作者簡介：張洪雷（1981.8-），男，內(nèi)蒙古赤峰人，中教二級，本科。中學(xué)化學(xué)教育方向。

摘要：利用共沉淀技術(shù)制備鎢酸鈣與鎢酸鋱的共沉淀物，利用紅外和熒光光譜測定其結(jié)構(gòu)機理。這里的共沉淀指的是在制備鎢酸鈣沉淀的實驗條件成熟以后，在制備鎢酸鈣的同時將Tb3+攙雜進沉淀進去，讓鎢酸鈣與鎢酸鋱同時沉淀出來，并且形成一種滲透。制備出鎢酸鈣與鎢酸鋱的共沉淀以后進行熒光測定和紅外測定。結(jié)果顯示實驗過程中利用的有機活性劑不再存在，不影響制備的物質(zhì)結(jié)構(gòu)。在攙雜進鋱以后共沉淀具備熒光特性，并且在紫外燈的照耀下顯現(xiàn)輕微的綠色熒光。

關(guān)鍵詞：鎢酸鋱；共沉淀；熒光

引言：鋱的應(yīng)用大多涉及高技術(shù)領(lǐng)域，是技術(shù)密集、知識密集型的尖端項目，又是具有顯著經(jīng)濟效益的項目，有著誘人的發(fā)展前景。鋱：1843年瑞典的莫桑德（Karl G.Mosander）通過對釔土的研究，發(fā)現(xiàn)鋱元素^[1]（Terbium）。鋱為銀灰色稀土金屬，無色結(jié)晶的粉末，有毒。屬于鑭系元素，英文名稱——Terbium（Tb）。高溫下易被空氣所腐蝕，室溫下腐蝕極慢。溶于酸，鹽類無色，氧化物為棕色。

在鑭系金屬離子中，Tb3+是發(fā)光性能較好的稀土離子，它具有特征是發(fā)出綠色熒光^[5]。以前人們普遍利用溶膠-凝膠法（Sol-gel法）制備Tb3+與其他化合物共攙雜材料，我們則采取了利用鎢酸鈉與氯化鈣攙雜Tb3+共沉淀制備鎢酸鋱沉淀，研究利用這種方法制備的鎢酸鈣與鎢酸鋱共攙雜物的性質(zhì)。

1.實驗部分

1.1試劑和儀器

鎢酸鈉溶液為0.30mol/L，由鎢酸鈉固體和蒸餾水直接配制，氯化鈣溶液為0.30mol/L，由氯化鈣固體和蒸餾水直接配制，無水乙醇（天津市化學(xué)試劑廠 分析純），鹽酸為優(yōu)級純，并配成pH=1的水溶液，水為去離子水，0.10mol/LTbCl3溶液由Tb2O3（99.999%）直接稱重，用1：1的鹽酸溶解，除去剩余鹽酸后配制。熒光光譜儀為日本日立公司F4500型。激發(fā)光譜的起始波長為200nm，終止波長為450nm，發(fā)射光譜的起始波長為500nm，終止波長為750nm，入射和出射狹縫均為5nm，掃描速度1200nm.min-1，光電倍增管電壓400V。紅外光譜為PE-M1730傅立葉變換紅外分光光度計，掃描次數(shù)4次，分辨率4cm-1。

1.2鎢酸鋱與鎢酸鈣共沉淀的制備

制備鎢酸鈣與鎢酸鋱過程中，首先要掌握制備鎢酸鈣的詳細(xì)方法，當(dāng)熟悉其實驗條件以后才可以利用共沉淀的方法制備鎢酸鈣與鎢酸鋱的混合物。其主要原因有：（1）鎢酸鈣的制備條件不易掌握；（2）鎢酸鋱相對來說比較容易沉淀；（3）鋱金屬價格較高，實驗條件成熟以后添加比較經(jīng)濟。

