專利名稱：一種花狀Y₂O₃:Eu³⁺微球的合成方法
技術領域：
本發(fā)明屬于稀土氧化物納米材料領域，涉及一種花狀微球結構的銪摻雜氧化釔 (Y2O3 = Eu3+)熒光粉的合成方法，其特點是采用了一種簡易、無模板的溶劑熱方法合成了形貌規(guī)整、分散性好的t03:Eu3+花狀微球，該微球由厚度約為50 nm的納米片組成，研究表明此熒光粉在5Dtl^7F2 (609 nm處)躍遷過程中表現(xiàn)出很強的發(fā)紅光特性，說明它在光電儀器應用方面具有潛在的應用價值。
背景技術：
隨著高清晰投影電視、計算機顯示終端及彩色等離子顯示平板的研制成功，人們對熒光粉的發(fā)光性能和穩(wěn)定性方面提出了更高的要求，尤其是熒光粉物性的控制對熒光粉的發(fā)光性能、穩(wěn)定性和熒光粉物性的控制方面提出了更高的要求，特別是摻雜納米材料發(fā)光特性的研究引起了人們廣泛的關注和極大的興趣。其中，103:EU3+是一種性能優(yōu)良并且廣泛應用的紅色熒光粉材料，尤其受到人們的重視，從應用背景考慮，Y2O3 = Eu3+納米材料取代本體材料，可以大大提高圖像顯示的清晰度與分辨率，量子發(fā)光效率也有提高的可能性， 從而可以極大地拓寬其應用領域。從基礎研究考慮，Eu3+離子的能級結構相對簡單，具有超靈敏躍遷，量子效率較高，局域環(huán)境的敏感性強，是研究物質微結構的理想探針，Eu3+離子摻雜的納米材料為研究表面物理問題提供了理想的載體。目前，IO3:Eu3+納米材料的合成方法主要有高溫固相法、噴霧熱分解法、溶膠-凝膠法等。這些方法的主要不足之處在于合成過程中不能精確控制產(chǎn)物的形貌，因而不利于通過形貌的控制來實現(xiàn)其發(fā)光性能的提升與增強。因此采用一種可以精確控制產(chǎn)物形貌的簡易方法對制備特殊形貌的材料來說具有很重要的意義。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種簡易、低成本的化學方法來獲得外觀形貌均一、可操控性強的花狀微球IO3: Eu3+熒光粉?！N花狀微球IO3 = Eu3+熒光粉的制備方法，其特點是通過調節(jié)反應體系中兩種溶劑蒸餾水和乙二醇的體積之比，在溶劑熱條件下合成形貌規(guī)整、分散性好的花狀103:EU3+ 微球。合成步驟為將Y (NO3) 3·6Η20作為釔源溶于水中攪拌5 min使其充分溶解，再將配制好的0. 1 mol/L的Eu (NO3) 3溶液滴加到上述溶液中，攪拌10 min使Y3+和Eu3+混合均勻 (Y3+和Eu3+的摩爾比為19/1)，之后再按比例向此混合溶液中加入一定體積的有機溶劑乙二醇(EG)，攪拌15 min后再向溶液中加入一定量的冰醋酸和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，繼續(xù)攪拌30 min，最后再加入一定量的沉淀劑尿素。把上述溶液在室溫下攪拌120 min后轉移至
3水熱反應釜中，在120 180 ° C條件下反應4 M h，等反應結束并且反應釜冷卻至室溫后，將所得到的沉淀轉移至離心管中，用蒸餾水和無水乙醇交替離心共洗滌六次，再把所得產(chǎn)物在60 80 ° C溫度范圍的烘箱內干燥12 16 h后，即得到花狀IO3 = Eu3+熒光粉的前軀體，把得到的前軀體在900 ° C條件下煅燒5 h即可得到最終產(chǎn)物——花狀微球結構的IO3 = Eu3+熒光粉。前軀體經(jīng)煅燒處理后，通過掃描電鏡觀察可發(fā)現(xiàn)其形貌基本保持不變，即花狀產(chǎn)物總體呈球形，直徑在3 5 μ m之間，并且其分散性很好，而組成花狀產(chǎn)物的花瓣厚度大約為50 nm。