[發明專利]新型發光晶體材料Na4TaP3O12及其制備方法性能和用途

在審

• 申請號: 201710900760.1
• 申請日: 2017-09-28
• 公開（公告）號: CN107640754A
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 趙丹;馬召;張麗娜;段培高;馬名杰;張瑞娟;張愛蕓;李英杰
• 申請（專利權）人: 河南理工大學
• 主分類號: C01B25/45
• 分類號: C01B25/45;C09K11/71
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于材料化學與無機化學交叉領域，具體涉及一種新型化合物磷酸鉭鈉的制備、晶體結構，藍色發光性能以及其在該發光材料領域的應用。

背景技術

無機磷酸鹽晶體材料具有廣泛研究和實用價值，在現有的無機晶體材料中占了較大的比例。例如，化合物Ca₅(PO₄)₃OH是人體內牙齒、骨骼等堅硬組織的主要組成部分，了解它的晶體生長過程對于研究生物體的骨化、結石以及動脈硬化等具有重要的意義。除上述的一些領域外，磷酸鹽晶體在包括催化化學、發光材料、磁性材料等諸多其它領域亦有著重要的應用。其中，稀土磷酸鹽發光材料的制備與性能研究備受研究人員的關注，它們具有高的熱穩定性和化學穩定性、較大的折射光率、較低的聲子能量以及較大的能級帶隙等優點，廣泛應用于陶瓷、催化劑載體以及發光材料的基質，特別是作為發光材料的基質的發光粉可應用于白光LED、熒光探針、顯示器、生物標記等。另一方面，據研究者報道，含有過渡金屬離子（如Zn²⁺，Ti⁴⁺，Zr⁴⁺，Nb⁵⁺，Ta⁵⁺等）或其它離子的無機化合物也能發射出明亮的熒光。與稀土發光材料中的熒光發射是基于稀土離子的4f→4f躍遷不同，這類材料的發光源于材料本體的本征缺陷的發光，稱為自激活發光。缺陷發光材料的發光原理有多種，主要包括激活離子發光、半導體發光、交叉發光、自陷激子發光、電荷轉移發光、芯—價帶轉移發光和束縛激子—等離子空穴陷阱發光等。但是一些缺陷發光材料的具體和深層次的發光機理到目前為止都并沒有得到完美的解釋，缺陷發光仍是一種比較復雜的發光類型。最早的缺陷發光材料在1986年被發現，是一種由硅酸鹽—羧酸鹽溶膠—凝膠前驅體制備的白色粉末。由于缺陷發光材料低毒性、穩定性好、發光顏色可調、成本低等諸多優點，之后，缺陷發光材料成為有望在某些應用領域替代傳統發光材料的新興材料。開發新型缺陷發光材料一直是國內外研究者的熱門話題。

對于含有高價鉭（V）的晶體化合物，在制備過程中容易形成O^2-缺陷，成為缺陷發光中心。例如，四鉭酸鋇Ba₅Ta₄O₁₅在255nm紫外光激發下，可以產生350~600nm的一個寬帶發射，最強峰位于455nm，對應于藍光；又如晶體材料BaTa₂O₆，在240nm紫外光激發下，可以產生350~450nm的一個寬帶發射，最強峰位于392nm，對應于近紫外—紫色光。我們認為，將高價鉭（V）引入磷酸化合物中，可以制備出新型的缺陷發光材料，基于此，我們開展了Na－Ta－P－O四元體系的研究，發現一例新穎的自激活藍色發光晶體材料Na₄TaP₃O₁₂。相關工作，至今末見文獻報道。

發明內容

本發明的目的：（1）提供一種新化合物磷酸鉭鈉，該化合物分子式為Na₄TaP₃O₁₂；（2）提供化合物Na₄TaP₃O₁₂的單晶體制備方法；（3）提供化合物Na₄TaP₃O₁₂的粉體的制備方法；（4）提供化合物Na₄TaP₃O₁₂的晶體結構；（5）提供化合物Na₄TaP₃O₁₂的熒光性能和用途。