（无机化学专业论文）sialon纳米荧光粉及蒙脱土纳米片的制备及表征.pdf

2 0 1 1 sm a s t e rt h e s i sl n s t i t u t i o nc o d e ：10 2 6 9 s t u d e n ti d ：510 8 0 6 0 6 0 1 9 威参伤勘国腼羹砌 s y n t h e s i s 倪n dc h ( i r a c t e r i s n c so 彳s i a l o nn 征n o - s c a t e p 1 1 l o s p l l l o r sn n nm o n t m o r n t o n l t en n n os n e e t s t，tt， f a c u l t y ： m a j o r ： r e s e a r c hf i e l d ： q 星p 垒丛塑星堕! q fq b 皇堡i 苎! ! = y ! 跫q ! g 垒旦i 堡h 皇盟i 墨! 碰 s u p e r v i s o r ：q 鱼苎墨q 坠iq i 垒n g s t u d e m ：l il i c o m p l e t e di nm a y ，2 0 1 1 甲 矿 壤嚼萨丛，苓钔旷丝铭胸 引咿f 华东师范大学学位论文原创性声明 郑重声明：本人呈交的学位论文s i a l o n 纳米荧光粉及蒙脱土纳米片的制备及 表征，是在华东师范大学攻读硕拗博士( 请勾选) 学位期间，在导师的指导下进 行的研究工作及取得的研究成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其 他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体， 均已在文中作了明确说明并表示谢意。 作者签名： 7 日期：驯1 年弦，p 日 华东师范大学学位论文著作权使用声明 s i a l o n 纳米荧光粉及蒙脱土纳米片的制备及表征系本人在华东师范大学攻 读学位期间在导师指导下完成的硕掣博士( 请勾选) 学位论文，本论文的研究成果 归华东师范大学所有。本人同意华东师范大学根据相关规定保留和使用此学位论 文，并向主管部门和相关机构如国家图书馆、中信所和“知网”送交学位论文的印 刷版和电子版；允许学位论文进入华东师范大学图书馆及数据库被查阅、借阅；同 意学校将学位论文加入全国博士、硕士学位论文共建单位数据库进行检索，将学位 论文的标题和摘要汇编出版，采用影印、缩印或者其它方式合理复制学位论文。 本学位论文属于( 请勾选) ( ) 1 经华东师范大学相关部门审查核定的“内部”或“涉密”学位论文木， 于年，月日解密，解密后适用上述授权。 ， ( 1 2 不保密，适用上述授权。 聊签名蜜至 本人签名函豳 砂j f 年f 月? 汐日 奉“涉密”学位论文应是已经华东师范大学学位评定委员会办公室或保密委员会审定过的学 位论文( 需附获批的华东师范大学研究生申请学位论文“涉密”审批表方为有效) ，未经上 述部门审定的学位论文均为公开学位论文。此声明栏不填写的，默认为公开学位论文，均适用 上述授权) 。 亘亟硕士学位论文答辩委员会成员名单 姓名职称单位备注 吴良平教授华东师范大学主席 杨帆副教授华东师范大学委员 张其颖副教授华东师范大学委员 摘要 近年来，新型氧氮化物、氮化物体系光转换材料以其良好的热稳定性、化学 稳定性及高效发光性引起了研究者的广泛关注，然而该材料体系对于合成工艺的 要求相对苛刻，通常以氮化物为原料，采用热压烧结或气压烧结法合成。本论文 首先以氧化物作原料经碳热还原氮化法( c r n ) 制备了稀土掺杂s i a l o n 荧光粉。 以s i 0 2 ，a 1 2 0 3 ，c a c 0 3 ，e u ( n 0 3 ) 3 ，c e ( n 0 3 ) 。6 h 2 0 为原料，采用碳热还原氮 化法( c i ) ，合成了较纯c a a s 认1 0 n ：e u 2 十和c a a s 认l o n ：c e 3 + 的荧光发光 材料，并研究了不同反应温度、时间对所合成的s i a l o n 荧光粉物相纯度、发光性 能的影响，探讨了碳热还原法反应机理及发光中心的结构。