第2章　La₂Sn₂O₇：Eu³⁺微/纳米晶体的合成和发光性能

2.1　引言

烧绿石结构复合氧化物^［34］由于在金属-绝缘体转换、磁阻挫^［23］、自旋冰^［24］、磁致电阻^［25］、超导体^［26］、铁电体^［27］、离子导体^［28］、混合导体^［29］、抗核辐射材料^［30］、发光材料^［31］、高温颜料^［32］和催化剂^［33］等领域具有广泛的应用前景而日益受到关注。其中烧绿石结构La₂Sn₂O₇由于具有优秀的化学稳定性与热稳定性，特别是可以作为稀土离子掺杂基质而吸引了大量研究人员的关注^{［69， 114］}。大量的研究证实，材料的许多性能与其晶体尺寸、形貌和晶体结构密切相关^{［120～123］}，而结晶度好、成分均匀、形貌规整和尺寸分布较窄对于材料的性能具有重要的影响。

目前，已有多种方法如传统的固相合成法^{［124～126］}、溶胶凝胶法^［98］、共沉淀法^{［88， 90， 96］}、燃烧法^［91］等应用于制备La₂Sn₂O₇，采用这些方法制备La₂Sn₂O₇不仅能耗高，合成条件苛刻，而且产物团聚严重，缺陷多，成分分布不均匀。研究证明，水热合成法是一种仪器设备简单、合成条件温和、合成产物结晶度高、成分均匀、形貌规则和颗粒尺寸分布较窄的方法，非常适合于合成氧化物和盐类的纳米晶体^{［127～129］}。因而，采用水热合成法是合成具有均一的颗粒尺寸、规整的形貌和单一相的La₂Sn₂O₇纳米晶体的最合适的选择。采用水热合成法已成功合成了具有微纳米球状、花状、立方体状和棒状等形貌的La₂Sn₂O₇晶体^{［28， 31， 33， 104， 106］}。同时，目前对于La₂Sn₂O₇的研究，主要集中于La₂Sn₂O₇粉体材料的制备、磁学性能和催化性能等方面，而对其光学性能的探索甚少。

发光材料的基质和掺杂离子对材料的光学性能有非常重要的影响^{［130， 131］}，其中Eu³⁺掺杂的La₂Sn₂O₇纳米晶作为新型发光材料具有良好的光学性能和应用前景^［132］。众所周知，Eu³⁺是发光材料制备中应用较多的稀土离子， 它们在560～630nm 区间发射出强烈的橙红色光，且发光的量子效率高。目前，对稀土离子Eu³⁺掺杂的La₂Sn₂O₇纳米晶的可控合成及其发光性能的研究还较少。因此，寻求尺寸、形貌可控的La₂Sn₂O₇：Eu³⁺微/纳米晶体的合成方法，探索材料结构、形貌和表面结构与发光性能之间的关系具有重要的理论意义和应用价值。

本章采用分步沉淀-水热法成功合成了具有不同形貌的纯相烧绿石结构La₂Sn₂O₇和La₂Sn₂O₇：Eu³⁺微/纳米晶体材料，并采用了X射线粉末衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）、透射电镜（TEM）、傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、拉曼光谱（Raman）等多种检测方法对产物的物相结构、成分、形貌以及光学性能等进行了表征；在样品的制备工艺参数、物相的形成机理、形貌控制机理和光学性能等方面进行了探索研究，发现所合成的样品结晶度高，能发出橙红色的暖色调光，是一种优秀的新型发光材料，具有广阔的应用前景。