聚丙烯酰胺凝膠合成尖晶石納米鋁酸鋅的絡(luò )合機理及發(fā)光性能

尖晶石型鋁酸鋅(ZnAl2O4)具有良好的熱穩定性和化學(xué)穩定性、高量子產(chǎn)額等優(yōu)點(diǎn), 在催化劑、陶瓷以及發(fā)光領(lǐng)域有廣闊的應用前景[1-3] 材料的性能尤其是發(fā)光性能與其形貌、純度及缺陷等有密切的關(guān)系, 而納米尺度材料具有比塊體材料更優(yōu)異或全新的性質(zhì)[4] 但是, 由于ZnAl2O4在晶型轉變過(guò)程中容易團聚, 制備納米ZnAl2O4有許多困難 主要解決方法是降低合成溫度, 減少顆粒之間相互接觸 合成ZnAl2O4 納米顆粒的方法, 有微波合成法[5]、溶膠-凝膠法 [3, 6]、共沉淀法[7, 8]、水熱法[9, 10]等 在這些制備方法中, 溶膠-凝膠法具有工藝簡(jiǎn)單、合成溫度低及結晶質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn) Ragupathi等[11]合成的納米尺度的ZnAl2O4, 具有優(yōu)異的藍、綠光發(fā)射 Silva等[12]用溶膠凝膠法合成的ZnAl2O4納米顆粒, 在488 nm處出現一較強的藍光發(fā)射 但是, 傳統的溶膠-凝膠法合成ZnAl2O4納米顆粒需要較長(cháng)的時(shí)間, 因此需要發(fā)展一種新的制備方法 聚丙烯酰胺凝膠法能防止顆粒間團聚, 在制備各種納米氧化物尤其是磁性納米氧化物方面有很大的優(yōu)勢[13-15] 首先, 在前驅體中加入絡(luò )合劑將溶液中的金屬離子絡(luò )合, 得到相對穩定的絡(luò )合物 其次, 由于在前驅體溶液中加入一定量的丙烯酰胺和亞甲基雙丙烯酰胺, 甚至加入聚合引發(fā)劑, 通過(guò)溫度等觸發(fā)聚合引發(fā)劑發(fā)生聚合反應, 可提高溶液的成膠速度, 在幾分鐘至數十分鐘內即可得到凝膠體[16] 另外, 由于在溶液成膠過(guò)程中, 丙烯酰胺和亞甲基雙丙烯酰胺聚合形成高分子網(wǎng)絡(luò )骨架, 為螯合物提供生長(cháng)空間, 并將螯合物限制在聚合物網(wǎng)絡(luò )內, 通過(guò)干燥、燒結等過(guò)程即可得到形貌規整、呈類(lèi)球形且粒度均勻的納米顆粒 本文以Zn(NO3)2.6H2O和AlCl3.6H2O為原料, 用聚丙烯酰胺凝膠法制備ZnAl2O4納米顆粒, 通過(guò)改變鋅鋁比和以檸檬酸作為絡(luò )合劑, 研究檸檬酸絡(luò )合鋅和鋁兩種金屬離子的絡(luò )合機理, 并研究ZnAl2O4 納米顆粒的熒光性質(zhì)和發(fā)光機制 1 實(shí)驗方法1.1 樣品合成 按鋅鋁比為1∶1, 1∶1.8和1∶2的比例將六水硝酸鋅 (Zn(NO3)2.6H2O)和六水氯化鋁 (AlCl3.6H2O) 加入15 mL去離子水中, 得到3種樣品, 分別標記為S1、S2和S3 待鋅鹽和鋁鹽完全溶解后加入