配位體修飾氟化鍶納米分層微球的可控合成*

任建學，張曉蓉，歐陽艷，何曉燕

(伊犁師范學院凝聚態相變與微結構重點實驗室，新疆伊寧 835000)

無機納米發光材料具有獨特的物理化學性質，在光纖通訊、激光系統、生物成像、醫學診斷和太陽能電池等領域中有重要研究及應用價值［1－2］。氟化物具有絕緣性好、禁帶寬度大、聲子能量較低、電子云擴展效應小和折射率較小等優點，是目前最好的上轉換和下轉換基質材料之一［3－5］。研究表明，基質材料性質與其尺寸和形貌等有密切關系［6－7］。因此，可通過調控基質材料尺寸和結構，可控合成組分理想、結構特定和尺寸可調的優質基質材料。

目前，氟化物合成已取得顯著進展，但是合成方法環保化和合成產物功能化仍面臨諸多困難［8－11］。以配位體作為結構修飾劑，合成方法簡易、環保、可控，在氟化物合成研究中具有極大潛力，但相關報道較少。

基于此，本文以硝酸鍶為鍶源，氟化鈉為氟源，乙二胺四乙酸二鈉(EDTANa2)為配位體，經微波促進合成了配位體修飾氟化鍶納米分層微球(1)，其結構和形貌經XRD和SEM表征。物料比r［n(EDTANa2)∶n(Sr2+)］和反應溫度(t)對形貌影響較大。在最佳反應條件［n(Sr2+)5 mmol，r=7，于120℃/600 W反應］下合成的分層清晰，分散性好，球體均勻，直徑600 nm～800 nm。

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

DX-2700型X-射線衍射儀;KYKY-2800B型掃描電鏡;XH-300A型微波合成/萃取儀。

所用試劑均為分析純。

1.2 合成

在反應瓶中加入Sr(NO3)21.06 g(5 mmol)，EDTANa29.31 g(25 mmol)和去離子水 150 mL，攪拌使其溶解;置于微波合成/萃取儀(功率600 W，溫度 120℃)，加熱至沸騰，緩慢滴加 NaF 0.52 g(12.5 mmol)的去離子水(50 mL)溶液，滴畢，反應20 min。析出白色沉淀，用去離子水(3×200 mL)洗滌，于室溫干燥得1。

僅改變物料比r［n(EDTANa2)∶n(Sr2+)］和反應溫度(t)，用類似的方法制備1rt。

2 結果與討論

2.1 表征

(1)XRD

圖1 1的XRD譜圖*Figure 1 XRD spectra of 1

圖1為1和2的XRD譜圖。由圖1可見，1的衍射峰與標準卡片JCPDS No.86-2 418完全符合，均對應立方相晶體SrF2，但1衍射峰峰強減弱，峰形寬化。

(2)SEM

圖2為配位劑種類對1形貌影響的SEM圖。由圖2可見，酒石酸鈉對1結構控制效果不明顯，EDTANa2修飾所得1不團聚、分散性好，且具有分層結構。

2.2 合成

為研究1的生長機理和EDTANa2在1生長中所起的作用，考察了物料比r［n(EDTANa2)∶n(Sr2+)］和反應溫度(t)對形貌的影響。

(1)r

(2)t

r=7.0，其余反應條件同 1.2，考察 t對 17t微觀形貌的影響，結果見圖4。由圖4可見，t=40℃時，合成的為大量不規則原始粒子;t=60℃時，合成的為粒徑1 μm的微米球;t=80℃時，合成的為堆積的微米球，該微米球并不穩定，尺寸逐漸變大;溫度升高至120℃，合成的為分層結納米球，粒徑約600 nm～800 nm。由此可見，t對1的最終微觀形貌同樣有重要的作用［13］。

此外，用類似的方法考察了反應時間對1微觀形貌的影響。SEM圖分析表明，其影響并不顯著。

綜上所述，形貌較佳的1的合成條件為n(Sr2+)5 mmol，r=7，于120℃/600 W反應。

2.3 反應機理

根據實驗結果和文獻報道［14－15］，推測1的形成機理為:(1)EDTA2－與 Sr2+形成 Sr-EDTA，水溶液中Sr2+含量降低;(2)氟化鈉解離出的F－與Sr-EDTA中緩慢釋放出的Sr2+在水溶液中迅速形成1的晶核;(3)晶核在微波促進下形成1的原始粒子，并隨著反應時間推移而聚集和生長為1。

圖2 1的SEM圖*Figure 2 SEM images of 1

圖3 的SEM圖Figure 3 SEM images of

圖4 的SEM 圖Figure 4 SEM images of

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