一种以CTAB为表面活性剂制备油溶性纳米二氧化铈荧光粉的方法

摘要

本发明涉及一种以CTAB为表面活性剂制备油溶性纳米二氧化铈荧光粉的方法，包括：将Ce(NO

说明书

技术领域

本发明属于纳米二氧化铈荧光粉的制备领域，特别涉及一种以CTAB为表面活性剂制备 油溶性纳米二氧化铈荧光粉的方法。

背景技术

发光材料是将吸收的能量转化为光辐射的功能材料，它具有良好的光、热、化学稳定性， 广泛应用于照明设备、彩色电视荧光屏和大屏幕彩色显示板、X射线增感屏、电脑显示器和 荧光免疫监测分析技术等诸多方面。纳米二氧化铈作为一种新型的功能材料，广泛应用催化 材料、紫外吸收剂、抛光粉、发光材料。纳米二氧化铈的性能与其结构、形貌、尺寸和尺寸 分布以及材料本身所处的化学物理环境密切相关，这些性质可以通过采用不同的合成方法来 调控。因而，研究纳米二氧化铈的可控制备技术、探索不同反应条件下纳米二氧化铈的发光 性能具有重要意义。邹云玲等人【邹云玲等，中国民航大学学报，2009,37（3）：61-64】利用 氨水和草酸为沉淀剂制备出二氧化铈粉体，并对其光学性质进行了研究，其结果表明，纳米 二氧化铈有较好的蓝光发光性能。

目前常用的制备荧光粉的方法主要有高温固相法和溶胶-凝胶法。高温固相法制备的晶体 表面缺陷少，发光效率高，但其合成温度高，颗粒尺寸分布不均匀。溶胶-凝胶法制备的荧光 粉具有很多的优异性质，如产品均匀性好，纯度高，但是该方法工序繁琐，不容易控制。油 水界面法是指反应物的原料分别处于油相和水相中，较低温度下在油-水界面形成粒径较小均 匀性极好的亲油性纳米粒子。油水界面法具有反应条件温和，操作简单，粒径可控，产物纯 度高，产率高，结晶性好，分散性好，粒径小，成本低，效率高的优点。2008年，周兴平等 采用油水界面法【周兴平等，东华大学学报:自然科学版,2008,35(4):441-444】，成功的合成出 CdS量子点，制备出的CdS量子点量子效率高，粒径分布窄，单分散性好，合成方法简单， 温度要求低，可大量生产，成本较小。2010，周兴平等又采用油水界面法【周兴平等，纳米 科技；2010，12：Vol7，No.6】，成功的合成出ZnS量子点，并掺杂一些稀有金属，荧光性能 良好，是一种很好的半导体材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种以CTAB为表面活性剂制备油溶性纳米二氧化铈 荧光粉的方法，该发明操作简单，反应条件温和，实验原料价格低廉，经济性好；得到的纳 米二氧化铈大小均匀，稳定，有较好的荧光特性，具有良好的应用前景。

本发明的一种以CTAB为表面活性剂制备油溶性纳米二氧化铈荧光粉的方法，包括： （1）将六水合硝酸亚铈Ce(NO₃)₃·6H₂O溶解在去离子水中，得到硝酸亚铈溶液；油酸钠和 十六烷基三甲基溴化铵CTAB溶解在去离子水中，得到油酸钠溶液；将两种溶液混合， 然后加入环己烷，在40℃条件下搅拌反应0.5-2h，得到油溶性的铈前躯体；

（2）将氢氧化钠溶解在去离子水中，搅拌，得到氢氧根前躯体；

（3）将上述氢氧根前躯体滴加入到油溶性的铈前躯体中，油相和水相的体积比为1:1，搅拌， 得到前驱溶胶，然后在反应釜中，150-200℃反应12-24h，分离洗涤，干燥，即得油溶 性纳米二氧化铈荧光粉。

所述步骤（1）中硝酸亚铈溶液浓度为0.5M，油酸钠溶液的浓度为0.75M。

所述硝酸亚铈溶液、油酸钠溶液、CTAB、环己烷、氢氧根前躯体的比例关系为5ml：10ml： 0.9111g-2.7333g：25ml：10ml。

所述步骤（2）中氢氧根前躯体的浓度为1M。

所述步骤（3）中氢氧根前躯体滴加的速率为150-180ml/h。

所述氢氧根前躯体滴加的速率为160ml/h。

所述搅拌步骤（3）中搅拌为40℃下磁力搅拌5-10h。

所述步骤（3）中反应为在180℃反应24h。

所述步骤（3）中分离洗涤具体为将产物用分液漏斗分离后，得到的油相加入无水乙醇，得到 大量沉淀，8000-12000rmp下离心分离5-10min，得到的沉淀依次用去离子水和无水乙醇交 替洗涤3-5次，超声分散和离心。