以s i 0 2 、a 1 c 1 3 6 h 2 0 、 e u 州0 3 ) 3 、氨水为原料，用溶胶凝胶法制备了前驱物，然后通过碳热还原氮化法 ( c r n ) 获得了e u 2 十掺杂b s i a l o n ( z = 1 、2 、3 ) 荧光发光材料。比较了碳热还原法 合成b s i a l o n ( z = 1 、2 、3 ) 发光性能与z 值的关系。应用x 射线衍射( x r d ) 仪，扫 描电子显微镜( s e m ) 、透射电子显微镜( t e m ) ，荧光分光光度计研究了稀 土掺杂s i a l o n 陶瓷荧光粉的物相、形貌、结构、粒径及发光性能。 蒙脱土主要是含水的铝硅酸盐组成的。蒙脱土的特殊结构决定了其独特性能 和应用价值。本文选用十六烷基三甲基溴化铵( c t 心) 、四正丁基氢氧化铵 ( t b a o h ) 、十二烷基磺酸钠( s d s ) 等表面活性剂作插层剂，在不同反应条件下 合成出有机蒙脱土。以原矿蒙脱土、c 即出插层有机蒙脱土、t b a o h 插层有机 蒙脱土、s d s 插层有机蒙脱土作原料，其对应的表面活性剂为稳定剂，以微波法 制备了蒙脱土纳米片溶胶。十二烷基磺酸钠( s d s ) 阴离子表面活性剂与蒙脱土在 水分散相中加热搅拌一定时间同样也得到了稳定的蒙脱土纳米片溶胶。通过x 射线衍射仪( m ) ，红外光谱仪( f t i r ) 表征了有机蒙脱土层间距变化，有机 物官能团红外吸收峰，证明了有机蒙脱土的合成。z e t a 电位仪、透射电子显微镜 ( t e m ) 表征了蒙脱土纳米片的z e t a 电位电性及绝对值大小、结构、大小。通 过紫外一可见吸收光谱( u v v i s ) 比较了原矿蒙脱土与有机蒙脱土作原料微波法 制备蒙脱土纳米片的浓度大小。 关键词：s i a l o n 荧光粉碳热还原法蒙脱土插层剥离纳米片 a b s t r a c t a san o v e lc l a s so fi n o 唱a 1 1 i cp h o s p h o r s ，o x y l l i t r i d ea n d 血t r i d el u m i n e s c e m m a t e r i a l sh a v er e c e i v e dc o n s i d e r a b l ea t t e n t i o nb e c a u s eo fm e i re x c e l l e n tp r o p e r t i e s ， l l i g hl u m i n o u se f ! f i c a c y ，k 曲c h r o m a t i cs t a b i l 时a i l dg o o dt 1 1 e m l a la n dc h e m i c a l s 讪i l i t i e se ta 1 i ng e n e r a l ，o x y i l i 仃i d ea n dn j t r i d el u i n i n e s c e n tm 砷e r i a l sw e r ep r e p a u r e d b yh o t p r e s s i n gs i n t e r i n g0 rg a s p r e s s i i l gs i n t e r i n gp r o c e s su s i n gh 适h 巾u r i 够n i 仃i d e a s s t a r t i n g m a t e r i a l s m o r e o v e r ，m e i rs i n t e r i n gs y s t e md e m a n d sl m s hr e a c t i o n c o n d i t i o n s i nt 1 1 i sm e s i s ，w es t u d i e dt h ec a r b o t h e m a ls y n t h e s i so fr a r e - e a r r t h - d o p e d s i a l o nc e r a n l i c s e u 2 + d o p e dc a a s i a l o np h o s p h o ra n dc e 3 + d o p e dc a a s i a l o n p h o s p h o r h a v e b e e n s y n t h e s i z e d 行o m s i 0 2 ，a 1 2 0 3 ，c a c 0 3 ，e u 洲0 3 ) 3 ， c e ( n 0 3 ) 3 。