[發(fā)明專利]一種空心結(jié)構(gòu)的硼酸釔摻銪的球形熒光粉的水熱制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110191506.1
• 申請日: 2011-07-08
• 公開（公告）號: CN102329613A
• 公開（公告）日: 2012-01-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金達萊;繆翔;曾紅春;王龍成;杜平凡;席珍強
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江理工大學(xué)
• 主分類號: C09K11/78
• 分類號: C09K11/78
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林懷禹

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種球形熒光粉的水熱制備方法，尤其是涉及一種空心結(jié)構(gòu)的硼酸釔摻銪的球形熒光粉的水熱制備方法。

背景技術(shù)

空心結(jié)構(gòu)由于具有內(nèi)部空間大，比表面積大和密度小等特點，使得其在催化劑藥物緩釋和控釋及色譜分離等諸多領(lǐng)域有很著很大的潛在應(yīng)用前景。因此對空心結(jié)構(gòu)的研究一直是材料和化學(xué)領(lǐng)域的研究熱點之一。據(jù)我們所知，目前對空心結(jié)構(gòu)熒光粉的研究還是比較少的，尤其是空心結(jié)構(gòu)的稀土硼酸鹽熒光粉更是鮮有報道。

稀土硼酸鹽由于具有穩(wěn)定的物理化學(xué)性質(zhì)，相對較低的合成溫度及優(yōu)良的發(fā)光性能成為發(fā)光材料的研究的一個重要方面。YBO₃:Eu³⁺是一種高效的紅色熒光材料，其在真空紫外(VUV)波段激發(fā)光譜有一個140～170nm的激發(fā)峰[楊智et?al.高等學(xué)校化學(xué)學(xué)報21(2000)：1339～1343]。使得熒光粉能夠以更高的效率利用所受到的紫外激發(fā)能量，所以其發(fā)光效率優(yōu)于傳統(tǒng)的Y₂O₃:Eu³⁺熒光粉[何玲，紅色稀土硼酸鹽熒光粉的合成及其發(fā)光性能的研究，博士學(xué)位論文]。因此YBO₃:Eu³⁺成為等離子平板顯示器(PDP)的一個比較理想的紅色熒光粉。而空心結(jié)構(gòu)的YBO₃:Eu³⁺具有更大的比表面積和更小的密度因而其單位質(zhì)量的熒光效率較高。所以其在制備輕質(zhì)熒光粉和先進平板顯示器件方面具較高的潛在應(yīng)用價值[wang?etal.Materials?Research?Bulletin?40(2005)911-919]。

制備空心結(jié)構(gòu)的方法主要包括模板法，水/溶劑熱合成法，超聲波化學(xué)鍍法和表面刻蝕法。模板法又分為硬模板法，軟模板法和犧牲模板法。本發(fā)明采用硬模板法，以制備好的碳球顆粒為模板采用水熱法使產(chǎn)物在其表面結(jié)晶。之后熱處理去除碳球即得空心球形結(jié)構(gòu)的熒光粉。但是以硼酸鹽的結(jié)晶特性而言，極易進行異向生長形成二維片狀結(jié)構(gòu)，不容易形成規(guī)整的球形結(jié)構(gòu)。本發(fā)明利用有機形貌誘導(dǎo)試劑分子與釔離子和銪離子的絡(luò)合作用，調(diào)節(jié)硼酸鹽的結(jié)晶取向和結(jié)晶速率，弱化硼酸鹽二維異向生長趨勢，在碳球表面形成由片層狀小顆粒聚集而成的硼酸釔摻銪的球殼層。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種空心結(jié)構(gòu)的硼酸釔摻銪的球形熒光粉的水熱制備方法，以可溶性釔鹽，可溶性銪鹽和硼酸為原料，利用可溶性堿促發(fā)硼酸鹽在富羥基的碳球表面成核；在硼酸鹽結(jié)晶過程中，利用有機形貌誘導(dǎo)試劑分子與釔離子和銪離子的絡(luò)合作用，調(diào)節(jié)硼酸鹽的結(jié)晶取向和結(jié)晶速率，弱化硼酸鹽二維異向生長趨勢；利用碳球表面的富羥基特性，誘導(dǎo)硼酸鹽在碳球表面優(yōu)先結(jié)晶，形成由片層狀小顆粒聚集而成的硼酸釔摻銪的球殼層；該殼層致密，顆粒之間形成相互應(yīng)力；經(jīng)熱處理去除內(nèi)核碳球，保持球殼層不坍塌，即得空心結(jié)構(gòu)的硼酸釔摻銪球形熒光粉。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案的步驟如下：

1)將可溶性釔鹽、可溶性銪鹽和硼酸分別溶于去離子水中，釔離子、銪離子和硼酸濃度分別為0.01～1.0摩爾/升，攪拌得到均勻溶液；

2)將上述三種溶液混合，混合溶液中釔離子、銪離子和硼酸摩爾數(shù)之比為19∶1∶20；

3)將步驟2)混合溶液攪拌；

4)在步驟3)混合溶液中加入丙二酸作為有機形貌誘導(dǎo)試劑，加入的丙二酸的摩爾數(shù)與釔離子和銪離子摩爾數(shù)之和的比為3∶2；

5)在步驟4)混合溶液中加入成核試劑1～8毫升，得到懸浮液；

6)待步驟5)懸浮液pH穩(wěn)定之后，用堿液調(diào)節(jié)pH為8～10；

7)將步驟6)懸浮液移入100mL反應(yīng)釜中進行水熱反應(yīng)，水熱溫度為160～240℃，水熱時間為6～48小時；

8)水熱反應(yīng)之后將所得產(chǎn)物離心，干燥；

9)干燥后的粉末進行熱處理，熱處理溫度為500～800℃，熱處理時間為2～4小時；熱處理結(jié)束，即得空心結(jié)構(gòu)的球形熒光粉。

所述的可溶性釔鹽為釔的硝酸鹽，氯化鹽，醋酸鹽；所述的可溶性銪鹽為銪的硝酸鹽，氯化鹽，醋酸鹽。

所述的成核試劑為碳球的懸浮液，每毫升碳球的懸浮液中含碳球90毫克。

所述的碳球的懸浮液，是將碳球與去離子水混合，超聲15～30分鐘。