稀土納米材料的制備及應(yīng)用剖析.doc

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1、論文題目：納米稀土材料課程名稱：材料化學(xué)專業(yè)名稱：XXXXXXXXXX學(xué)號(hào)：XXXXXXXXX姓名：XXXXXX成績(jī)：2013年11月18日8稀土納米材料摘要:稀土納米材料具有特殊的形態(tài)，使其在許多領(lǐng)域得到十分廣泛的應(yīng)用。通過(guò)多年的研究，已研究出制備稀土納米材料的方法。本文介紹了稀土納米材料的制備方法，主要包括：沉淀法、水熱法、溶膠—凝膠法、電化學(xué)法、聚已二醇法、醇鹽水解法、微乳液法。以及介紹了稀土納米材料的應(yīng)用，包括：陶瓷材料、催化劑、永磁材料、發(fā)光材料、貯氫材料、環(huán)保材料、拋光材料、超導(dǎo)材料、生

2、物醫(yī)學(xué)材料。關(guān)鍵詞：稀土；稀土納米材料；制備；應(yīng)用引言目前，世界各國(guó)都在激烈的競(jìng)爭(zhēng)，希望在稀土新材料方面取得突破性的進(jìn)展。然而，稀土納米材料的制備，研究及應(yīng)用是一次新的機(jī)遇，又是一次新的挑戰(zhàn)。稀土功能材料生產(chǎn)及應(yīng)用已成為拉動(dòng)我國(guó)稀土產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要?jiǎng)恿ΑＲ虼?，稀土納米材料的開(kāi)發(fā)對(duì)我們稀土大國(guó)具有很大的意義。稀土元素原子結(jié)構(gòu)特殊，內(nèi)層4f軌道未成對(duì)電子多、原子磁矩高、電子能級(jí)極其豐富，幾乎可以與所有元素發(fā)生反應(yīng)，形成多價(jià)態(tài)、多配位數(shù)（3~12個(gè)）的化合物[8]。稀土元素本身具有豐富的電子結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出許多

3、光、電、磁的特性。稀土納米材料則具有極強(qiáng)的光、電、磁性質(zhì)、超導(dǎo)性、高化學(xué)活性等，能大大提高材料的性能和功能。納米材料是一種應(yīng)用前景廣闊的新型材料，被認(rèn)為是21世紀(jì)的新材料。我國(guó)在納米粒子的研制方面發(fā)展迅速，研制成功一批納米材料的制備工藝和設(shè)備。關(guān)于稀土納米氧化物的制備有不少文獻(xiàn)報(bào)道過(guò)。當(dāng)然稀土化合物納米熒光材料不只是單一的氧化物，還包括Y3012、YS~Os、Y2Si07、YVO．等多種，都是重要的熒光材料6，因此，這類稀土納米熒光材料的制備是一個(gè)非?；钴S的研究領(lǐng)域，尤其是對(duì)多元的稀土化合物納米熒光

4、材料的合成。所以稀土納米材料是一種十分重要的材料，正在進(jìn)行研究和開(kāi)發(fā)。下面扼要介紹稀土納米材料的制備方法和在各領(lǐng)域的應(yīng)用。1納米稀土發(fā)光材料的性能研究當(dāng)基質(zhì)的尺寸小到納米級(jí)范圍時(shí)，基質(zhì)具有特殊的物理、化學(xué)特征(如表面與界面效應(yīng)、尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng))，因此出現(xiàn)了許多新的發(fā)光性質(zhì)。1．1譜線漂移由于納米微粒的量子尺寸效應(yīng)導(dǎo)致納米微粒的光譜峰值向短波方向移動(dòng)的現(xiàn)象稱為“藍(lán)移”。相反由于表面與界面效應(yīng)引起的光譜峰值向長(zhǎng)波方向移動(dòng)的現(xiàn)象稱為“紅移”8【1】。普遍認(rèn)為藍(lán)移現(xiàn)象的發(fā)生主要是由

