基于稀土层状氢氧化物的荧光材料研究进展

稀土层状氢氧化物(LRHs)结合了层状化合物的结构特性和稀土离子的功能特性,代表了一类新的功能材料,在光电、催化以及生物医学等领域具有巨大的应用潜力。本文主要综述了LRHs的研究进展,包括Ln_(2)(OH)_(5)(A^(x-))_(1/x)·nH_(2)O(251-LRHs)和Ln_(2)(OH)_(4)SO_(4)·nH_(2)O(241-LRHs)的可控合成、结构特征、阴离子交换、纳米片剥离,以及在发光领域的应用,重点关注251-LRHs晶体的尺寸和形貌调控及纳米片剥离,总结了LRHs及其煅烧衍生物(氧化物、含氧硫酸盐和硫氧化物)荧光粉、高取向透明薄膜、光学温度传感器的发光特性,展望了LRHs功能化设计的研究方向,以期为今后进一步开发LRHs新型功能材料提供参考。

多色发光层状稀土氢氧化物/聚甲基丙烯酸甲酯复合荧光薄膜的组装

本文通过水热法合成了含有3种不同稀土离子的层状稀土氢氧化物(Gd0.5Tb0.5-xEux)2(OH)5NO3.nH2O,并选择有机物水杨酸(HSA)作为敏化剂,通过在水热条件下的离子交换反应,成功将其以有机阴离子形式与层状稀土氢氧化物插层组装获得有机-无机杂化荧光材料(SA--LRHs∶xEu)。荧光性质测定表明,SA-通过有效的能量转移增强了Tb3+的特征绿色荧光发射,随着Eu3+含量的增加,Eu3+的特征红色荧光发射随之增强,而Tb3+的特征绿色荧光发射随之减弱。在此基础上,将发光颜色可调的有机-无机荧光材料与聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)复合组装出透明的荧光薄膜。

La^3＋掺杂NiCo层状双金属氢氧化物纳米片的合成及其电化学性能

稀土离子La^(3+)掺杂的NiCo层状双金属氢氧化物纳米片具有高的超级电容器性能,比容量达到1115 F/g(1A/g)、倍率性能为517 F/g(30 A/g)。研究表明,La^(3+)离子掺杂不改变NiCo层状双金属氢氧化物晶体结构,但会显著影响其电子和离子传导特性,从而改变其电化学性能。根据离子电负性标度,La^(3+)(1.327)和Co^(2+)(1.377)离子的电负性值最接近,掺杂La^(3+)会优先取代Co^(2+)离子位置。由于La^(3+)离子的尺寸作用(106 pm),使得最优掺杂比例较小仅为0.26%,电化学结果表明较少的La^(3+)掺杂比例依然会显著调节NiCo层状双金属氢氧化物的电子/离子输运性质。

Y^(3+)掺杂Ni-Co双金属氢氧化物的制备、表征及其电化学性能

采用水热合成法,在Ni-Co层状双氢氧化物中掺杂不同浓度的钇.通过傅里叶变换红外光谱法、X射线粉末衍射法、扫描电子显微镜、比表面积和孔隙度分析仪对其结构及微观形态进行表征,电化学工作站对目标材料进行电化学性能测试.结果表明:掺杂浓度为0.03mmolY^(3+)时NiCo双金属氢氧化物效果最优,比表面积可达74.9198±0.2762 m^2·g^(-1),比电容值为380F·g^(-1),电容保持率达到了70%.说明掺杂Y^(3+)可以有效改善Ni-Co层状双氢氧化物电化学性能,可以成为良好的超级电容器储备材料.

有机敏化剂插层层状氢氧化铽纳米复合体的合成与发光性质

选择两种有机物对苯二甲酸(TA)和苯甲酸(BA)作为敏化剂,通过在水热条件下的离子交换反应,成功将其以有机阴离子形式插层至层状铽氢氧化物而获得纳米复合体。荧光性质测定表明TA2-和BA-通过有效的能量转移均增强了Tb3+的特征绿色荧光发射,并且TA2-的敏化增强能力大于BA-。从能级匹配角度讨论了敏化剂和Tb3+之间能量转移的机理。

层状稀土氢氧化物杂化发光材料研究进展

层状稀土氢氧化物(LRHs)是一类具有二维层状结构的新型无机层状功能材料.由于LRHs具有可变的组成、丰富的插层化学行为以及稀土离子特有的荧光性质等优点,因此是一种很有发展潜力的新型发光功能材料.本文综述了层状稀土氢氧化物杂化发光材料的研究进展,探讨了主客体间相互作用对其光物理性质及稳定性的影响,为实现层状稀土氢氧化物杂化发光材料在光学器件领域(LED照明和光纤维等)及生命分析领域的应用提供了重要的理论依据.

