[发明专利]一种六方片状结构Sm2O3 半导体纳米晶的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种Sm₂O₃纳米晶的制备方法，特别涉及一种溶剂热法制备六方片状结构Sm₂O₃半导体纳米晶的方法。

背景技术

Sm₂O₃是一种淡黄色粉末，易潮解，不溶于水，易溶于无机酸。Sm₂O₃是新一代的能量转化材料、半导体材料及高性能催化剂材料。纳米Sm₂O₃还可以用于陶瓷电容器。在磁性材料方面，纳米Sm₂O₃主要用于制备稀土永磁材料；此外Sm₂O₃薄膜还可用于电子器体、磁性材料和特种玻璃的滤光器中，具有广阔的发展应有前景。

Sm₂O₃晶体具有三种晶型，属于多晶相转化的氧化物，室温下为单斜晶相，在常温常压下为淡黄色半导体，其熔点为2269℃，沸点为3507℃。当温度高于850℃时，单斜晶相转变为立方晶相，在2000℃左右转变为六方晶相。随着晶型的转变Sm³⁺的基态发生了一定的变化，从而导致氧化钐的性能发生了变化。这些特殊的结构在磁学、电学以及光学方面会产生一些新颖的特点，因而也引起了人们极大的研究热情。

目前所报道的制备Sm₂O₃的方法主要为低温自蔓延燃烧法[薄丽丽，杨武，倪刚，何晓燕，吕维莲.低温自蔓延燃烧法制备纳米Sm₂O₃,西北师范大学学报,2005,41(5):40-42]；溶胶-凝胶法[邓庚凤.钟淑梅.陈辉煌.周小华.溶胶-凝胶法制备超细氧化钐的工艺研究,稀土,2007,28(2):40-42]和微乳液法[耿寿花,朱文庆,常鹏梅,陈亚芍.反相微乳液介质中纳米Sm₂O₃的制备,2008，24(9)：1609-1614]；还有固相烧结法[Yanglong Hou,Zhichuan Xu,Sheng Peng,Chuanbing Rong,J.Ping Liu,Shouheng Sun,A Facile Synthesis of SmCo₅Magnets from Core/Shell Co/Sm₂O₃Nanoparticles,Advanced Materials 2007,19:3349-3352]。低温自蔓延燃烧法和溶胶-凝胶法是在氧气气氛下高温合成Sm₂O₃，粉体易团聚并且溶胶-凝胶的工艺周期长，对Sm₂O₃原料的利用率很小；并且固相烧结法在还原性气氛条件下烧结，也会引起纳米晶的团聚，颗粒异常长大。同时微乳液法所制备的前躯体也需经高温热处理才能获得Sm₂O₃纳米晶，这样易引入杂质，且粉体易团聚。为了达到实用化的目的，必须开发生产成本低且方便可行的Sm₂O₃纳米晶制备工艺。

发明内容

本发明的目的在于提供一种设备简单，容易控制，且比微波水热法以及普通水热法温度低，所需压力较易获得，可以控制生成特定的形貌，低成本的六方片状结构Sm₂O₃半导体纳米晶的制备方法。按本发明的制备方法制成的Sm₂O₃纳米晶纯度高，分散性好，晶型单一，晶粒生长可控。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

1）将分析纯的SmCl₃·6H₂O加入异丙醇中搅拌制得Sm³⁺浓度为0.2~1.5mol/L的溶液A；

2）将溶液A在45~55℃加热搅拌采用NaOH溶液调节溶液A的pH值为7~12，继续搅拌形成前驱溶液，随后向前驱溶液中加入CTAB，其加入量与产物理论产量的物质的量之比为n=0.5~2.5；再次确定前驱溶液的pH值为7~12；

3）将前驱溶液倒入水热釜中，填充度控制在50～60％，然后密封水热釜，将其放入电热鼓风干燥箱中，控制水热温度为120～200℃，压力为2～20MPa，反应6～60小时，反应结束后自然冷却到室温；