一种纳米磷酸钇的制备方法与流程

本发明涉及一种纳米磷酸钇的制备方法，属于无机非金属材料领域。

背景技术：

稀土磷酸盐具有良好的化学稳定性和热稳定性，并且具有折光率大，声子能量低等优点广泛用作发光材料的基质。在这些稀土磷酸盐中，钇离子的4f轨道上的电子处于全空的状态，不会产生f-f跃迁，也就不会产生无辐射跃迁从而额外消耗能量，因此磷酸钇常作为发光基质的首选材料，也是目前稀土材料化学领域研究的热点之一。

传统的稀土磷酸盐纳米材料的合成，通常要额外加入表面活性剂和模板剂来调控纳米结构的生长，这就会导致产物的纯度降低，反应工艺复杂，而且提高了经济成本。专利cn101591013b中，首先用含磷萃取剂溶液将稀土离子萃入有机相，然后由自动流量控制装置同时向反应器中加入负载有机相与磷酸溶液，形成稀土磷酸盐沉淀，沉淀过程中保持反应温度40～50℃，反应ph为2.0，经过离心、洗涤、干燥、煅烧得到4～6μm的磷酸镧铈铽粉体。专利cn102849714a中，将稀土盐溶液加入到磷酸盐溶液中，搅拌混合液，控制ph为1.00～1.65，置于60～90℃水浴中陈化10小时以上，获得稀土磷酸盐纳米材料。专利cn106115648a中，利用水热反应法，以四丁基磷酸二氢铵同时作为反应试剂和模板剂与稀土硝酸盐反应，合成一维线状结构稀土磷酸盐。专利cn104694123a中，将稀土离子混合溶液逐滴加入到三聚磷酸钠和十二烷基硫酸钠以及聚乙烯吡咯烷酮的混合水溶液中，稀土离子总量与三聚磷酸钠的摩尔比为1:1～1:1.4，110～190℃反应得到悬浊液，经过滤干燥得直径为2～500nm，长度为15nm～3μm的纳米稀土磷酸盐荧光材料。以上方法的缺陷在于容易引入杂质，产品粒度较大，晶体稳定性不高，工艺复杂，成本较高，而且无法根据需要方便而准确地控制产物的粒度。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对上述不足，提供一种工艺简单、过程易于控制、颗粒粒度可控、颗粒粒度小且均匀以及晶体形态良好的磷酸钇的制备方法。

本发明是这样实现的，一种纳米磷酸钇的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）配制含有硝酸钇的乙醇溶液，其制备方法是用硝酸溶解氧化钇，挥发掉酸后将得到的固体用乙醇溶解，得第一溶液；

（2）任取一种或者两种含磷萃取剂用乙醇溶解，得第二溶液；

（3）在不断搅拌下将第二溶液缓慢滴加到第一溶液中，得混合溶液；

（4）将第三溶液装入高压釜，置于烘箱中保温，得混合浆液；

（5）离心混合浆液，用去离子水和无水乙醇洗涤，干燥，煅烧，得所述纳米磷酸钇。

本发明的发明人发现在步骤（3）中，第一溶液与第二溶液的混合顺序会对最终产物产生影响。若在不断搅拌下将第一溶液缓慢滴加到第二溶液中，最终经过煅烧的产物为混合相，而如果是在不断搅拌下将第二溶液缓慢滴加到第一溶液中，最终经过煅烧的产物为稳定的四方相磷酸钇。

本发明在步骤（3）中得到的第三溶液为稳定的无色透明溶液，而且无需额外沉淀剂，避免了传统沉淀方法中局部过浓导致的晶体生长不均匀，该发明在保温过程中可以在短时间内获得分子水平上的均匀性，得到的产物细，分布均匀。

本发明提供的纳米磷酸钇的制备方法，操作简单，无需加入额外表面活性剂和模板剂，含磷萃取剂既作磷源又作模板剂调控晶体生长，大大节约成本，而且过程易于控制、颗粒粒度可控、颗粒粒度小且均匀，晶体形态良好。

附图说明

图1为本发明制备的纳米磷酸钇的xrd图谱，包括与标准卡片的对比。

图2为本发明制备的纳米磷酸钇的扫描电镜图片。

具体实施方式

实施例1：

（1）用硝酸溶解0.113g氧化钇，加热蒸发掉酸后用35ml乙醇溶解；

（2）取0.322g二(2-乙基己基)磷酸酯,用25ml乙醇溶解；

（3）搅拌状态下通过恒压滴液漏斗将二(2-乙基己基)磷酸酯溶液滴入硝酸钇溶液中，滴加完毕后得到混合溶液；

（4）将混合溶液转移至100ml聚四氟内衬的高压釜中，置于160℃烘箱中保温12h；

（5）将反应结束后得到的浆液用50ml乙醇稀释后离心，并用去离子水和无水乙醇洗涤3-4次，放入60℃烘箱中干燥10h，将干燥后的粉体置于氧化铝坩埚中1000℃下煅烧2h，得到310nm左右的纳米磷酸钇。