把制備的熒光粉進行發(fā)光測試可以發(fā)現(xiàn)它在5DQ —%(609 nm處) 躍遷過程中表現(xiàn)出很強的發(fā)紅光特性，表明這種熒光粉在光電儀器應用方面具有潛在的應用價值。各種反應物的濃度范圍以及相關的實驗條件為=Y(NO3)3在反應體系中的濃度為 0. 038 mol/L，Eu (NO3)3在反應體系中的濃度為0. 002 mol/L，反應體系中蒸餾水和乙二醇的體積比為0. 3 0. 4，冰醋酸的加入量為0. 004 0. 012 mL/mL, PVP的加入量為0. 008 0.048 g/mL，尿素的加入量為0.008 0.016 g/mL，溶劑熱反應溫度為120 180 ° C，溶劑熱反應時間為4 M h，前軀體熱處理溫度應不低于850 ° C才能使其分解完全，熱處理時間為2 6 h。本發(fā)明材料制備方法簡易，設備簡單，合成溫度較低；原料價格低廉，無需昂貴的表面活性劑作為模板；所使用的溶劑以及其他反應物具有不污染環(huán)境、節(jié)省能源、轉化率高、易于工業(yè)化生產(chǎn)等特點。此外，這種合成方法可以有效地控制產(chǎn)物的形貌，并且其重復性很好，是一種理想的綠色工藝。研究表明此熒光粉在5Dtl^7F2 (609 nm處)躍遷過程中表現(xiàn)出很強的發(fā)紅光特性，說明它在光電儀器應用方面具有潛在的應用價值。


圖1反應溫度為150 ° C、反應時間為12 h，反應體系中蒸餾水和乙二醇的體積之比為1/3條件下合成的前軀體在900 ° C條件下熱處理5 h所得最終產(chǎn)物的XRD圖譜以及AO3的標準圖譜。圖2反應溫度為150 ° C、反應時間為12 h，反應體系中蒸餾水和乙二醇的體積之比為1/3條件下合成的前軀體在900 ° C條件下熱處理5 h所得最終產(chǎn)物的掃描電鏡照片。圖3反應溫度為150 ° C、反應時間為12 h，不同蒸餾水和乙二醇的體積之比條件下合成的前軀體在900 ° C條件下熱處理5 h所得最終產(chǎn)物的發(fā)射光譜(監(jiān)測波長為258 nm) (A) 6/18，(B) 9/15，(C) 12/12。
具體實施例方式實施例一
稱取0.364 g Υ(Ν03)3·6Η20溶于6 mL蒸餾水中，攪拌5 min，然后滴加0. 50 mL的0. 1 mol/L的Eu (NO3)3溶液，攪拌10 min,向此混合溶液中加入18 mL的乙二醇(EG)，攪拌15 min，再向溶液中加入0. 20 mL的冰醋酸，攪拌5 min，接著加入0. 80 g的PVP，攪拌30 min,最后加入0.30 g的尿素，把得到的溶液攪拌120 min后轉移至水熱反應釜中，在120 ° C 條件下反應12 h。把得到的沉淀用蒸餾水和無水乙醇各洗滌三次，并在70 ° C的烘箱內干燥12 h，即得到前軀體，把得到的前軀體在900 ° C條件下煅燒5 h便可得到最終產(chǎn)物， 所得到的產(chǎn)物為白色粉末。
實施例二
稱取0.364 g Υ(Ν03)3·6Η20溶于6 mL蒸餾水中，攪拌5 min，然后滴加0. 50 mL的0. 1 mol/L的Eu (NO3)3溶液，攪拌10 min,向此混合溶液中加入18 mL的乙二醇(EG)，攪拌15 min，再向溶液中加入0. 20 mL的冰醋酸，攪拌5 min，接著加入0. 80 g的PVP，攪拌30 min, 最后加入0.30 g的尿素，把得到的溶液攪拌120 min后轉移至水熱反應釜中，在180 ° C 條件下反應12 h。把得到的沉淀用蒸餾水和無水乙醇各洗滌三次，并在70 ° C的烘箱內干燥12 h，即得到前軀體，把得到的前軀體在900 ° C條件下煅燒5 h便可得到最終產(chǎn)物， 所得到的產(chǎn)物為白色粉末。
實施例三