6 h 2 0 ，c a r b o np o w d e r sb yc a r b o t l l e h n a lr e d u c t i o r 卜面研d a t i o n ( c r n ) w e s t u 血e dm er e a c t i o nm e c h a n i s mo fc i 乇np r o c e s so nt l l eb a s i so fv a r i o u sp h a u s ea t d i f f e r e n ts o a k i n gt i m ew h i l es i m e r i n ge + d o p e dc a a s i a l o ns a m p l ei n13 9 0 。c i na d d i t i o n ，e u 2 + d o p e dc a 以s i a l o nw a ss y n t h e s i z e da tl5 0 0 o r15 5 0 c e 3 + d o p e d c a o c s i a l 0 nw a ss y i m l e s i z e da t1 5 0 0 f o r3h e u pd o p e dp s i a l o n ( z = 1 、2 、 3 ) u l 仃a f i n ep o w d e r sw e r es y n t h e s i z e db yc a r b o t h e m a lr e d u c t i o n n i t r i d a t i o n ( c r n ) t e c h l l i q u e t h e p r e c u r s o r s o f p - s i a l o n w a s s y n t h e s i z e d f r o m s i 0 2 ， a l a 3 。6 h 2 0 ，e u ( n 0 3 ) 3 ，锄m o l l i as o l m i o n ，c a r b o np o w d e r sb y 也es o l - g e lm e 也o d t h e r e l a t i o n sb e 铆e e nl 啪i n e s c e n c ep r o p e n i e sa n dzv a l u eo fe 一+ d o p e dp s i a l o nw e r e s t u d i e d u s i l l gx - r a yd i 债a c t o m e t e r ( x r d ) ，s c a n n i n ge l e c 仃o nm i c r o s c o p e ( s e m ) ， 舰n s m i s s i o ne l e c 仃o nm i c r o s c o p y ( t e m ) ，n u o r e s c e n ts p e c 仃o p h o t o m e t e r ，m ep h a s e ， m o 巾h 0 1 0 9 y ， s t r u c n l r e ， s i z ea n d1 u m i n e s c e n c ep r o p e r t i e so fe u 2 + d o p e dp - s i a l o n p h o s p h o rw e r es t u d i e d m o n 缸1 1 0 棚o i l i t em a i l l l yc o n s i s to fh y d r a t e da l u i i l i n 岫s i l i c a t e m o n t 芏n o 棚0 1 1 i t e h a sp a r t i c u l 2 u rp r o p e n i e sa n dm a l l yp r a c t i c a la p p l i c a t i o n s ，b e c a u s eo f 也e i rs p e c i a l c 巧s t a l s t m c t u r e i nt 1 1 i s 协e s i s ， c e 够l t r i m e t h y l a i n