多元稀土硼化物CexBa1-xB6的制备及表征

第47卷第3期2018年5月内蒙古师范大学学报(自然科学汉文版)J o u r n a l o f I n n e rM o n g o l i aN o r m a lU n i v e r s i t y (N a t u r a l S c i e n c eE d i t i o n )V o l .47N o .3M a y 2
018收稿日期:2017-04-18基金项目:国家自然科学基金资助项目(51662034/21663018)作者简介:陶如玉(1992-),男(蒙古族),内蒙古兴安盟人,内蒙古师范大学硕士研究生通讯作者:富 泉(1954-)
,男(蒙古族),内蒙古兴安盟人,内蒙古师范大学教授,主要从事磁性材料研究.多元稀土硼化物C e x B a 1-x B 6的制备及表征
陶如玉,包黎红,红 莲,那仁格日乐,富 泉
(内蒙古师范大学物理与电子信息学院,内蒙古呼和浩特010022
)摘 要:采用稀土氧化物C e O 2,碱土氧化物B a O 和硼氢化钠N a B H 4为原料,
通过固相反应成功制备出多元稀土六硼化物C e x B a 1-x B 6.
系统研究反应温度为1150ħ时,C e 元素的掺杂量分别为x =0.1,0.3,0.5和0.7对C e x B a 1-x B 6粉末样品的物相㊁
形貌及微观结构的影响.X R D 衍射结果表明,所制备粉末均由单相的C s C l 型晶体结构构成,空间群为P m -3m .扫描电镜结果表明,成分为C e 0.3B a 0.7B 6粉末已出现少量立方形貌微米晶粉末,而C e B 6由平均晶粒度为100n m 的立方形貌构成.对单颗粒透射电镜观察结果表明,该颗粒具有良好的结晶质量.能谱分析结果充分证明了C e 原子无序替代了B a 原子晶位.关键词:稀土六硼化物;纳米粉末;微观结构中图分类号:O469 文献标志码:A 文章编号:1001-8735(2018)03-0217-03
d o i :10.3969/j .i s s n .1001-8735.2018.03.008自1951年L a f f
e r t y 发现六硼化镧具有优异的电子发射性能后,引起许多科学家们的极大兴趣,开启了对稀土元素硼化物的研究热潮.近一个世纪以来,国内外科技工作者从未间断过对稀土六硼化物的研究.国外以乌克兰和日本等国家起步最早,在这一领域一直处于国际领先水平.国内最早研究该领域的是包头稀土研究院,先后制备出了稀土元素六硼化物粉末及单晶体.因此它已被许多科学家和技术人员为众多理论和实
验研究的主题[1-2].最近研究发现,纳米稀土六硼化物在近红外区域具有较强的光吸收能力,而在可见光区域具有很好的透
射能力.这一光学特性归功于表面自由电子 等离子体共振 效应.同时该光学特性很好地满足了工业上制作汽车和建筑窗户的隔热玻璃(减少汽车窗户吸收太阳能热量).
此外,研究者们还发现纳米稀土六硼化物在医疗方面也有潜在的应用.例如,除去癌细胞功能等特点.通常纳米稀土六硼化物粉末是由球磨其粗粉而获得,
但在球磨过程中由于稀土硼化物粉末硬度较大,很容易引入磨球的杂质相,并且该方法很难制备出立方形貌的纳米粉末.这对研究立方形貌纳米粉的本征光学性能带来了极大困难.因此,寻找出一种制备样品时能够对其晶粒度及形貌可控的方法是解决以上难题的唯一途径.迄今为止,二元稀土六硼化物粉末在学术界和工
业界引起许多关注,然而多元稀土六硼化物粉末合成方面研究报道仍不多见[3-6].本文以稀土氧化物和碱土金属氧化物为原料,通过固相反应合成出具有立方形貌的纳米C e x B a 1-x B 6稀
土六硼化物粉末.系统研究了稀土掺杂元素C e 对B a B 6物相㊁粉末形貌及微观结构的变化,并且试图为纳米多元稀土六硼化物的光学应用提供有效的制备方法[7].
1 实验方法1.1 多元稀土六硼化物C e x B a 1-x B 6的制备方法
将纯度均为99.99%的B a O 和C e O 2与纯度为99.0%的N a B H 4按1ʒ6的摩尔比放入玛瑙研钵中,混合30m i n 左右.将混合粉末装入磨具中,压力为5t 下保持3~5m i n 后得到致密块体.随后装入石英管中,真空环境中进行1150ħ固相反应烧结,保温2h .
