[發明專利]一種鋱釔互摻的有機模板稀土硫酸鹽發光材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201310061422.5
• 申請日: 2013-02-27
• 公開（公告）號: CN103146376A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 許巖;呂赟;張登
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: C09K11/06
• 分類號: C09K11/06
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤;袁正英

技術領域：

本發明涉及一種鋱釔互摻的有機模板稀土硫酸鹽發光材料及其制備方法，屬于有機/無機雜化復合材料制備技術領域，所得材料具有良好的可控的發光性能。

背景技術：

據世界和美國的調查和研究表明，在產值和價格方面，稀土發光材料均位于前列。同時，稀土發光材料在我國的應用中，也占據著主要地位。稀土離子的發光是由4f電子在f-f組態之內或f-d組態之間的躍遷形成的。稀土原子或離子由于其未充滿的4f殼層的存在，所以大約可觀察到3萬條譜線，遍布了從紫外到紅外的各個波長的電磁輻射。稀土離子由于其豐富的能級和4f電子的躍遷特性使之可開發出更多更優的新型發光材料。稀土發光材料自身擁有許多優點:如發光譜帶窄，轉換效率高;波長分布寬;熒光壽命從納秒到毫秒6個數量級等。這些良好的性能，使稀土發光材料被認為是發光領域的主角，對新光源、顯示技術、光探測和圖像學等領域的發展起了推進作用。同時，稀土發光材料被廣泛地應用于發光顯示以及制作瞬時發光和永久發光涂料，還有事故及隱蔽發光指示器等。

稀土硫酸鹽在稀土家族中起著十分重要的作用，比較重要的稀土自然資源有硅酸鹽(如：硅鈹釔礦)、磷酸鹽(如：磷釔礦和獨居石)、碳酸鹽等。在早期的稀土元素化學中，硫酸鹽被廣泛用來分餾和重結晶以得到純凈的稀土元素。隨著分離技術的不斷成熟和分離手段的不斷發展，對于稀土化合物的研究也變得越來越廣泛。20世紀50年代和20世紀60年代，為了研究稀土化合物的成分，無機和有機配體被引用到稀土化合物的制備之中。但是當時由于科技的發展水平有限，對于結構的研究還是很少。隨著X射線晶體學技術的不斷發展，大量的晶體結構被確定出來。

然而在純稀土配合物中,稀土用量大、生產成本高,向配合物中摻雜低成本的不發光稀土離子,不僅可以降低發光材料成本,而且還可以增強發光稀土離子的特征發光強度,因而成為當今發光材料研究的熱點之一。

發明內容：

本發明的目的是為了改進現有技術的不足而提供一種鋱釔互摻的有機模板稀土硫酸鹽發光材料，本發明的另一目的是提供上述材料的制備方法。

本發明采用的技術方案如下：一種鋱釔互摻的有機模板稀土硫酸鹽發光材料，特征在于其分子式為[H₃O]₂[(CH₃)₂NH₂][Tb_xY_1-x(SO₄)₃]，其中Tb、Y分別為稀土元素鋱和釔；0.2≤x≤0.8。

本發明還提供了上述有機模板稀土硫酸鹽發光材料的制備方法，其具體步驟如下：首先稱取相應質量的稀土氧化物Y₂O₃和Tb₄O₇，混合加入到酰胺類溶劑中；再加入三聚氰胺粉末，其中三聚氰胺和混合稀土氧化物的質量比為0.45~1:1；最后用硫酸調節上述混合溶液的pH至1.0~2.0；混合溶液經攪拌均勻后轉移到反應釜的內襯中并密封，放入烘箱在160~180攝氏度條件下反應4~6后天取出，待反應釜自然冷卻后打開；所得產物用有機溶劑洗滌之后過濾并干燥，最后得到無色塊狀晶體，即鋱釔互摻的有機模板稀土硫酸鹽發光材料。

優選所述的酰胺類溶劑為N,N-二甲基甲酰胺(DMF)或N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)。

優選酰胺類溶劑和混合稀土氧化物的質量比為30~40:1。

優選洗滌產物的用有機溶劑為醇類，如甲醇、乙醇等。

有益效果：

本發明將不同比例的混合稀土氧化物(Y₂O₃，Tb₄O₇)，三聚氰胺，硫酸，酰胺類溶劑混合作為反應物，采用溶劑熱方法合成了鋱釔互摻有機模板稀土硫酸鹽發光材料；實現產物中鋱、釔比例可控，熒光強度可控，產物在371nm激發波長下490nm到700nm范圍內存在Tb³⁺在⁵D₄→⁷F_j(j=6,5,4,3)之間的特征發光。

本發明所需溫度較低，制作條件溫和，操作簡便易行，且產物的化學組分可控，隨著產物中鋱和釔的比例變化，其表現出規律變化的發光特性。

附圖說明：

圖1是實施例1-5所得不同比例鋱釔互摻硫酸鹽晶體的熒光譜圖；