CN102477293A - 一种场致发光材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于发光材料领域，其公开了一种场致发光材料及其制备方法；该场致发光材料通用化学式为：N_1-xR₂O₄:xLn，zM；；其中，N为Zn、Ca、Sr、Ba中的一种或二种；R为Al、Ga中的一种或两种；Ln为Tm³⁺、Tb³⁺、Eu³⁺、Sm³⁺、Ce³⁺、Dy³⁺中的一种或者两种；M为Ag、Au、Pt、Pd金属粒子中的一种或两种；0.0001≤x≤0.2，0＜z≤1×10^-2。本发明一种场致发光材料，通过在通过引入金属粒子，利用金属表面产生的表面等离子体共振效应，可使发光强度可提高60％；同时制备操作简单，容易制备、无污染，易于控制，利于工业化生产。

Description

一种场致发光材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及发光材料领域，尤其涉及一种阴极射线激发的、含有金属粒子的铝(镓)酸盐基场致发光材料。本发明还涉及一种场致发光材料的制备方法。

背景技术

由于场发射器件具有运行电压低，功耗小，不需偏转线圈，无X-射线辐射，抗辐射、磁场干扰、使用工作温度范围宽和响应速度快等优点而备受关注。而器件中所用的发光材料主要有两类：硫化物体系，如蓝粉ZnS:Ag，Cl，SrGa₂S₄:Ce，绿粉SrGa₂S₄:Eu和红粉Z₂O₂S:Eu，以及氧化物体系，如蓝粉Z₂SiO₅:Ce，绿粉ZnGa₂O₄:Mn，Z₂SiO₅:Tb，Z₃Al₅O₁₂:Tb和红粉Z₂O₃:Eu。但硫化物体系稳定性差，不耐轰击，易分解，且产生的H₂S易毒化阴极，造成发射电子的不均匀以及发射电子数的下降，甚至导致器件不工作。氧化物系列具有较高的稳定性，但发光亮度不如硫化物系列。所以，制备一种耐轰击、无分解、不放气、稳定性好、发光强度高的场发射器件用的发光材料具有很高的应用前景。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种场致发光材料，其化学通式为：N_1-xR₂O₄:xLn，zM，其中；N为Zn(锌)、Ca(钙)、Sr(锶)或Ba(钡)中的至少一种；R为Al(铝)、Ga(镓)中的至少一种；Ln为Tm³⁺(铥离子)、Tb³⁺(铽离子)、Eu³⁺(铕离子)、Sm³⁺(钐离子)、Ce³⁺(铈离子)或Dy³⁺(镝离子)中的至少一种；M为Ag(镁)、Au(金)、Pt(铂)或Pd(钯)纳米粒子中的至少一种；0.001≤x≤0.2，0＜z≤1×10^-2。

本发明的另一目的在于提供一种场致发光材料的制备方法，制备流程如下：

室温下，根据化学通式：N_1-xR₂O₄:xLn，zM(其中；N为Zn、Ca、Sr或Ba中的一种或二者的组合；R为Al、Ga中的一种或两种；Ln为Tm³⁺、Tb³⁺、Eu³⁺、Sm³⁺、Ce³⁺或Dy³⁺中的一种或者两种；M为Ag、Au、Pt、Pd金属粒子中的一种或两种；0.001≤x≤0.2，0＜z≤1×10^-2)，量取相对应的硝酸盐溶液，如Zn(NO₃)₂、Ca(NO₃)₂、Sr(NO₃)₂、Ba(NO₃)₂、Al(NO₃)₃、Ga(NO₃)₃、Tm(NO₃)₃、Ce(NO₃)₃、Tb(NO₃)₃、Eu(NO₃)₃、Sm(NO₃)₃和Dy(NO₃)₃，加入到烧杯中，再加入水和乙醇，制得混合溶液；其中，水与乙醇体积比为1∶1～1∶5；

将起螯合作用的柠檬酸，如一水合柠檬酸加入到上述烧杯中，再加入起表面处理作用的聚乙二醇，搅拌，制得螯合溶液；其中，柠檬酸与所述螯合溶液中所有金属离子的摩尔比为1∶1～5∶1；所述聚乙二醇的分子量为2000～20000，优选聚乙二醇的分子量为10000。

按照化学通式N_1-xR₂O₄:xLn，zM中各元素的化学计量比，在上述螯合溶液中加入表面处理过的M纳米粒子溶胶，保持60～90℃水浴加热并搅拌2～14h，得到溶胶液；

将溶胶液在80～150℃下干燥处理后研磨成粉体

将上述粉体，在300℃～600℃下预烧处理2～7h，冷却至室温，研磨；然后，再将其置于箱式高温炉中或管式炉中，在空气气氛或还原气氛中，700～1300℃下，煅烧处理1～6h，自然冷却，研磨后即得场致发光材料。

上述制备方法中，所述表面处理过的M纳米粒子溶胶是采用如下步骤制得：

先将含M的盐溶液、助剂和还原剂搅拌混合并反应从而制得金属纳米粒子胶体；其中，所述助剂为聚乙烯吡咯烷酮，或柠檬酸钠；所述助剂在整个M粒子溶胶中的浓度为1.5×10^-4g/ml～2.1×10^-3g/ml；所述还原剂为硼氢化钠或水合阱；所述还原剂与M的摩尔比为1.2∶1～4.8∶1；

