钒酸钇的应用

概述^[1]

钒酸钇（YVO4）属四方晶系，具有四方相锆英石结构，空间群为D4h，热导率5.10~5.23W/mK。钒酸钇的化学稳定性、热稳定性和机械性能都很好，可以掺杂高浓度的稀土发光离子并获得高效率的可见区荧光，因此钒酸钇是一种优良的发光基质材料。如铕离子掺杂的钒酸钇（YVO4:Eu³⁺）发光材料在紫外光激发下能发出比较纯正的红光，该材料在高压汞灯、阴极发射管、X射线探测器等得到广泛应用。

钒酸钇单晶是一种具有优良物理光学性能的双折射晶体材料。该晶体透光范围宽（400~5000nm）、透过率高、双折射系数大、莫氏硬度较大、不易潮解、易于加工。因此，钒酸钇晶体也被广泛应用于光纤通信、激光、闪烁体等领域。

应用^[3]

稀土离子掺杂钒酸钇纳米粒子的制备

(a)将0.6mmol十二水合原钒酸钠与6mL水混合在称量瓶中，室温搅拌至均匀，得到原钒酸钠的水溶液。

(b)先称取0.2594g聚丙烯酸到另一称量瓶中，然后加入0.6mmol六水合氯化钇，再加入9mL水。混合均匀，得反应混合溶液。

(c)将已制备好的原钒酸钠的水溶液注入反应混合溶液中，搅拌至均匀，用已制备好的浓度为1mol·L-1的氢氧化钠溶液调节反应混合液的pH为12，继续搅拌30小时。

(d)反应产物加入乙醇沉淀、离心，沉淀用水和乙醇分别反复洗涤多次，至除去反应中的未反应的多余的物质，然后分散在3ml水中，即可制备得分散性良好的水溶性的钒酸钇的荧光纳米粒子。

掺杂钒酸钇纳米晶的发光微晶玻璃的制备

(1)玻璃粉的制备:

制备玻璃颗粒，并球磨至平均粒径为1～5微米(优选2～3微米)，烘干成玻璃粉备用；

(2)稀土离子掺杂钒酸钇纳米晶的制备：采用溶剂热法制备稀土离子掺杂钒酸钇纳米晶，稀土离子掺杂钒酸钇纳米晶的晶粒直径范围为0.01nm～100nm，优选10nm～60nm，更优选15nm～50nm；

(3)发光微晶玻璃的制备

称取适量的玻璃粉，将其与含有稀土离子掺杂钒酸钇纳米晶的水或乙醇溶液混合，玻璃粉达到浓度为0.01mol/L～0.5mol/L，均匀搅拌、烘干后，稀土离子掺杂钒酸钇纳米晶将均匀地分散在玻璃粉中然后成型；最后，烧结形成含稀土离子掺杂钒酸钇纳米晶的发光微晶玻璃；烧结温度为350℃～800℃，稍高于玻璃粉的软化温度；所述玻璃粉的软化温度为300℃～750℃，优选650℃～750℃。

钒酸钇透明陶瓷的制备

（1）将3.83g六水硝酸钇溶于40mL去离子水中，磁力搅拌15min，得到硝酸钇水溶液；加入1.68g一水柠檬酸，进行磁力搅拌10min；再加入1.17g偏钒酸铵，进行磁力搅拌30min，得到混合溶液；将混合溶液置于70℃电热烘箱内蒸发3得到溶胶，再于110℃电热烘箱内蒸发24h得到褐色固体产物；将得到的产物于玛瑙研钵中粉碎后，于900℃马弗炉内退火60min，用稀硝酸和去离子水洗涤多次、干燥，得到钒酸钇纳米粉末；

（2）将步骤（1）得到的钒酸钇纳米粉末置于模具中，60MPa单向干压10min，得钒酸钇陶瓷坯体，将坯体在空气气氛下1500℃无压烧结5h，再在空气气氛下1200℃无压烧结15h，得到钒酸钇透明陶瓷，

制备^[2]

多孔纳米材料钒酸钇的制备

（1）取5g葡萄糖溶于40ml的去离子水，形成清澈的水溶液，然后把上述的水溶液放在50ml的水热反应釜中，150℃水热反应4h。然后自然冷却到室温，用离心机把炭球离出。用去离子水和无水乙醇分别清洗三次，70℃下干燥。

(2)称取0.2258g（1mmol）的Y2O3和0.2340g（2mmol）的NH4VO3溶解在质量分数为15%到20%的稀硝酸中，待完全溶解后加入2.52g的柠檬酸（12mmol）作为螯合剂，搅拌1.5h后，形成均匀的凝胶。

（3）取0.05g步骤（1）制得炭粉末加入到该凝胶中，再搅拌3h，之后在将其放在烘箱中，90℃下干燥12h。最后将得到的产物在马弗炉中350℃下焙烧2h，然后再在800℃下煅烧3h。最后得到的产物标记为钒酸钇。电镜扫描图，其表面形成很多气孔，而且具有较大的比表面积，其比表面积可达14.37m2/g。

主要参考资料

[1] 李丽霞, 徐丽, 张怀金, 夏海瑞, 黄佶, & 刘枢. (2003). 掺镱钒酸钇晶体的晶格振动光谱. 光谱学与光谱分析, 23(6).

[2] 王国富, & 吴少凡. (2010). 掺钕钒酸钇激光晶体的研制和开发. 中国材料进展(10), 025-29.

[3] 卢树华. (2006). 掺铈钒酸钇晶体的生长及光学性质研究. (Doctoral dissertation, 天津大学).