稀土文摘快报

镧层状稀土氢氧化物在避免沉积物颗粒衰减作用的同时,通过多种机制对磷进行吸附的超灵敏检测。Study of electronic,thermoelectric and optical properties of environment friendly Mg doped CeO_(2) for energy harvesting devices。领域:稀土吸附剂。团队:华中科技大学化学化工学院。期刊:Sci Total Environ(impact factor:8)2区TOP。镧基吸附剂已广泛应用于废水中磷酸盐的捕集。然而,沉积物与腐殖酸共存产生的衰减效应是实际应用中的主要缺点。合成镧层状稀土氢氧化物(LRHs)-Cl(La-LRH-Cl),在较宽的pH范围内获得高元素磷(P)吸附容量(138.9 mg/g)以及快速吸附率(k=0.0031g/mg·min),同时避免了湖水中沉积物与腐殖酸共存所产生的衰减效应。

基于层状氢氧化镧的稀土离子激活杂化组装荧光体

采用水热法制备了十二烷基磺酸根(DS−)插层的稀土离子(Eu^(3+),Tb^(3+)和Ce^(3+))激活的层状氢氧化镧(LLaH),通过微波法将苯甲酸根(BA−)与层中DS−进行离子交换反应,形成杂化组装.X-射线衍射(XRD)结果表明这些杂化组装具有典型的层状结构,离子交换反应后层间距由3.2 nm减小为1.9 nm.光致发光光谱显示稀土Eu^(3+)和Tb^(3+)掺杂的LLaH均表现出相应的特征红色和绿色发射,但(Eu/Tb)_(0.1)La_(1.9)(OH)_(5)BA·H_(2)O的发光强度是(Eu/Tb)_(0.1)La_(1.9)(OH)_(5)DS·H_(2)O的十几倍,这得益于BA−对稀土离子发光产生了很好的敏化作用.通过超声和离心过程将Tb_(0.1)La_(1.9)(OH)_(5)BA·H_(2)O,Eu_(0.1)La_(1.9)(OH)_(5)BA·H_(2)O和Ce_(0.08)La_(1.92)(OH)_(5)DS·H_(2)O杂化组装样品进行层剥离制成胶体溶液,发现不同比例的Eu_(0.1)La_(1.9)(OH)_(5)BA·H_(2)O和Tb_(0.1)La_(1.9)(OH)_(5)BA·H_(2)O两种胶体混合能够对发光颜色进行调整;三种胶体混合后通过改变激发波长也可以有效调整发光颜色,特别是在280~290 nm紫外光激发下,能够获得白色荧光,显示出优异的光功能特性.

基于稀土层状化合物制备透明陶瓷研究进展

稀土层状氢氧化物在保留无机层状化合物离子交换性、可插层性及可剥离性的基础上,拥有稀土离子独特的光、电、磁及催化性能,具有广泛的应用场景,是近年来无机层状化合物研究的热点。本文围绕稀土层状氢氧化物(LRHs)的研究发展历程,主要综述了LRHs的结构特性、可控合成和纳米片剥离,以及现阶段在透明陶瓷及薄膜制备中的应用,重点关注基于LRHs制备陶瓷材料技术的发展及优越性,总结了LRHs及其作为前驱体制备的功能陶瓷的结构及物化特性,展望了未来LRHs高效合成及结构设计的研究方向,为今后LRHs在更多领域的规模化应用提供参考。

