科技纵览Overview of science
■黄翠苗 安春燕 马艳杰 赵玲燕
摘要：稀土元素及其化 合物具有许多特殊的光、电、磁、声、热力及其相互转换的性能，结构决定性质，研究纳米级别的形貌，探讨晶体生长的过程及影响因素并揭示其内在的基本原理，影响发光材料的制备影响因素值得研究。 关键词：稀土；发光；影响因素
1引言
“稀土元素”是化学家们经常使用而又没有统一定义的一个化学术语。“稀土”起源于它们的矿物稀散，氧化物和强氧化物难溶于水，稀土元素并不稀有，大部分在地壳中的分布都比较广泛，[1]有的是银的10倍，稀土元素性质相似，不易分离。
稀土元素的研究经历了150多年的时间。从20世纪40年代开始生产各个纯稀土元素并对稀土元素的化学与物理性质进行了研究。根据稀土元素的相对原子质量等因素将其分为轻稀土元素和重稀土元素，其中 轻稀土元素包括La 、Ce、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm 、Eu ，重稀土元素包括Gd、 Tb、 Dy、 Ho 、Er、 Tm 、Yb、 Lu，把稀土元素掺杂到发光材料基质当中，使材料在特殊的情况下发光，材料的内部结构很关键，形貌整齐的晶体发光材料性能很好，引起了社会的关注，但是如何做出结构规则的晶体来，影响因素很多。
2表面活性剂的影响
表面活性剂对物质的形貌有着非常重要的作用，当物质溶于液体后，改变两项物质间的界面性，并且使表面张力显著降低的物质就是表面活性剂，它一共有阴离子、阳离子、两性、非离子型四种类型，在洗衣液、洗衣粉等洗涤剂中有着广泛的作用，表面活性剂对物质的形貌形成有着很关键的因素，在水热法合成BaMoO4掺杂稀土发光材料的研究中，没有掺杂表面活性剂的情况下得到了直径大概为900nm的粒度均匀、分散性很好的球形结构，当掺杂了柠檬酸钠作为表面活性剂后，微观结构发生了很大的变化，样品全是由大量的头比较尖、中间比较粗的梭状组成。[2] 3温度 许多物质在不同的温度下结晶，其生成的晶型和晶体大小会发生变化，对物质形貌的生成有着很关键的作用，并且温度对溶解度的影响也较大，可以直接的影响结晶的收率。
晶体为化学性质均一的固体，并且具有规则的晶型，在结晶的过程中，当溶液的浓度超过饱和浓度时，达到一定的饱和度时，上述平衡状态就会被打破，固体的溶解速度小于沉积速度，就会有晶体析
出。
温度对晶体的析出有着很重要的作用，温度的不同对物质形成微观结构的排列也有着质的区别，在YF：Eu3+的研究中，在边制备边加热的产品制备过程中，[3]温度的不同最后生成的结晶性也不同，并且灼烧后的样品的结晶性要比没有灼烧的结晶性好，并且物质的形貌也有很大的区别，温度50O C时是均匀的球形结构，当温度增加到75O C时物质的形貌会是一个个类似骨头的纳米颗粒组成。
4 pH的影响
合适的pH出合适的形貌，当在等电点时，物质的溶解度最低，选择合适的pH，晶体容易析出，但是pH的控制还必须考虑物质的稳定性条件，一般生产中常用弱酸（例如醋酸）、弱碱（稀氨水）或缓冲溶液来调节溶液的pH，pH对晶型也有影响，如普鲁卡因青霉素在水溶液中的结晶伟方形晶体，而在乙酸乙酯中的结晶为长棒状，所以为了保证结晶产品的质量和得到较高的收率必须调整合适的pH，合适的pH才能出来排列规则的形貌，例如在水热法合成BaMoO4:Ln3+微球实验中，只有将pH调整到5才能出来排列规则的微观结构。[4]
5时间的影响
物质在合成中，结晶时间包含了三个过程，过饱和溶液的形成时间、晶核的形成时间以及晶体的生长时间，其中过饱和溶液的形成时间与实验选择的方法有关，方法不同时间长短不同。
一般在合成实验中，晶核的形成时间是很短的，而晶体的生长时间相对来说是非常长的。在晶体的生长过程当中，不但要求晶体要慢慢长大，并且要求晶体的形貌要好，结晶要规则。
结晶时间要根据所要合成的物质的性质要求选择合适的时间，发光材料在合成中，不同的方法选择不同的时间，时间的长短也影响到物质的形貌、结晶状态，时间太长太短都不是完美的，只有选择合适的时间才能合成不同晶型不同形貌的晶型，物质结晶性好，它的性能才会好，发光材料的亮度才会更好，才更能适应市场的要求。
水热法合成BaMoO4:Ln3+微球实验中，只有水热12小时后，才是最恰当的时间，太短，形貌杂乱无章，不成晶型，时间太长也没有太大必要，应用到生产当中只会加大生产成本，降低利润。
6结语
发光材料在合成实验中方法很重要，但是为了合成具有规则形貌的结晶性好的晶体也必须控制适当的条件，发光材料最后发光还要好，性能还要好，条件也很重要，所以合理的选用表面活性剂，合理的选用反应温度，选择合适的pH也是做合成反应需要注意的亮点，反应时间也是值得考虑的一个关键因素，选择合理的合成方法之后再选择合适的反应时间，无论是科学研究，还是化工成产都是要考虑的关键因素，条件选择的恰当，产品才会更好，所以合成中要考虑的条件是今后研究的重点。
（作者单位：华北理工大学迁安学院）
参考文献
发光材料
[1]杨应国，胡小华，袁曦明等.纳米稀土发光的研究与展望，矿业快报，2004,12(12):5-7.
[2] Xueying Wu, Jin Du, Haibo Li, Maofeng Zhang, Baojuan Xi, Hai Fan, Yongchun Zhu, Yitai Qian, Preparation and Electric Field Response Behavior of Barium Strontium Titanate with Different Controlled Shapes，Journal of Solid State Chemistry 180 (2007) 3288–3295.
[3] Cuimiao Zhang, Chunxia Li, Chong Peng, Ruitao Chai, Shanshan Huang, Dongmei Yang, Ziyong Cheng, and Jun Lin Chem. Eur. J. 2010, 16, 5672–5680.
[4] Chunxia Li, Zhiyao Hou, Cuimiao Zhang, Piaoping Yang, Guogang Li, Zhenhe Xu, Yong Fan, and Jun Lin，Highly Catalytic Single-Crystal Dendritic Pt Nanostructures Supported on Carbon Nanotubes，Chem. Mater. 2009 Volume 21 Issue 19, 4598-4607.
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