稱取三份0.364 g Y(NO3)3 ·6Η20分別溶于6、9、12 mL (編號為A、B、C)蒸餾水中，攪拌 5 min，然后分別向三份溶液中各滴加0.50 mL的0. 1 mol/L的Eu (NO3) 3溶液，攪拌10 min, 向各混合溶液中分別加入18、15、12 mL的乙二醇(EG)，攪拌15 min，再向各份溶液中分別加入0.20 mL的冰醋酸，攪拌5 min，接著分別加入0.80 g的PVP，攪拌30 min，最后再向各混合溶液中分別加入0.30 g的尿素，把得到的三份溶液攪拌120 min后轉移至編號為A、 B、C的三個水熱反應釜中，讓它們同時在150 ° C條件下反應12 h。把得到的三份沉淀用蒸餾水和無水乙醇各洗滌三次，并在70 ° C的烘箱內干燥12 h，即得到三份前軀體，把得到的三份前軀體在900 ° C條件下同時煅燒5 h便可得到編號為A、B、C的三份最終產(chǎn)物。 經(jīng)發(fā)光測試發(fā)現(xiàn)，在編號為A、B、C的三份產(chǎn)物中，編號為A的產(chǎn)物發(fā)光強度比B和C都強， 即當反應體系中蒸餾水和乙二醇的體積之比為6/18時，所得到產(chǎn)物的發(fā)光性能最好(見圖 3)。
權利要求
1. 一種花狀Y203:Eu3+微球的合成方法，合成步驟為將Υ(Ν03)3·6Η20作為釔源溶于水中攪拌5 min使其充分溶解，再將配制好的0. 1 mol/L的Eu (NCX3) 3溶液滴加到上述溶液中，攪拌10 min使Y3+和Eu3+混合均勻(Y3+和Eu3+的摩爾比為19/1)，之后再按比例向此混合溶液中加入一定體積的有機溶劑乙二醇(EG)，攪拌15 min后再向溶液中加入一定量的冰醋酸和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，繼續(xù)攪拌30 min，最后再加入一定量的沉淀劑尿素； 把上述溶液在室溫下攪拌120 min后轉移至水熱反應釜中，在120 180 ° C條件下反應 4 M h，等反應結束并且反應釜冷卻至室溫后，將所得到的沉淀轉移至離心管中，用蒸餾水和無水乙醇交替離心共洗滌六次，再把所得產(chǎn)物在60 80 ° C溫度范圍的烘箱內干燥 12 16 h后，即得到花狀IO3 = Eu3+熒光粉的前軀體，把得到的前軀體不低于850 ° C才能使其分解完全，熱處理時間為2 6 h，即可得到最終產(chǎn)物——花狀微球結構的IO3 = Eu3+焚光粉；具體工藝條件為=Y(NO3)3在反應體系中的濃度為0.038 mol/L，Eu (NO3)3在反應體系中的濃度為0. 002 mol/L,反應體系中蒸餾水和乙二醇的體積比為0. 3 0. 4，冰醋酸的加入量為0. 004 0. 012 mL/mL，PVP的加入量為0. 008 0. 048 g/mL，尿素的加入量為0. 008 0.016 g/mL。
全文摘要
本發(fā)明屬于稀土氧化物納米材料領域，涉及一種花狀Y2O3:Eu3+微球的合成方法，其合成方法為將一定量的Y(NO3)3·6H2O和一定濃度的Eu(NO3)3溶液加入到一定體積蒸餾水中，攪拌一定時間后再加入一定體積的乙二醇，攪拌使其混合均勻，再向溶液中加入一定量的冰醋酸和PVP，充分攪拌后，最后再加入一定量的沉淀劑尿素。此溶液在溶劑熱條件下反應后即可得到花狀前軀體，前軀體經(jīng)煅燒處理便可得到最終產(chǎn)物——花狀微球結構的Y2O3:Eu3+，該微球由厚度約為50nm的納米片組成。研究表明這種花狀微球結構的熒光粉在5D0→7F2(609nm處)躍遷過程中表現(xiàn)出很強的發(fā)紅光特性，說明它在光電儀器應用方面具有潛在的應用價值。
文檔編號C09K11/78GK102226084SQ20111010827
公開日2011年10月26日 申請日期2011年4月28日 優(yōu)先權日2011年4月28日
發(fā)明者嚴學成, 于然波, 鄧金俠, 邢獻然, 陳駿 申請人:北京科技大學