制備鎢酸鈣需要注意的實驗條件：（1）pH值；（2）溫度；（3）所加有機試劑的種類；（4）鎢酸鈉與氯化鈣的比例大小。

（1）首先進行pH值的測定，鎢酸鈉與氯化鈣反應(yīng)制備鎢酸鈣，鎢酸鈉屬于強堿弱酸鹽，顯示堿性，不調(diào)節(jié)pH值會有氫氧化鈣生成，因此調(diào)節(jié)pH值小于7。但是進行鋱的共沉淀時pH值等于7會影響鋱的沉淀，所以將pH值控制在6.5以下。進行三次平行實驗，每次均加入0.3mol/mL的氯酸鈣20ml，0.3mol/mL的鎢酸鈉20mL，結(jié)果顯示當(dāng)pH值在6-5之間是效果最佳。

（2）溫度的測定：溫度也是影響實驗的重要因素之一，因此我們在測定pH值之后進行溫度的測定，三次平行實驗，每次均加入0.3mol/mL的氯酸鈣20mL，0.3mol/mL的鎢酸鈉20mL，同時加熱到不同溫度，在60℃以下時沉淀冷卻后為膠狀物，液體不易澄清。達到100℃時沉淀為白色粉末，且溶液澄清。所以我選擇將溶液加熱到100℃時制備沉淀。

（3）有機試劑的選擇

鎢酸鈉與氯化鈣混合制備鎢酸鈣沉淀時加入有機試劑可以促進沉淀的生成，加乙醇和乙酸乙酯或正丁醇加乙醇的制備方法最為簡單。

（4）鎢酸鈉與氯化鈣比例大小的選擇

在上述沉淀完全后對其上清液過濾，取出兩部分清液，分別加入氯化鈣和鎢酸鈉，發(fā)現(xiàn)加入鎢酸鈉繼續(xù)會有白色沉淀產(chǎn)生，初步判斷氯化鈣過量。分析原因為鎢酸鈉不穩(wěn)定，溶解度較小，實驗過程中沒有完全參加反應(yīng)，繼續(xù)測定鎢酸鈉與氯化鈣的比例問題。

方案提供為：1.5：1，2：1，2.5：1（其中所加氯化鈣均20mL）

以上三種方案中過濾的清液中加入鎢酸鈉均無沉淀產(chǎn)生，但是2：1和2.5：1兩種方案中，沉淀過濾后在清液中加入氯化鈣發(fā)現(xiàn)有沉淀產(chǎn)生，說明鎢酸鈉過量。因此選擇1.5：1的方案。

通過以上四種方案的測定顯示本次實驗最佳方案為：鎢酸鈉與氯化鈣的比例為1.5：1，首先將鎢酸鈉的pH值調(diào)為5-6，然后將稱量好的鎢酸鈉，氯化鈣，有機試劑三者同時混合，進行快速攪拌并加熱至沸。有機試劑的量不必過大，因為并不影響沉淀的質(zhì)量，過量的話在加熱至沸過程中會蒸發(fā)出去，不斷攪拌有利于鎢酸鈣沉淀的生成，在摻雜鋱時更有利于鎢酸鋱與鎢酸鈣的共沉淀生成。

鎢酸鈣與鎢酸鋱共沉淀的制備：稱量0.3mol/mL的鎢酸鈉30mL，0.3mol/mL氯化鈣20mL，5mL有機試劑，0.1mol/mL氯化鋱0.5mL，同時迅速混合并攪拌加熱，進行平行實驗三次，結(jié)果如下：

三者平均質(zhì)量為：0.7080g

2.結(jié)論

第一，在制備鎢酸鋱與鎢酸鈣共沉淀時所加的有機溶劑不會影響制備物質(zhì)的本身性質(zhì)以及發(fā)光強度。第二，鎢酸鈣與鎢酸鋱的共沉淀物能夠體現(xiàn)出Tb3+所具備的發(fā)出綠色熒光的特性。（作者單位：滿洲里市第六學(xué)校）

參考文獻：

[1]樊能廷.有機合成事典[M].北京：北京理工大學(xué)出版社，1992.

[2]YE Hui，JIANG Zhong-hong（葉 輝，姜中宏）.Chinese[J].of Materials Research（材料研究學(xué)報），1995，9（4）：321-321