所述步骤（3）中干燥温度为50℃，干燥时间为12h。

有益效果：

（1）本发明操作简单、反应条件温和，实验原料价格低廉，经济性好；

（2）得到的纳米二氧化铈大小均匀，稳定，有较好的荧光特性，具有良好的应用前景。

附图说明

图1是以CTAB为表面活性剂制备油溶性纳米二氧化铈荧光粉的方法的工艺流程图；

图2是以CTAB为表面活性剂制备油溶性纳米二氧化铈荧光粉的方法的X射线衍射图；

图3是对比实施例所得产物的透射电镜图；

图4是实施例1所得产物的透射电镜图；

图5是实施例2所得产物的透射电镜图；

图6是以CTAB为表面活性剂制备油溶性纳米二氧化铈的荧光光谱图；

图7是以CTAB为表面活性剂制备油溶性纳米二氧化铈的接触角图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不 用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可 以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

对比实施例

1、称取2.2834g（0.0075mol）油酸钠，在40℃下完全溶解在10ml去离子水中，称取1.0855 g（0.0025mol）Ce(NO₃)₃.6H₂O完全溶解在5ml去离子水中，二者混合并加入25ml环己烷， 磁力搅拌0.5h，保存备用；

2、称取0.4g（0.01mol）氢氧化钠，在常温下溶解在10ml去离子水中，磁力搅拌均匀，保 存备用；

3、将步骤2制备的氢氧化钠以160ml/h的速率滴加到步骤1制备的铈前驱体溶液中，在40℃ 下磁力搅拌10h（油相与水相的体积比为1:1），得到溶胶。

4、将得到的溶胶转移到反应釜中，180℃反应24h，停止反应，自然冷却到室温，用分液漏 斗分离得到油相，加入无水乙醇产生大量沉淀，8000rmp离心10min，去离子水和无水乙醇 交替洗涤3次，最后50℃干燥12h得到产物。

图3是对比实施例的TEM图，颗粒粒径为4.60nm。

实施例1

1、称取2.2834g（0.0075mol）油酸钠，0.9111g（0.0025mol）CTAB在40℃下完全溶解在 10ml去离子水中，称取1.0855g（0.0025mol）Ce(NO₃)₃.6H₂O完全溶解在5ml去离子水中， 二者混合并加入25ml环己烷，磁力搅拌0.5h，保存备用；

2、称取0.4g（0.01mol）氢氧化钠，在常温下溶解在10ml去离子水中，磁力搅拌均匀，保 存备用；

3、将步骤2制备的氢氧化钠以160ml/h的速率滴加到步骤1制备的铈前驱体溶液中，在40℃ 下磁力搅拌10h（油相与水相的体积比为1:1），得到溶胶。

4、将得到的溶胶转移到反应釜中，180℃反应24h，停止反应，自然冷却到室温，用分液漏 斗分离得到油相，加入无水乙醇产生大量沉淀，8000rmp离心10min，去离子水和无水乙醇 交替洗涤3次，最后50℃干燥12h得到产物。

图4是实施例1的TEM图，颗粒粒径为4.98nm。

实施例2

1、称取2.2834g（0.0075mol）油酸钠，2.7333g（0.0075mol）CTAB在40℃下完全溶解在 10ml去离子水中，称取1.0855g（0.0025mol）Ce(NO₃)₃.6H₂O完全溶解在5ml去离子水中， 二者混合并加入25ml环己烷，磁力搅拌0.5h，保存备用；

2、称取0.4g（0.01mol）氢氧化钠，在常温下溶解在10ml去离子水中，磁力搅拌均匀，保 存备用；

3、将步骤2制备的氢氧化钠以160ml/h的速率滴加到步骤1制备的铈前驱体溶液中，在40℃ 下磁力搅拌10h（油相与水相的体积比为1:1），得到溶胶。

4、将得到的溶胶转移到反应釜中，180℃反应24h，停止反应，自然冷却到室温，用分液漏 斗分离得到油相，加入无水乙醇产生大量沉淀，8000rmp离心10min，去离子水和无水乙醇 交替洗涤3次，最后50℃干燥12h得到产物。

图5是实施例2的TEM图，颗粒的粒径为5.13×10.08nm。

图6是产物的荧光图，激发波长为290nm，从图中可以看出，加入CTAB后，产物的荧 光强度得到大幅度的提升。

图7是产物的接触角图，无表面活性剂时，产物的接触角为116°，加入CTAB后，产 物的接触角为133.8°。从图中可以看出，加入CTAB后，产物的疏水性增强，结合图6，可 以看出，加入CTAB后，产物的荧光性能和疏水性增强。