m o n i u m b r o m i d e ( c l 蛐1 ) ， t e n i a b u t y l a m m o n i u mh y d r o x i d e ( t b a o h ) ，s o d i u md o d e c y ls u l 矗l t e ( s d s ) s u r f a c t ；锄t s a si n t e r c a l a t i o n a g e n t ， t h e0 r g a n o - m o n 仃n o r i l l o m t ew a sp r e p a r e du n d e rv 撕o u s c o n d i t i o n s m o n t m o r i l l o m t ea i l d o r g a n o m o n n l l o r i l l o n i t e a sr a wm a t e r i a l s ，m e c o l l r e s p o n d m gs u r f a c 伽ta ss 切b i l i z e r ，m o n t i n o r i l l o i l i t en a n o s h e e ti sp r e p a r e db y m i c r o w a v ei r r a d i a t i o n n a n o s h e e t so fe x f o l i a t e dm o n n n o r i l l o m t ep l a t e l e t sd i s p e r s e di i l i i d i s t i l l e dw a t e rh a v eb e e ns y n m e s i z e d行o mn a n 瑚lm o n t m o r i l l o l l i t e a n da n i o n s u r f - a c t a m ss o d i u ml 札u y l s u l f o n a t e ( s d s ) b yv i g o r o u s s t i 仃i n ga n dh e a t i n gf o r f e w h o u r s u s i n gx r a yd i 倚a c t o m e t e r ( x r d ) ，f o 皿e r 仃a n s f o mi 心a r e ds p e c 订o s c o p y ( f t - i r ) ，m t e r l a y e rs p a c m go fo 唱a n o m o n t m o r i l l o l l i t e ，o 唱a i l i c 矗m c t i o n a l 铲o u p s w e r es t u d i e d u s i n gz e t ap o t e n t i a la n a l y z e r ，t r a n s m i s s i o ne l e c t r o nm i c r o s c o p y ( t e m ) ， z e t ap o t e n t i a la n ds n l l c t u r eo fn a n o s h e e tw e r es t u d i e d u s i n gu v v i s i b l ea b s o 印t i o n s p e c t r d s c o p y ，c o n c e n 仃 l t i o no fm o n t i n o r i l l o n i t en a n o s h e e t ss 0 1w e r ec o m p a r e dw h e n m o n t m o r i l l o n i t em i i l o s h e e t sw e r e p r e p a u r e db y m i c r o w a v ei n a d i a t i o n o 唱a n o m o n t m o r i l l o n i t ea n dm o n t m o r i l l o 血t ea sm wm a t e r i a l s k 舒御o r d s ：s i a l o nc e r 锄i c s ，p h o s p h