实施例2：

（1）用硝酸溶解0.056g氧化钇，加热蒸发掉酸后用35ml乙醇溶解；

（2）取0.161g二(2-乙基己基)磷酸酯,用25ml乙醇溶解；

（3）搅拌状态下通过恒压滴液漏斗将二(2-乙基己基)磷酸酯溶液滴入硝酸钇溶液中，滴加完毕后得到混合溶液；

（4）将混合溶液转移至100ml聚四氟内衬的高压釜中，置于160℃烘箱中保温12h；

（5）将反应结束后得到的浆液用50ml乙醇稀释后离心，并用去离子水和无水乙醇洗涤3-4次，放入60℃烘箱中干燥10h，将干燥后的粉体置于氧化铝坩埚中1000℃下煅烧2h，得到180nm左右的纳米磷酸钇。

实施例3：

（1）用硝酸溶解0.113g氧化钇，加热蒸发掉酸后用35ml乙醇溶解；

（2）取0.306g2-乙基己基磷酸单2-乙基己基酯,用25ml乙醇溶解；

（3）搅拌状态下通过恒压滴液漏斗将2-乙基己基膦酸单2-乙基己基酯溶液滴入硝酸钇溶液中，滴加完毕后得到混合溶液；

（4）将混合溶液转移至100ml聚四氟内衬的高压釜中，置于180℃烘箱中保温24h；

（5）将反应结束后得到的浆液用50ml乙醇稀释后离心，并用去离子水和无水乙醇洗涤3-4次，放入50℃烘箱中干燥12h，将干燥后的粉体置于氧化铝坩埚中900℃下煅烧4h，得到340nm左右的纳米磷酸钇。

实施例4：

（1）用硝酸溶解0.056g氧化钇，加热蒸发掉酸后用35ml乙醇溶解；

（2）取0.153g2-乙基己基磷酸单2-乙基己基酯,用25ml乙醇溶解；

（3）搅拌状态下通过恒压滴液漏斗将2-乙基己基膦酸单2-乙基己基酯溶液滴入硝酸钇溶液中，滴加完毕后得到混合溶液；

（4）将混合溶液转移至100ml聚四氟内衬的高压釜中，置于180℃烘箱中保温24h；

（5）将反应结束后得到的浆液用50ml乙醇稀释后离心，并用去离子水和无水乙醇洗涤3-4次，放入50℃烘箱中干燥12h，将干燥后的粉体置于氧化铝坩埚中900℃下煅烧4h，得到210nm左右的纳米磷酸钇。

实施例5：

（1）用硝酸溶解0.113g氧化钇，加热蒸发掉酸后用35ml乙醇溶解；

（2）取0.266g磷酸三丁酯,用25ml乙醇溶解；

（3）搅拌状态下通过恒压滴液漏斗将磷酸三丁酯溶液滴入硝酸钇溶液中，滴加完毕后得到混合溶液；

（4）将混合溶液转移至100ml聚四氟内衬的高压釜中，置于190℃烘箱中保温12h；

（5）将反应结束后得到的浆液用50ml乙醇稀释后离心，并用去离子水和无水乙醇洗涤3-4次，放入60℃烘箱中干燥10h，将干燥后的粉体置于氧化铝坩埚中1100℃下煅烧2h，得到380nm左右的纳米磷酸钇。

实施例6：

（1）用硝酸溶解0.056g氧化钇，加热蒸发掉酸后用35ml乙醇溶解；

（2）取0.133g磷酸三丁酯,用25ml乙醇溶解；

（3）搅拌状态下通过恒压滴液漏斗将磷酸三丁酯溶液滴入硝酸钇溶液中，滴加完毕后得到混合溶液；

（4）将混合溶液转移至100ml聚四氟内衬的高压釜中，置于190℃烘箱中保温12h；

（5）将反应结束后得到的浆液用50ml乙醇稀释后离心，并用去离子水和无水乙醇洗涤3-4次，放入60℃烘箱中干燥10h，将干燥后的粉体置于氧化铝坩埚中1100℃下煅烧2h，得到270nm左右的纳米磷酸钇。

实施例7：

（1）用硝酸溶解0.113g氧化钇，加热蒸发掉酸后用30ml乙醇溶解；

（2）取0.161g二(2-乙基己基)磷酸酯和0.153g2-乙基己基磷酸单2-乙基己基酯,用30ml乙醇溶解；

（3）搅拌状态下通过恒压滴液漏斗将萃取剂溶液滴入硝酸钇溶液中，滴加完毕后得到混合溶液；

（4）将混合溶液转移至100ml聚四氟内衬的高压釜中，置于180℃烘箱中保温15h；

（5）将反应结束后得到的浆液用50ml乙醇稀释后离心，并用去离子水和无水乙醇洗涤3-4次，放入60℃烘箱中干燥10h，将干燥后的粉体置于氧化铝坩埚中1000℃下煅烧2h，得到160nm左右的纳米磷酸钇。

实施例8：

（1）用硝酸溶解0.113g氧化钇，加热蒸发掉酸后用30ml乙醇溶解；

（2）取0.161g二(2-乙基己基)磷酸酯和0.133g磷酸三丁酯,用30ml乙醇溶解；

（3）搅拌状态下通过恒压滴液漏斗将萃取剂溶液滴入硝酸钇溶液中，滴加完毕后得到混合溶液；

（4）将混合溶液转移至100ml聚四氟内衬的高压釜中，置于180℃烘箱中保温15h；

（5）将反应结束后得到的浆液用50ml乙醇稀释后离心，并用去离子水和无水乙醇洗涤3-4次，放入60℃烘箱中干燥10h，将干燥后的粉体置于氧化铝坩埚中1000℃下煅烧2h，得到300nm左右的纳米磷酸钇。