 - 7 保 J。 余 R。 张 J。 杨 X。 王 D。 邓 J。 陈 J。 兴 X。 铽的可控合成正磷酸盐spindle-like层次与改善光致发光纳米结构 欧洲无机化学》杂志上 2009年 16 2388年 2392年 2 - s2.0 - 66149084770 10.1002 / ejic.200900060 方 Y.-P。 徐 A.-W。 首歌 R.-Q。 张 H.-X。 你 L.-P。 余 j . C。 刘 H.-Q。 系统单晶镧系正磷酸盐纳米线的合成和表征 美国化学学会杂志》上 2003年 125年 51 16025年 16034年 2 - s2.0 - 0346994911 10.1021 / ja037280d 迪 W。 愿意 M.-G。 费雷拉 r·a·S。 任 X。 陆 年代。 羽片 N。 柠檬acid-assisted水热合成发光TbPO 4:欧盟纳米晶体:形态和可调发射控制 物理化学学报C 2008年 112年 48 18815年 18820年 2 - s2.0 - 57949099027 10.1021 / jp807527y Phaomei G。 辛格 w·R。 Ningthoujam r S。 溶剂效应对单斜六角相变急切的说道4:稀土(RE = Dy3 +,Sm3 +)纳米粒子:光致发光研究 发光学报 2011年 131年 6 1164年 1171年 Ferhi M。 Horchani-Naifer K。 Ferid M。 水热合成及光致发光的急切一磷酸说道4:欧盟(5%) 发光学报 2008年 128年 11 1777年 1782年 2 - s2.0 - 48649107358 10.1016 / j.jlumin.2008.04.014 部 W。 张 l 华 Z。 陈 H。 史 J。 合成和表征的制服纺锤状微体系结构自组装从单个水晶对齐磷酸镧纳米线 晶体生长与设计 2007年 7 11 2305年 2309年 2 - s2.0 - 36549076543 10.1021 / cg070104m 刘 Y。 陆 Z.-G。 顾 y y。 李 W。 李Hydrothermal-assisted离子交换的合成及光致发光+和欧盟3 +co-doped娜娜(我们4)2近紫外线类型红色荧光粉 发光学报 2012年 132年 5 1220年 1225年 2 - s2.0 - 84856740531 10.1016 / j.jlumin.2011.12.069 刘 Y.-F。 杨 Z.-P。 余 Q.-M。 AlPO的制备及其发光性能4:欧盟3 +磷w-LED应用程序 杂志的合金和化合物 2011年 509年 21 L199 L202 2 - s2.0 - 79955601705 10.1016 / j.jallcom.2011.03.064 吴 C。 王 Y。 水热合成和发光性质(洛杉矶,Gd) PO4:结核病在VUV激发荧光粉 材料的信件 2007年 61年 11 - 12 2416年 2418年 2 - s2.0 - 34147103218 10.1016 / j.matlet.2006.09.025 莫林 P。 Rouchy J。 Kazei Z。 在正方TbPO磁场和磁弹性属性4 物理评论B 1994年 50 17 12625年 12634年 2 - s2.0 - 0000198773 10.1103 / PhysRevB.50.12625 安德利果汁 C。 赫斯 G。 卡利 h·G。 广泛的研究TbPO的低温性能4。二世。测量法拉第旋转 物理学杂志》:凝聚态 1993年 5 7日,第022条 945年 954年 2 - s2.0 - 24044481356 10.1088 / 0953 - 8984/5/7/022 王 Z。 全 Z。 林 J。 卓越的光学性能的变化CeO2镧系离子掺杂引起的纳米晶体 无机化学 2007年 46 13 5237年 5242年 2 - s2.0 - 34447317529 10.1021 / ic0701256 王 z L。 郝 j . H。 常ydF4y2Ba h·l·W。 黄 w·T。 黄 k . L。 同时实现战略cubic-to-hexagonal NaYF相变和控制体积小4:Yb3 +,呃3 +纳米晶体体外细胞成像 小 2012年 8 12 1863年 1868年 陆 J。 方ydF4y2Ba T。 谢 j . N。 陈 g . J。 可调的发光和TbPO能量转移4:欧盟3 +纳米晶体 光学通信 2013年 286年 12 221年 223年 张 l . H。 你 h·P。 杨 M。 首歌 y . H。 的合成和六角TbPO发光4 ·nH2O空心球体 材料的信件 2012年 67年 1 256年 258年 杨 M。 你 H。 首歌 Y。 黄 Y。 贾 G。 刘 K。 郑 Y。 张 l 张 H。 合成和发光性质sheaflike TbPO4分层架构不同的相结构 物理化学学报C 2009年 113年 47 20173年 20177年 2 - s2.0 - 71049164160 10.1021 / jp908697t 张 x D。 谢 Y。 最新进展在独立的二维晶体原子厚度:设计、装配和转移策略 化学学会评论 2013年 42 21 8187年 8199年 杨 J。 林 C。 王 Z。 林 J。 (哦)3而在2O3奈米棒束和球体:microemulsion-mediated水热合成和发光性质 无机化学 2006年 45 22 8973年 8979年 2 - s2.0 - 33751405350 10.1021 / ic060934 + 王 Z.-L。 常ydF4y2Ba h·l·W。 李 H.-L。 郝 j . H。 高效低压LaF的阴极发光3:Ln3 +欧盟(Ln =3 +、Ce3 +、结核病3 +)球形粒子 应用物理快报 2008年 93年 14 2 - s2.0 - 53649090065 10.1063/1.2998582 141106年 王 Z.-L。 郝 J。 常ydF4y2Ba h·l·W。 从Gd光发射由于能量传递3 +欧盟3 +在顺磁离子NaGdF4:欧盟3 +亚微米磁盘 电化学学会》杂志上 2010年 157年 10 J315 J318 2 - s2.0 - 77956215862 10.1149/1.3467789