o r ，c r n ，i n t e r c a l a t i o n e x f o l i a t i o n ，n a n o s h e e t i i l 目录 摘要i a b a s 臼a c t i i 第一章绪论1 1 1s i a l o n 发光材料1 1 2 蒙脱土复合材料：6 1 3 研究思路1 1 第二章碳热还原法合成稀土掺杂c a 0 【s i a l o n 及其性能表征一1 3 2 1 前言13 2 2 实验1 4 2 2 1 实验仪器及试剂1 4 2 2 2 实验过程一1 4 2 2 3 表征1 5 2 3 结果与讨论1 5 2 3 1 稀土掺杂c a 0 【s i a l o n 的合成及结构分析”1 5 2 3 2 样品荧光光谱分析- 2 2 2 4 小结2 5 第三章碳热还原法合成e u 2 + 掺杂b s i a l o n 及其性能表征2 7 3 1 前言2 7 3 2 实验部分2 7 3 2 1 实验仪器及试剂2 7 3 2 2e u 2 + 掺杂b s i a l o n 粉体的制备2 8 3 2 1 3 表征2 8 3 3 结果与讨论2 8 3 3 1e u 2 斗掺杂b s i a l o n 的合成及结构分析2 8 3 3 2 样品荧光光谱分析3 1 3 4 小结3 3 第四章蒙脱土纳米片的制备及表征3 4 4 1 前言3 4 4 2 实验部分一3 4 4 2 1 实验仪器及试剂3 4 4 2 2 实验过程3 4 4 2 3 表征3 6 4 二3 结果与讨论3 7 4 3 1 有机蒙脱土的合成及分析3 7 4 3 2 蒙脱土纳米片溶胶的制备及结构分析4 2 4 4 小结4 9 第五章结论5 2 参考文献5 3 附录5 7 致谢5 8 华东师范大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1s i a l o n 发光材料 s i a l o n 是2 0 世纪7 0 年代初首先由日本人o y 锄a 和k a m i a i t o 1 】及英国人j a c k 和w i l s o n 【2 】发现的。它是s i 3 n 4 中s i 、n 原子被a 1 和o 原子置换所形成的一大 类固溶体的总称。s i a l o n 是s i 、a l 、o 、n 四种元素的合成词，基本结构是( s i 、 a 1 ) ( o 、n ) 四面体。根据结构和组合，s i a l o n 可分为以0 【s i a l o n 、b s i a l o n 、o s i a l o n 、 a l n 多型体四种类型，图1 1 所示。不同晶体构型的相，具有不同的结构和组成， 所以性质就存在差异 3 】。 o 孚 一 c 卫 皤 兰 ： f 山 3 s i 0 2 )3 a 1 2 0 3 s 1 0 22 f a l 2 0 3 ) s i 2 n 2 0 1 2 h 2 1 只 2 7 r s e a u i v a i e n l a | 叫a n ) 图l 一1s i a l o n 相图【4 】 s i a l o n 材料具有优异的常温和高温力学性能、化学稳定性、较低的热膨胀系 数、较高耐腐蚀性、优良的耐热冲击性能、高温强度和硬度等特点，其应用范围 比s i 3 n 4 更广，主要领域有热机材料、切削工具、有色金属冶炼成型材料等 3 5 】。 2 0 0 0 年以前，s i a l o n 陶瓷一直是作为一种结构陶瓷而受到重视的。9 0 年代 发现稀土掺杂s 认l o n 材料发光性后，研究者广泛研究了稀土掺杂s 认l o n 发光 材料。到2 0 0 0 年前后有关s i a l o n 陶瓷作为功能材料，主要是发光材料的研究和 开发工作得到了广泛的开展 5 2 0 。稀土掺杂0 【s i a l o n 、稀土掺杂p s i a l o n 及稀土 掺杂a l n 多型体的光学性质研究工作，在光学性能和机理及发光物质的实际应 用方面得到了一定的成效 6 2 8 】。 s i a l o n 材料添加不同种类的稀土元素时，受x 射线或紫外线或者蓝色可见光 照射产生不同颜色的荧光和闪烁效果。而同样的稀土元素掺杂到不同种类的 s i a l o n 陶瓷或不同组分的s i a l o n 陶瓷基质时受激发发射的荧光颜色也不同。