LaVO_4纳米棒的合成、结构与性能研究

【摘要】： 具有3d和4f结构的稀土元素化合物，由于具有独特的电子结构和多样化的跃迁模式，往往具有奇特的光学和磁学性能。近来有很多关于用水热法合成稀土化合物纳米管和纳米棒的报道，但很少有关于LaVO_4纳米棒合成的报道。 本文采用水热法和模板导向法结合的方法合成了LaVO_4纳米棒，讨论了模板剂、前驱体溶液的pH值、水热反应时间和不同V(钒)源等对合成LaVO_4纳米棒的影响，实验研究确定了最佳合成工艺参数：模板剂为EDTA、前驱体溶液的pH值为9、水热反应时间为8天、以Na_3VO_4为V(钒)源，制备出了纯净的单一四方锆石型结构的LaVO_4纳米棒，其长度为1～2μm，直径为80～120 nm。利用XRD，SEM，TEM，HRTEM，FT-IR对产物的物相、结构和形貌进行了表征。采用波长为320 nm的紫外光进行激发的光学性能测试表明：(1)相比较于LaVO_4纳米颗粒，LaVO_4纳米棒的光学性能有一定程度的增强，荧光峰出现在450-550 nm波段处，其中467 nm处为最强荧光峰，按能级图可指认为~1G_4→~3H_6的跃迁带；(2)四方结构LaVO_4纳米棒比单斜结构LaVO_4纳米颗粒的光学性能明显提高，且最强荧光峰位置红移了大约50 nm：磁性能测试表明，LaVO_4纳米材料在不同温度范围内有非常优异的磁性能，包括铁氧体磁性、反铁磁性、顺磁性和逆磁性，与LaVO_4纳米颗粒相比，LaVO_4纳米棒的磁性能有一定程度的增强。 最后，合成了Eu掺杂的单一四方钻石型结构的LaVO_4纳米棒，其长度为0.5～1μm，直径约为100 nm。利用XRD，SEM，TEM，HRTEM，EDS对产物的物相、结构和形貌进行了表征，证实Eu~(3+)进入LaVO_4的品格取代了La~(3+)。采用波长为320 nm的紫外光进行激发的光学性能测试丧明：LaVO_4：Eu纳米棒的光学性能有了明显的提高，最强荧光峰出现在612 nm波段处，按能线图可指认为5~D__(0-)~7F_2的跃迁带，在587 nm波段处出现了一个较强的荧光峰，按能级图可指认为~5D_(0-)~7F_1的跃迁带；磁性能测试表明，LaVO_4：Eu纳米棒的磁性能有明显的提高。