无机发光材料合成.ppt

按反应环境分类 * * 无机发光材料的合成 气相法 液相法 沉淀法 水热法 溶胶－凝胶法 冷冻干燥法 喷雾法 气体冷凝法 氢电弧等离子体法 溅射法 真空沉积法 加热蒸发法 混合等离子体法 共沉淀法 化合物沉淀法 水解沉淀法 固相法 粉碎法 干式粉碎 湿式粉碎 化学气相反应法 气相分解法 气相合成法 气－固反应法 物理气相法 热分解法 其它方法 固相反应法 * 1 溶胶－凝胶法 将一种或几种盐均匀分散在一种溶剂中，使它们成为透明状的胶体，即成溶胶。 将溶胶在一定条件下（温度、酸碱度等）进行老化处理，得到透明状的冻状物即称凝胶。 溶胶-凝胶法可精确控制各组分的含量，使不同组分之间实现分子／原子水平上的均匀混合，而且整个过程简单，工艺条件容易控制。 1、凝胶形成机理通常须经过三个必要的过程： a).单体聚合成初次粒子； b).粒子长大； c).粒子交联成链状且形成三维网状结构。 * 1 溶胶－凝胶法 溶胶（Sol）是由孤立的细小粒子或大分子组成，分散在溶液中的胶体体系。 当液相为水时称为水溶胶（Hydrosol）;当为醇时称为醇溶胶（alcosol）。 凝胶（Gel）是一种由细小粒子聚集而成三维网状结构的具有固态特征的胶态体系，凝胶中渗有连续的分散相介质。 按分散相介质不同可分为水凝胶（Hydrogel）、醇凝胶（alcogel）和气凝胶（aerogel）。 沉淀物（precipitate）由孤立粒子聚集体组成而区别于凝胶。 图1 溶胶、凝胶和沉淀物的区分 * 1 溶胶－凝胶法 2、凝胶的一般干燥过程 湿凝胶的一般干燥过程或以观察到三个现象： A）持续的收缩与硬化； B）产生应力； C）破裂。 湿凝胶在初期干燥过程中，因有足够的液相填充于凝胶孔中，凝胶体积的减少与蒸发了的液体的体积相等，无毛细力起作用。当进一步蒸发使凝胶体积减少量小于蒸发掉的液体体积时，此时液相在凝胶孔中形成弯月面， 图2 湿凝胶干燥过程中的毛细管力 使凝胶承受一个毛细管压力，将颗粒挤压在一起。如图2所示。 * 1 溶胶－凝胶法 溶胶－凝胶法的应用－功能材料中制备粉体材料 La2O3 La(NO3)3溶液 HNO3 Fe(NO3)3.6H2O Fe(NO3)3溶液 La: Fe=1:1 柠檬酸 LaFeO3的超细粉末 10～100nm La3+、Fe3+的柠檬酸溶液 50～80℃ 含La3+、Fe3+的凝胶 含La3+、Fe3+的溶胶 60～90℃ 干凝胶 热处理 120℃ * 光电子技术系光电工程专业 * 1 溶胶－凝胶法 设备 * 1 溶胶－凝胶法 溶胶－凝胶法的优势 起始原料是分子级的能制备较均匀的材料 较高的纯度 组成成分较好控制，尤其适合制备多组分材料 可降低程序中的温度 具有流变特性，可用于不同用途产品的制备 可以控制孔隙度 容易制备各种形状 * 1 溶胶－凝胶法 溶胶－凝胶法的缺陷 原料成本较高 存在残留小孔洞 存在残留的碳 较长的反应时间 有机溶剂对人体有一定的危害性 * 2.1 水热法 水热法是在高压釜里的高温、高压反应环境中，采用水作为反应介质，使得通常难溶或不溶的物质溶解，反应还可进行重结晶。水热技术具有两个特点，一是其相对低的温度，二是在封闭容器中进行，避免了组分挥发。1982年开始用水热反应制备纳米粉末。水热条件下粉体的制备有： 水热结晶法 比如 Al(OH)3 Al203·H2O 水热合成法 比如 FeTiO3+K0H K2O.nTiO2 水热分解法 比如 ZrSiO4+NaOH ZrO2+Na2SiO3 水热脱水法 水热氧化法 典型反应式： mM十nH2O MmOn+H2 其中M可为铬、铁及合金等 水热还原法 比如 MexOy+yH2 xMe+yH2O 其中Me可为铜、银等 水热沉淀法 例如 KF+MnCl2 KMnF2 * 2.2 溶剂热合成法 用有机溶剂（如：苯、醚）代替水作介质，采用类似水热合成的原理制备纳米微粉。非水溶剂代替水，不仅扩大了水热技术的应用范围，而且能够实现通常条件下无法实现的反应，包括制备具有亚稳态结构的材料。 * 2.2 溶剂热合成法 （1）溶剂热法的特点 反应条件非常温和，可以稳定压稳物相、制备新物质、发展新的制备路线等； 过程相对简单而且易于控制，并且在密闭体系中可以有效的防止有毒物质的挥发和制备对空气敏感的前驱体； 另外，物相的形成、粒径的大小、形态也能够控制,而且,产物的分散性较好。在溶剂热条件下，溶剂的性质(密度、粘度、分散作用) 相互影响，变化很大，且其性质与通常条件下相差很大，