在晶 华东师范大学硕士学位论文 体场理论中，金属中心离子d 轨道在不同配体的影响下，分裂情况不同，分裂能 也不同。而普遍来看n 元素对d 轨道分裂能影响大于o 元素和卤素【2 9 】。稀土 掺杂s i a l o n 陶瓷中，某些稀土离子受s i a l o n 陶瓷晶体结构影响d 轨道分裂，而 s i a l o n 组分中的n 元素使分裂能增大，使d f 跃迁需要的能量降低，导致d f 跃 迁更容易进行。所以用近紫外或可见蓝色的光激发，s i a l o n 陶瓷产生不同颜色的 荧光。 c 【s i a l o n 是c 【s i 3 n 4 的固溶体，其结构以0 【s i 3 n 4 为基础，化学通式为 m e ) 【s i l 2 ( 。咖a l m + 1 1 0 。n 1 6 - 。，m e 为填隙金属离子( 如l i + 、c a 2 + 、m 9 2 + 、y 3 + 以及大 部分稀土元素) ，x 冬2 ，o m 1 2 ，o n s l 6 ，m = k x ，k 为填隙金属离子的化合价，n 为 a 1 o 键取代0 【s i 3 n 4 中s i _ n 键数目，m 为a l - n 键取代0 【s i 3 n 4 中s i _ n 键数目 3 】。 在每个单位晶胞的0 【s i a l o n 的结构中有两个大的间隙位置，金属离子m e 充填其 中，补偿由取代造成的价态不平衡。填充进入的金属离子的离子半径、离子的电 子云形状、离子掺入量会影响0 【s i a l o n 的晶胞参数大小。而填充的金属离子固溶 进入仅s i a l o n 的晶格，起到净化晶界的作用。 a s i a l o n 在结构上的最主要特点是s i - n 原子层按a b c d a b c d 次序堆垛 成六方结构，在c 轴方向的连续通道被封住，形成两个大的空隙，而该空隙容 纳了除了金属离子l i 、c a 、m g 、y 外的c e 、e u 、s m 、e r 、y b 、d y 等镧系稀土 离子时获得了s i a l o n 发光材料 5 】，图1 3 所示。稀土掺杂仅s i a l o n 荧光粉中， 0 【s i a l o n 作基质吸收紫外或蓝色可见光，并将其能量传递给晶格中的稀土离子， 得到能量后稀土离子电子从基态跃迁到第一激发态，并从第一激发态跃迁到基态 将能量用荧光的形式发射到外界。2 0 0 2 年，r j x i e 等用热压烧结法( i p ) 制备 出了致密的e u 、n 、p r 掺杂c a 0 【s i a l o n 。e u 2 + 掺杂c a 0 1 s i a l o n 对2 9 7 r 吼和 4 2 5 i u n 二个光谱波段有比较宽的吸收，并发出宽带黄色光谱。发射光谱峰位与 e u 2 + 掺杂浓度有关，在5 5 0 5 9 0 m n 之间变化，图1 4 所示。n ”、p r 3 + 掺杂 c a 0 【s i a l o n 的发射光谱都由数个窄峰构成【6 】。该工作基础上，r j x i e 等 c a 0 【s i a l o n 作基质加入其它稀土离子c e ”、s m 3 + 、d y 3 + 、y b 2 十等，y - 0 【s i a l o n 为基 质加入稀土离子，进行了一系列的研究工作，发现了这些稀土掺杂0 【s i a l o n 材料 普遍可被近紫外或蓝光激发产生不同的荧光，可用于白光l e d 光转换材料 1 5 ， 图1 5 。另外，由于0 【s i a l o n 的化学组分可在较宽的范围内变化而不改变其晶体 结构，因此可以根据需要对材料组分进行变换和设计，而s i a l o n 本身的化学稳定 性和热稳定特性又赋予了这种发光材料所特有的优势。 2 华东师范大学硕士学位论文 图l 一3 沿 001 】面c a a - s i a l o n 晶体结构图，蓝色球为c a 离子或稀土离子， 红色球为s i 或a l 原子，绿色球为o 或n 原子 图1 - 4c a 仅s i a l o n ：e u 2 激发发射光谱图1 5c a c c s i a l o n ：c e 3 + 激发发射光 在合成工艺方面，q s i a l o n 通常是由仅s i 3 n 4 、a l n 和金属氧化物采用热压、 气氛加压或无压烧结方法制备【6 2 0 】。该合成工艺对设备要求相对苛刻，合成温 度相对高，合成出的产物有结块现象。