SiO2的制备

改进众所周知的Stober方法[135]，通过正硅酸乙脂（TEOS）在含有水（H2O）、氨水（NH3OH）的乙醇混合溶液中水解，制备了不同尺寸(300,500,900和1200nm)的二氧化硅（SiO2）微球。通过这种方法制备的二氧化硅（SiO2）微球单分散、尺寸分布窄、不团聚，尺寸大小依靠反应物的浓度。典型的实验是混合正硅酸乙脂（TEOS）、水（H2O）、氨水（NH3OH）、乙醇（C2H5OH）,在室温下搅拌4小时，结果得到白色的SiO2胶体悬浮液。用离心机把SiO2从悬浮液中离心出来，之后用乙醇洗三次。比600nm大的SiO2，不能直接通过Stober方法制备，需要种子生长过程。在种子生长过程，把一定量的SiO2加入NH3，H2O和C2H5OH的混合溶液之后，加入TEOS和水，这个过程与Stober相似。表3-1列出了制备不同尺寸的SiO2的实验条件。3.2.2SiO2@Y2O3:Eu3+核壳材料的制备利用Pechini型溶胶-凝胶法在SiO2球上包覆Y2O3:Eu3+层，制备SiO2@Y2O3:Eu3+核壳发光材料[136-138]。搀杂的Eu3+的浓度占基质Y2O3中Y3+浓度的5%，这是最优化条件[138]。称取化学计量比的Y2O3和Eu2O3(Y1.9Eu0.1O3)，用硝酸溶解，冷却到室温，加入一定量的乙醇和水的混合溶液（其体积比为7：1），加入柠檬酸作为络合剂，柠檬酸与金属离子的摩尔比为2：1，再加入一定量的聚乙二醇（0.08g/ml）作为交联剂,溶液搅拌2小时形成溶胶，然后在搅拌的条件下加入SiO2粒子，搅拌5小时，用离心机把悬浮液离心。所得试样在100oC干燥两个小时，然后以每小时120oC的升温速度烧结到900oC，并保留2小时。这样的过程反复几次，以增加Y2O3:Eu3+层的厚度。实验过程如图3-1所示。为作对比，把包覆之后的溶胶蒸发形成凝胶，烧结到相应的温度，制备纯的Y2O3:Eu3+粉末。表3-1制备不同尺寸SiO2的实验条件：C是浓度，单位是mol/L,N是反应次数，t是反应时间图3-1核壳SiO2@Y2O3:Eu3+发光粉的制备过程示意图