对反应产物分别采用蒸馏水㊁盐酸和无水乙醇进行清洗.最后
内蒙古师范大学学报(自然科学汉文版)第47卷
通过离心的方法获得多元稀土六硼化物C e x B a 1-x B 6纳米粉末.反应过程可总结如下: x C e O 2+(1-x )B a O+6N a B H 4ңC e x B a 1-x B 6.
1.2 多元稀土六硼化物C e x B a 1-x B 6的表征方法采用X R D (P h i l i p sP W 1830)测定粉末物相.粉末形貌由日立冷场发射扫描电镜F E S E M (S U -8010)观察,粉末微观结构及单颗粒E D S 能谱分析由美国F E I 200k V 透射电镜(T e c n a i F 20200k V )
完成.图1 反应温度为1150ħ,保温2h 下的C e x B a 1-x B 6粉末X R D 图谱F i g .1X R D p a t t e r no f t h eC e x B a 1-x B 6n a n o p o w d e r p r e p
a r e da t 1150ħf o r 2h 2 结果与分析2.1 C e x B a 1-x B 6的物相分析
图1给出了反应温度为1150ħ,保温2h 而获得的C e x B a 1-x B 6(x =0.1,0.3,0.5,0.7)粉末样品的X R D 衍射图谱.从图1中可看出,所有粉末均由单相的C s C l 型立方
结构构成,空间群为P m -3m .
相比衍射图谱可发现,随着C e 掺杂量的增加,(100)㊁(110)及(111)衍射主峰明显向右移动,表明晶格收缩.其中C e 掺杂量为x =0.3和1的
衍射峰半峰宽较窄,表明结晶程度良好.2.2 C e x B a 1-x B 6粉末形貌及微观结构分析
为了进一步考察所制备粉末形貌及晶
粒度,选择C e 掺杂量分别为x =0.3和1进
行扫描电镜观察.图2给出了反应温度为1150ħ,保温2h 下的C e 0.3B a 0.7B 6和C e B 6粉末F E S E M 照片.从图2(a )中可看出,在此反应温度下粉末主要由无规则的超细纳米粉末构成,同时从照片中还发现少量具有立方形貌的微米晶粉末.分析认为这些立方
形貌微米晶粉末的形成,有可能是在固相反应中团聚的粉末通过原子扩散导致晶粒扩大,从而形成结晶良好
的立方形貌.这也很好的解释了图1中C e 0.3B a 0.7B 6衍射峰半峰宽较窄的原因.从图2(b )中可看出,C e B 6粉
末主要由立方形貌的纳米粉末构成,平均晶粒度在100n m.在实验中还发现,由于固相反应的一些特殊机理很难制备出颗粒度均匀的纳米粉末,会直接导致大量大颗粒的出现
.
图2 C e x B a 1-x B 6粉末S
E M 照片
F i g .2S E Mi m a g e o fC e x B a 1-x B 6p o w d e r (a )x =0.3,(b )x =1
为进一步验证掺杂元素C e ,是否占据稀土硼化物中B a 的晶格位置或形成单独的C e B 6颗粒,
采用透射电镜对成分为C e 0.5B a 0.5B 6的纳米粉末进行了分析.图3(a )给出了反应温度为1150ħ,保温2h 下的C e 0.5
B a 0.5B 6粉末低倍下的透射电镜照片.从图3(a )中可看出,粉末平均晶粒度分布在20n m ,部分颗粒具有立方㊃812㊃
第3期陶如玉等:多元稀土硼化物C e x B a 1-x B 6的制备及表征 形.图3(b )为立方形貌单晶颗粒局部放大照片,100晶面的晶面间距d =0.42n m ,110晶面的晶面间距d =0.29n m ,表明该颗粒具有良好的结晶质量,已形成单晶颗粒.图4给出了C e 0.5B a 0.5B 6单晶颗粒能谱分析结
果.结果显示该单颗粒中出现了C e 和B a 元素较强的峰,表明C e 原子成功占据了B a 原子晶格位置,而未形成单独的C e B 6颗粒.
能谱中C 和C u 的峰主要源于铜网和碳膜,氧元素的峰主要来源于样品表面吸附所致
.
图3 C e 0.5B a 0.5B 6粉末T
E M 照片
F i g .3T E Ma n a l y s i s o fC e 0.5B a 0.5B 6p o w d e r 图4 C e 0.5B a 0.5B 6单颗粒粉末能谱分析
F i g .4E D Sa n a l y s i s o fC e 0.5B a 0.5B 6s i n g l e c r y s t a l p o w d e r 3 结论
本文通过稀土氧化物,碱土氧化物和硼
氢化钠的固相反应,成功制备出了单相多元
稀土六硼化物C e x B a 1-x B 6纳米粉末.X R D 结果表明,所有粉末物相为C s C l 型晶体结构,
空间群为P m -3m .
