[发明专利]一种层状复合稀土氢氧化物功能材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机功能材料制备技术领域，特别涉及一种层状复合稀土氢 氧化物功能材料及其制备方法。

背景技术

稀土元素具有外层电子结构相同、而内层4f电子能级相近的电子层构 型，含稀土的化合物表现出许多独特的化学性质和物理性质，因而在光、电、 磁等领域得到广泛的应用，被誉为新材料的宝库。在稀土功能材料的发展中， 尤其以稀土发光材料格外引人注目。在我国，由于有着独特丰富的稀土资源， 以及稀土配合物的独特的发光性能，它越来越广泛地应用于工业、农业、医 药学及其他高技术产业。因此对稀土功能材料的研究有着重要的理论研究意 义及应用研究价值。

层状稀土氢氧化物(LRHs)是一类具有层状结构的新型无机层状功能材 料，组成通式可表示为：RE₂(OH)₅NO₃·nH₂O，其中RE³⁺为层板中单一存在的 钇组稀土金属离子，如：Y³⁺、Tb³⁺、Er³⁺、Gd³⁺等；n为层间水分子的个数。LRHs 层板上的稀土金属阳离子由于受晶格能最低效应及其晶格定位效应的影响， 在层板上以一定方式均匀分布，使得层板上每一个微小的结构单元中，其化 学组成和结构不变。同时，位于层板上的三价金属阳离子与羟基/层间含氧 阴离子形成八/九配位结构。目前LRHs的制备主要采用水热法，即在密封的 压力容器中，以水为溶剂，在高温高压的条件下进行的化学反应。

LRHs具有层间阴离子可调性，即利用LRHs层间阴离子的交换性，将所需 插入的阴离子与LRHs前驱体的层间阴离子NO₃^-进行交换，从而得到LRHs插层 产物。Laura J.McIntyre等采用离子交换法，制备出一系列无机、有机阴 离子插层的RE₂(OH)₅A_0.5·nH₂O，其中A^2-为层间阴离子，如：C₂O₄^2-、C₄H₂O₄^2-、 C₈H₄O₄^2-、C₁₀H₁₂SO₄^2-等。

由于稀土离子具有半径相似的特点，其层板上的三价稀土金属离子可以 被其他稀土离子同晶取代，使得其具有一定的化学组成可调控性和微观均匀 性。这些为复合型层状稀土氢氧化物材料的制备奠定了基础。

发明内容

本发明的目的在于提供一种层状复合稀土氢氧化物功能材料及其制备 方法。本发明利用层状稀土氢氧化物层板中金属离子均匀分布的特性，选择 半径相似的稀土金属离子进行同晶取代，采用水热合成法制备得到了整体均 一、化学组成和结构在微观上可调的层状无机发光材料，并研究其中具有磷 光特性的产物的发光性质。

本发明制备的层状复合稀土氢氧化物功能材料的层板金属离子为三价 钇离子Y³⁺和三价稀土金属离子RE³⁺，其化学式为(Y_1-xRE_x)₂(OH)₅NO₃·nH₂O，其 中RE＝Eu³⁺、Gd³⁺、Tb³⁺、Dy³⁺、Ho³⁺、Er³⁺、Tm³⁺、Yb³⁺或Lu³⁺，0.1≤x≤0.9， 0.3≤n≤4。

本发明具体制备步骤如下：