Ce-CoFe-P@CC纳米复合催化体系的OER性能

对粉末电催化剂进行电催化性能测试时通常需要加入黏合剂,该测试容易导致催化剂电阻增加,催化剂负载量减少,并且在长时间测试下催化剂容易被剥离。采用一步水热法使Ce掺杂CoFe层状双金属氢氧化物在碳布上均匀生长,并进一步磷化处理直接获得了无需黏合剂的Ce-CoFe-P@CC自支撑电极材料;通过XRD、SEM、TEM、N_(2)吸附-脱附等温曲线和XPS对电极材料进行表征,并对其进行了电催化OER性能测试。结果表明,合成得到的电极材料具有规则的纳米片形貌,纳米片长度和厚度分别为2.50μm和0.05μm;Ce和P的掺杂优化了CoFe-LDH电子结构,促进了电荷转移,增加了催化活性位点,提高了电极的耐久性;Ce-CoFe-P@CC在10 mA/cm^(2)的电流密度下只需187 mV的过电势,表现出优异的OER催化性能。

含铈类水滑石的制备及其衍生物催化研究

采用共沉淀水热法制备了镍铝铈三元复合层状氢氧化物.详细探讨了合成体系pH值、Ce/Al比及陈化条件对合成产物物相的影响;通过XRD,ICP,TG-DTA手段研究了合成物物相、组成及热行为.考察了以合成物为前驱体经焙烧后转化为镍铝铈复合金属氧化物在催化消除NO反应中的应用.实验结果表明,合成镍铝铈三元复合层状氢氧化物的适宜条件是:M2+/M3+=2,Ce/Al=0.07～0.75,pH=5.5～6.9,水热处理条件为110℃,5 h;在pH=5.5～6.9条件下,合成原料配比不同,产物物相相同,但组成不同;合成物热稳定性较差,在T=100～400℃之间,层间吸附水及层间平衡阴离子NO3-脱去,转化为复合氧化物,将此氧化物应用于NO消除反应中,表现出高的低温活性,400℃进行反应,NO转化率达95%,N2选择性几乎100%.

MgAlCe水滑石的合成及其表征

采用共沉淀水热法合成了MgAlCe三元复合层状氢氧化物。详细探讨了x(Al)/x(Ce)、水热温度及pH值对合成产物物相的影响。通过XRD、TG/DTG、SEM及TEM对制备的水滑石进行分析。结果表明,当x(M2+)/x(M3+)=1.5,x(Al)/x(Ce)=16∶1,pH值=7.9条件下进行多种离子共沉淀,并经140℃、10h水热处理后,得出的产物结晶度较高,物相纯净,具有典型层状结构,并且其热稳定性较好,层间羟基硝酸根失去温度在300～500℃之间,表明其作为阻燃剂具有很大的潜力。

Nd掺杂的Ni-Al LDHs的制备及其电化学性能研究

采用传统共沉淀法制备了层间阴离子为碳酸根的Ni-Al-Nd三元层状双氢氧化物,利用X射线粉末衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)对合成产物的结构和形貌进行表征。采用循环伏安(CV)、恒电流充放电(GCD)和交流阻抗谱(EIS)对材料的电化学性能进行测试,结果表明,掺杂了钕元素的镍铝层状双氢氧化物相比纯的镍铝层状双氢氧化物,电容性能得到明显提升,在1 A/g电流密度下的比电容从1 605 F/g提升至2 114 F/g。

四硫代钼酸根/1-辛烷磺酸根/LEuH复合体发光性能及对Hg^(2+)的识别

采用改进的均匀沉淀法合成了硝酸根插层的稀土铕层状氢氧化物(NO_3-LEuH),通过离子交换法将阴离子型表面活性剂1-辛烷磺酸根(OS-)及无机阴离子MoS2-4共插层于LEu H的层间,通过改变MoS_4^(2-)和OS^-的投料比得到一系列发光强度不同的复合体(MoS_4)_xOS_(1-x)-LEuH(x=0.02,0. 10,0. 20).采用X射线粉末衍射仪(XRD)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)和荧光分光光度计(PL)等研究了其结构及性质.结果表明,MoS_4^(2-)会明显削弱层板Eu^(3+)的红光发射,且在一定MoS_4^(2-)/OS^-摩尔比范围内发光强度随MoS_4^(2-)含量增加而降低.选择MoS_4^(2-):OS^-摩尔比为0.02∶0. 98的复合体(MoS4)0.02OS0.98-LEu H用于水体系重金属离子Hg^(2+),Cu^(2+),Ag+,Pb^(2+)的荧光识别,发现剥离态复合体对Hg^(2+)具有选择性识别能力,加入含Hg^(2+)水溶液后发光有一定程度增强,可用作off-on型荧光传感器件识别毒性Hg^(2+).