扫描电镜结果表明,成分为C e 0.3B a 0.7B 6粉末已出现少量立方形貌微
米晶粉末,而C e B 6由平均晶粒度为100n m 的立方形貌构成.对单颗粒透射电镜观察结
果表明,该颗粒具有良好的结晶质量.能谱
分析结果充分证明了C e 原子无序替代了B a
原子晶位.参考文献:[1] 张小琴,郝占忠,张海玲.稀土元素硼化物的研究进展[J ].稀土,2013,34(2):74-80.
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912㊃
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第3期张敏惠等:薄层色谱法鉴别健胃宝胶囊中救必应
参考文献:
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T h i nL a y e rC h r o m a t o g r a p h y(T l c)I d e n t i f i c a t i o n J i a n w e i B a o
C a p s u l e I n t h eT r e a s u r e t o I l e xR o t u n d aT h u n b
Z H A N G M i n-h u i1,L IM i n g2
(1.P h a r m a c y C o l l e g e,I n n e rM o n g o l i a M e d i c a lU n i v e r s i t y,H o h h o t010059,C h i n a;
2.I n n e rM o n g o l i a M a t e r n a l a n dC h i l d H e a l t h H o s p i t a l,H o h h o t010020,C h i n a)
A b s t r a c t:O b j e c t i v e i d e n t i f y t h e e f f e c t i v e i n g r e d i e n t s i n J i a n w e i
B a o c a p s u l e,p r o v i d i n g b a s i s f o r q u a l i t y c o n t r o l.M e t h o d s:T L
C m e t h o dw a su s e d t o i d e n t i f y t h ec o n d i t i o n so f t h e r e s c u e i nt h ec a p s u l e.R e s u l t s: T h e t h r e e b a t c h e s o f s a m p l e sw e r e i n t h e c o r r e s p o n d i n g p o s i t i o nw i t h t h e c o n t r o lm e d i c i n e.T h e c o l o r o f t h e f l u o r e s c e n t s p o t s a r e t h e s a m e.C o n c l u s i o nT h em e t h o d o f s e p a r a t i o n i s g o o d a n d t h e s p o t i s c l e a r a n d i t c a n b eu s e d a s a q u a l i t a t i v e c o n t r o lm e t h o d i n t h e c a p s u l e o f J i a n w e i B a o.
K e y w o r d s:J i a n w e i B a o c a p s u l e;i l e x r o t u n d a t h u n b;T L C
ʌ责任编辑刘凤祥ɔ(上接第219页)
P r e p a r a t i o na n dC h a r a c t e r i z a t i o no fM u l t i p l eR a r e
E a r t hH e x a b o r i d eC e x B a1-x B6
T A O R u-y u,B A O L i-h o n g,HO N GL i a n,N a r e n g e r i l e,F U Q u a n
(C o l l e g e o f P h y s i c s a n dE l e c t r o n i c I n f o r m a t i o n,I n n e rM o n g o l i aN o r m a lU n i v e r s i t y,H o h h o t010022,C h i n a)
A b s t r a c t:I n t h i s p a p e r,r a r ee a r t ho x i d eC e O2,a l k a l i n eo x i d e
B a Oa n dN a B H4a s r a w m a t e r i a l sw e r e u s e d t o p r e p a r e t h em u l t i p l e r a r e e a r t hh e x a b o r i d e
C e x B a1-x B6(W h e n t h e r e a c t i o n t e m p e r a t u r ew a s1150ħ, t h eC e d o p i n g e f f e c t sw h i c h c o n t e n t i s x=0.1,0.3,0.5a n d0.7o n p h a s e c o m p o s i t i o n,m o r p h o l o g y a n dm i-c r o s t r u c t u r ew e r e s t u d i e d.)T h eX R Dr e s u l t s s h o w e d t h a t a l l t h e s y n t h e s i z e d p o w d e r s h a v e aC s C l t y p e s i n-g l e p h a s ew i t hs p a c e g r o u p o f P m-3m.T h eS E Mr e s u l t s s h o w e d t h a t t h e r ew e r ee x i s t s s o m ec u b i c-s h a p e m i c r o-c r y s t a l l i n e f o rC e0.3B a0.7B6a n d t h e a v e r a g e g r a i n s i z e o fC e B6w a s100n m.T h eE
D S r e s u l t s o fT
E M f o rC e0.5B a0.5B6s i n g l e c r y s t a l c o n f i r m e d t h eC e a t o m s r a n d o m l y o c c u p i e d t h e l a t t i c e s i t e o f B a a t o m.
K e y w o r d s:r a r e e a r t hh e x a b o r i d e;n a n o p o w d e r;m i c r o s t r u c t u r e
ʌ责任编辑刘凤祥ɔ。