一些研究者用氧化物作原料碳热还原氮化 法( c i 斟) 制备出了a s i a l o n 3 0 】。稀土掺杂c 【s i a l o n 光转换材料主要采用高温 烧结方法。以s i 3 n 4 、 a 1 n 、 a 1 2 0 3 、m 。o 。或者金属盐粉体为原料，经球磨混 合、造粒、素坯成型，在高温下烧结完成。传统烧结方法适合于制各致密的、具 有较高综合力学性能s i a l o n 材料。通常在1 7 0 0 以上的高温下进行，反应条件 较为苛刻，对设备要求也较高，而且需要以高价的s i 3 n 4 和a l n 为主要原料，原 料和制备成本较高。另外块体材料不能直接作为光学材料进行实际应用，若需加 以应用，还要将块体材料粉碎成粉末。而由于s i a l o n 陶瓷具有很高的硬度，对其 进行粉碎磨细在工艺上是有困难的：同时任何的粉碎磨细过程将引入杂志和缺 陷，这对于荧光粉体会影响发光强度。一些研究者用气相还原氮化法( g i 埘) 合成 出了粉体s i a l o n 光转换材料。反应温度1 3 5 0 1 5 0 0 并对合成出的样进一步 华东师范大学硕士学位论文 1 7 0 0 以上温度处理增强发光强度。该方法采用氨气和甲烷作原料，成本较高， 有安全隐患。 p s i a l o n 是a 1 2 0 3 和a l n 以1 ：1 的物质的量比固溶于s i 3 n 4 中形成的p s i 3 n 4 固溶体。分子通式为s i 6 一z a l ：o z n 8 一z ( o 4 2 时，a 1 2 0 。a l n 过 多，d s i a l o n 的晶体结构不能保持，形成了a l n 的多型体 3 】。p s i a l o n 晶体结构 与d s i 3 n 4 相似，属于六方晶系，由s i n 原子层以a b a b 次序排列成六方结 构，沿c 轴方向就形成两个长的连续通道，该通道没有吸纳金属离子的特性【1 5 、 2 1 】，图1 2 所示。p s i a l o n 晶体比p - s i 3 n 4 晶体粗大，呈长棒状，而p s i 3 n 4 晶 体为纤维状。从s i a l o n 体系相图上可以看出，p s i a l o n 是最稳定的晶相【2 5 。 s i 3 n 4 a 1 2 0 3 s i 0 2 - a l n 系相图及显微结构和实验结论发现0 【s i a l o n 和b s i a l o n 可 共存，两者之间通过化学反应在适当的条件下能互相转化，从而通过组成设计可 获得不同比例的复相0 c b s i a l o n 陶瓷。 图1 2 沿【0o1 面p s i a l o n 晶体结构图红球为s i 或a l 原子，绿球为o 或n 原 子 早先研究者们认为d s i a l o n 晶体结构不能掺杂稀土离子。但在1 9 8 5 年p o p m a 等合成出了稀土掺杂b s i a l o n 荧光粉，其组分参数z = 3 ，e u 2 + 掺杂p s i a l o n 发射 蓝紫色，发射波段为4 1 0 4 4 0 嫩；同时发现s m 2 + 掺杂b s i a l o n 激发后发射红光， 发射波段为6 8 5 7 4 0 1 1 1 1 1 【4 7 。2 0 0 5 年，t a k a s t l is e k i g u c k 等报道了e u 2 + 掺杂p s i a l o n 用近紫外或蓝色可见光激发后发绿色的荧光，其激发光谱范围为2 8 0 4 8 0 m 之 4 华东师范大学硕士学位论文 间，发射光谱峰位约5 3 5 i u n 左右，并用作白光l e d 光转换材料。此发绿光e u 2 + 掺杂p s i a l o n 化学式为e u o 0 0 2 9 6 s 沁1 3 9 5 a l o 0 1 3 3 4 0 0 0 0 4 4 n o 5 6 5 2 8 ，用s i 3 n 4 、a l n ：e u 2 0 3 为原料在l o 个大气压的氮气气氛中1 9 0 0 保温8 h 合成出来的【2 3 】，图1 6 所示。 x w ，z h u 等同样用气压烧结( g p s ) 合成出了不同组分参数的e u 2 + 掺杂d s i a l o n ( s i 6 _ z a l ：o z n 8 2 ，1 z 4 ) 荧光粉，通过调节z 值，紫外激发实现绿光、紫光 的调节，紫光发射波波长约在4 1 5 i 姗，绿光波长约在5 4 0 r 吼。