配位体修饰氟化锶纳米分层微球的可控合成*

任建学，张晓蓉，欧阳艳，何晓燕

(伊犁师范学院凝聚态相变与微结构重点实验室，新疆伊宁 835000)

无机纳米发光材料具有独特的物理化学性质，在光纤通讯、激光系统、生物成像、医学诊断和太阳能电池等领域中有重要研究及应用价值［1－2］。氟化物具有绝缘性好、禁带宽度大、声子能量较低、电子云扩展效应小和折射率较小等优点，是目前最好的上转换和下转换基质材料之一［3－5］。研究表明，基质材料性质与其尺寸和形貌等有密切关系［6－7］。因此，可通过调控基质材料尺寸和结构，可控合成组分理想、结构特定和尺寸可调的优质基质材料。

目前，氟化物合成已取得显著进展，但是合成方法环保化和合成产物功能化仍面临诸多困难［8－11］。以配位体作为结构修饰剂，合成方法简易、环保、可控，在氟化物合成研究中具有极大潜力，但相关报道较少。

基于此，本文以硝酸锶为锶源，氟化钠为氟源，乙二胺四乙酸二钠(EDTANa2)为配位体，经微波促进合成了配位体修饰氟化锶纳米分层微球(1)，其结构和形貌经XRD和SEM表征。物料比r［n(EDTANa2)∶n(Sr2+)］和反应温度(t)对形貌影响较大。在最佳反应条件［n(Sr2+)5 mmol，r=7，于120℃/600 W反应］下合成的分层清晰，分散性好，球体均匀，直径600 nm～800 nm。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

DX-2700型X-射线衍射仪;KYKY-2800B型扫描电镜;XH-300A型微波合成/萃取仪。

所用试剂均为分析纯。

1.2 合成

在反应瓶中加入Sr(NO3)21.06 g(5 mmol)，EDTANa29.31 g(25 mmol)和去离子水 150 mL，搅拌使其溶解;置于微波合成/萃取仪(功率600 W，温度 120℃)，加热至沸腾，缓慢滴加 NaF 0.52 g(12.5 mmol)的去离子水(50 mL)溶液，滴毕，反应20 min。析出白色沉淀，用去离子水(3×200 mL)洗涤，于室温干燥得1。

仅改变物料比r［n(EDTANa2)∶n(Sr2+)］和反应温度(t)，用类似的方法制备1rt。

2 结果与讨论

2.1 表征

(1)XRD

图1 1的XRD谱图*Figure 1 XRD spectra of 1

图1为1和2的XRD谱图。由图1可见，1的衍射峰与标准卡片JCPDS No.86-2 418完全符合，均对应立方相晶体SrF2，但1衍射峰峰强减弱，峰形宽化。

(2)SEM

图2为配位剂种类对1形貌影响的SEM图。由图2可见，酒石酸钠对1结构控制效果不明显，EDTANa2修饰所得1不团聚、分散性好，且具有分层结构。

2.2 合成

为研究1的生长机理和EDTANa2在1生长中所起的作用，考察了物料比r［n(EDTANa2)∶n(Sr2+)］和反应温度(t)对形貌的影响。

(1)r

(2)t

r=7.0，其余反应条件同 1.2，考察 t对 17t微观形貌的影响，结果见图4。由图4可见，t=40℃时，合成的为大量不规则原始粒子;t=60℃时，合成的为粒径1 μm的微米球;t=80℃时，合成的为堆积的微米球，该微米球并不稳定，尺寸逐渐变大;温度升高至120℃，合成的为分层结纳米球，粒径约600 nm～800 nm。由此可见，t对1的最终微观形貌同样有重要的作用［13］。

此外，用类似的方法考察了反应时间对1微观形貌的影响。SEM图分析表明，其影响并不显著。

综上所述，形貌较佳的1的合成条件为n(Sr2+)5 mmol，r=7，于120℃/600 W反应。

2.3 反应机理

根据实验结果和文献报道［14－15］，推测1的形成机理为:(1)EDTA2－与 Sr2+形成 Sr-EDTA，水溶液中Sr2+含量降低;(2)氟化钠解离出的F－与Sr-EDTA中缓慢释放出的Sr2+在水溶液中迅速形成1的晶核;(3)晶核在微波促进下形成1的原始粒子，并随着反应时间推移而聚集和生长为1。

图2 1的SEM图*Figure 2 SEM images of 1

图3 的SEM图Figure 3 SEM images of

图4 的SEM 图Figure 4 SEM images of

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