5、于載流子、激子或發(fā)光離子受量子尺寸效應(yīng)而導(dǎo)致其量子能級(jí)分裂顯著，帶隙加寬引起的。而紅移是由于表面與界面效應(yīng)引起納米微粒的表面張力增大，使發(fā)光粒子所處的環(huán)境變化(如周圍晶體場(chǎng)的增大等)致使粒子的能級(jí)發(fā)生變化，帶隙變窄所引起的。李強(qiáng)等在研究納米Y203：E的光譜的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)發(fā)射光譜藍(lán)移的現(xiàn)象，隨著晶粒尺寸微米級(jí)降納級(jí)，發(fā)射光譜中F2躍遷主峰位置由618nm藍(lán)移至610nm。1．2提高分辨率光學(xué)顯示器件分辨率高低有雙重意義，即像元密度和器件包含的像元總數(shù)。由電子束聚焦、發(fā)光粉顆粒及發(fā)光效率等因素而定。發(fā)

6、光粉顆粒粒徑達(dá)到納米尺寸，可提高發(fā)光器件的分辨率。1．3寬頻帶強(qiáng)吸收發(fā)光材料的尺寸減小到納米級(jí)時(shí)，對(duì)紅外有一個(gè)寬頻帶強(qiáng)吸收譜。這是由于納米大的比表面導(dǎo)致其與常規(guī)大塊材料不同，沒(méi)有一個(gè)單一的、擇優(yōu)的鍵振動(dòng)模，而存在一個(gè)較寬的鍵振動(dòng)模的分布。在紅外光場(chǎng)的作用下，它們對(duì)紅外吸收的頻率也存在一個(gè)較寬的分布，這就導(dǎo)致了納米粒子外吸收帶的寬化。1．4使原不發(fā)光的促成發(fā)光對(duì)于經(jīng)表面化學(xué)修飾的納米發(fā)光粒子，其屏蔽效應(yīng)減弱，電子空穴庫(kù)侖作用增強(qiáng)，從而使激子結(jié)合能和振子強(qiáng)度增大，而介電效應(yīng)的增加會(huì)導(dǎo)致納米發(fā)光粒子表面結(jié)

7、構(gòu)發(fā)生變化，對(duì)原來(lái)禁戒躍遷變成允許，因此在室溫下就可觀察到較強(qiáng)的光致發(fā)光現(xiàn)象。如納米硅薄膜受360衄激發(fā)光的激發(fā)可產(chǎn)生熒光。2.稀土納米的制備2.1水熱法水熱法是通過(guò)金屬或沉淀物與溶劑介質(zhì)（可以是水或有機(jī)溶劑）在一定溫度和壓力下發(fā)生水熱反應(yīng)，直接合成化合物粉末。最近，日本新技術(shù)事業(yè)團(tuán)經(jīng)過(guò)4年的研究開(kāi)發(fā)，舉世首創(chuàng)水熱法批量生產(chǎn)納米陶瓷材料。該法是高溫高壓有水的環(huán)境下使過(guò)氧化鋯氯化釔進(jìn)行反應(yīng)，并在沉淀中加入尿素[1]。水熱法制得的粉體純度達(dá)99.9%，平均粒徑在30nm以內(nèi)。用這種微粒燒結(jié)而成的材料具有

8、高強(qiáng)度、高韌性，另外離子導(dǎo)電性也好，可用來(lái)制造各種切削工具、磨具、氧傳感器和高級(jí)研磨材料等[2]。2.2沉淀法沉淀法是在稀土鹽溶液中加入沉淀劑，將生成的沉淀過(guò)濾，洗滌后溶于有機(jī)溶劑將其分散，然后蒸發(fā)干燥[3]。沉淀法主要有直接沉淀法、共沉淀法、均相沉淀法、水解沉淀法。直接沉淀法是通過(guò)某一陽(yáng)離子的化學(xué)沉淀制備粉體，其優(yōu)點(diǎn)是容易制取高純度的稀土氧化物納米粉。8共沉淀法是含有兩種或兩種以上的多元體系溶液中加入沉淀劑，得到各種成分均一沉淀的方法。采用共沉淀法制備稀土納米復(fù)合氧