当1 9 叟时，e u 2 + 掺杂p s i a l o n 被紫外激发后发绿光；当z 2 时e u 2 + 掺杂p s i a l o n 被紫外激发后发 紫光；当2 s r 2 + c a 2 + m 9 2 + k + n a + i ，i + h + 。 华东师范大学硕士学位论文 a 平面投影图b 立体图 一硅，o 一氧 图卜7 硅氧四面体片结构 一铝( 镁) ，o 一氧( 氢氧) 图1 8 铝氧八面体片结构 一硅，一铝( 镁) ，o 一氧( 氢氧) 图1 9 蒙脱石晶体单元层结构 蒙脱土相邻晶层之间由氧原子和氧原子层相接，没有氢键，只有结合力较弱 的范德华力，所以结构比较松散。在外力或极性水分子作用下片层之间会产生相 对运动而膨胀或剥离。蒙脱土结构中单一平层不能单独存在，是以多层聚集的晶 华东师范大学硕士学位论文 体形式存在。其( 0 0 1 ) 晶面间距大约为1 4 i 瑚；单元晶层一般有约1 0 个单位层组 成，单元晶粒的厚度约为8 1 0 n m 。而晶层间的晶格沿a 轴、b 轴方向延伸，顺c 轴方向重叠。c 轴长度不固定。水和其他极性分子能够进入结合力微弱的单位晶 层之间，引起晶格沿c 轴方向膨胀。当层间无结合水时，层间厚度为o 9 6 n m ；当 层间存在结合水时，层间厚度最大可增至2 1 4 姗；吸附有机分子时，层间距可增 大到4 8 m 。研究表明：蒙脱土层间的离子交换容量一般在6 0 1 2 0 m e q 1 0 0 9 的范 围内，这是一个比较合适的离子交换容量【5 1 】。蒙脱土的理化性能和工艺技术主 要取决于它所含的交换性阳离子的种类和含量。蒙脱土层间较弱的范德华力和交 换性阳离子，为蒙脱土的化学改性提供了必要前提。 目前，蒙脱土与有机物反应进行改性的较多，改性以后的产品广泛应用在工 农业领域。最早研究蒙脱土与有机物的反应是从2 0 世纪4 0 年代开始的。1 9 4 9 年， j o r d a 等报道蒙脱土与不同烷基有机物的反应，认为不同烷基对蒙脱土层间距有 较大的影响 5 2 】。1 9 7 9 年，t h o m a sjp i 衄a v a i a 等在蒙脱土与有机高分子化合物形 成杂化材料方面进行了综合的报道和研究 5 3 。我国对有机膨润土的研究是从上 个世纪七十年代开始。 蒙脱土有机化处理主要三个方面的利用：( 1 ) 将蒙脱土层间的水化无机阳 离子交换出来；( 2 ) 扩大蒙脱土层间距离；( 3 ) 能与高分子化合物基体有较强的分 子链结合力。 蒙脱土有机物处理包括干法、湿法和预凝胶法三大类：干法：将蒙脱土与 适量的有机表面活性剂充分混合，在无水和高于有机表面活性剂溶点的温度下进 行反应而制得有机蒙脱土产物；湿法：以水为分散介质，将蒙脱土制成浆液， 和季铵盐阳离子进行离子交换反应而得到有机蒙脱土；预凝胶法：该法与湿法 类似，是将蒙脱土加入到疏水有机溶剂中( 如矿物油) ，使有机组分插入蒙脱土 层间，达到对蒙脱土的有机化改性。 蒙脱土对非离子型有机化合物的作用主要是分配吸附和物理吸附 4 8 】。分配 吸附是由蒙脱土层间的有机物形成的分配相所造成的。蒙脱土对水中非极性有机 分子的吸附过程是有机物分子在蒙脱土层间分配相的溶解过程，其吸附量的大小 取决于该有机物在各相中的溶解度以及在水中的浓度。物理吸附是由蒙脱土表面 存在的某些吸附位置或蒙脱土在膨胀时形成的空隙对非离子型有机化合物产生 的吸附作用。研究表明，当低极性或非极性有机物在水中的浓度很小时，蒙脱土 对有机化合物的吸附明显偏离线性分配吸收关系。 华东师范大学硕士学位论文 非离子型有机化合物与蒙脱土反应时，还存在置换作用。非离子型有机化合 物可以交换蒙脱土层间阳离子的配位水，产生配位键，形成蒙脱土有机分子络 合物。 蒙脱土还通过水化作用吸附非离子型有机化合物。蒙脱土与一些有机物发生 反应时，有机物与蒙脱土层间水阳离子形成有机物一水络合物而被蒙脱石吸附， 这种吸附称为水化作用。蒙脱土中的水含量对蒙脱土的这种吸附作用产生显著的 影响。 由于蒙脱土层间含有电荷，有可交换的金属阳离子，而这些金属离子也可以 被有机阳离子交换，有机阳离子进入蒙脱土的层间。进入的阳离子使蒙脱土层间 距增大，蒙脱土的吸附特性也显著变化。蒙脱土被有机阳离子处理后，与插层的 有机聚合物或有机小分子化合物有了良好的亲和