将表面处理剂，如聚乙烯吡咯烷酮(PVP，下同)或十六烷基三甲基溴化铵(CTAB，下同)加入到金属纳米粒子胶体中，对M纳米粒子进行表面处理，得到处理过的M纳米粒子溶胶。

上述制备方法中，还原气氛为：1)氮气和氢气的混合气，其体积比为95∶5或90∶10；2)纯氢气；3)一氧化碳，其中的一种。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明所制备的N_1-xR₂O₄:xLn，zM发光材料，不需要球磨，稳定性好、粒度均匀、发光效率高，可用于场发射器件中。

本发明通过引入金属粒子，利用金属表面产生的表面等离子体共振效应，可使发光强度可提高60％。

本发明操作简单，容易制备、无污染，易于控制，利于工业化生产；该方法不引入其他杂质，产品质量高，可广泛应用在发光材料的制备中。

附图说明

图1为本发明场致发光材料的制备工艺流程图；

图2是本发明实施例7制备的发光材料在加速电压为5kV下的阴极射线激发下的发光光谱对比图，其中曲线a是引入金属纳米粒子Ag的发光材料Zn_0.99Al₂O₄:0.01Tm，1×10^-4Ag的发光光谱；曲线b是未引入金属纳米粒子Ag的发光材料Zn_0.99Al₂O₄:0.01Tm的发光光谱。

具体实施方式

本发明提供一种场致发光材料，其化学通式为：N_1-xR₂O₄:xLn，zM；

其中，N为Zn、Ca、Sr或Ba中的一种或二种；R为Al、Ga中的一种或两种；Ln为Tm³⁺、Tb³⁺、Eu³⁺、Sm³⁺、Ce³⁺或Dy³⁺中的一种或者两种；M为Ag、Au、Pt或Pd纳米粒子中的一种或两种；0.0001≤x≤0.2，0＜z≤1×10^-2。

上述场致发光材料的制备方法，如图1所示，制备流程如下：

步骤S1、室温下，按照化学通式N_1-xR₂O₄:xLn，zM中各元素的化学计量比，量取N、R、Ln元素对应的硝酸盐溶液注入烧杯中，再加入水和乙醇，搅拌，制得混合溶液；其中，N为Zn、Ca、Sr或Ba中的一种或二种；R为Al、Ga中的一种或两种；Ln为Tm³⁺、Tb³⁺、Eu³⁺、Sm³⁺、Ce³⁺或Dy³⁺中的一种或者两种；M为Ag、Au、Pt或Pd纳米粒子中的一种或两种；0.0001≤x≤0.2，0＜z≤1×10^-2；

步骤S2、往步骤S1中的所述混合溶液中加入起螯合作用的柠檬酸，接着加入起表面处理作用的聚乙二醇，搅拌；

步骤S3、按照化学通式N_1-xR₂O₄:xLn，zM中各元素的化学计量比，往步骤S2中加入表面处理过的M纳米粒子溶胶，水浴加热条件下搅拌，制得溶胶液；

步骤S4、将步骤S3中的溶胶液干燥处理后研磨成粉体；

步骤S5、将步骤S4中的粉体进行预热处理后，于还原气氛下煅烧处理，冷却、研磨，制得所述场致发光材料。

上述步骤S1中，水与乙醇的体积比为1∶1～1∶5。

上述步骤S2中，所述柠檬酸与所述螯合溶液中所有金属离子的摩尔比为1∶1～5∶1；所述聚乙二醇的在所述螯合溶液中的浓度为0.01～0.10g/ml；所述聚乙二醇的分子量为2000～20000，优选聚乙二醇的分子量为10000。

上述步骤S3中，所述表面处理过的M那么粒子溶胶是采用如下步骤制得的：

步骤S31、将含M的盐溶液、助剂和还原剂搅拌混合并反应从而制得含M纳米粒子胶体；其中，所述助剂为聚乙烯吡咯烷酮，或柠檬酸钠；所述助剂在整个M纳米粒子溶胶中的浓度为1.5×10^-4g/ml～2.1×10^-3g/ml；

步骤S32、将表面处理剂加入到上述M纳米粒子胶体中，对M纳米粒子进行表面处理，得到表面处理过的所述M粒子溶胶；其中，所述表面处理剂为聚乙烯吡咯烷酮或十六烷基三甲基溴化铵。

上述步骤S3中，所述水浴温度为60～90℃，所述搅拌时间为2～14h。

上述步骤S4中，所述干燥处理的温度为80～150℃。

上述步骤S5中，所述预热处理的温度为300℃～600℃，所述预热处理的时间为2～7h；所述煅烧处理的温度为700℃～1300℃，所述煅烧处理的时间为1～6h；所述还原气氛为体积比为95∶5或90∶10的氮气和氢气的混合气还原气氛，或氢气还原气氛，或一氧化碳还原气氛。

下面结合附图，对本发明的较佳实施例作进一步详细说明。

实施例1：溶胶-凝胶法制备Zn_0.999Al₂O₄:0.001Dy，1×10^-3Pt

称取5.18mg氯铂酸(H₂PtCl₆·6H₂O)溶解到17mL的去离子水中；当氯铂酸完全溶解后，称取8.0mg柠檬酸钠和12.0mg十二烷基磺酸钠，并在磁力搅拌的环境下溶解到氯铂酸水溶液中；称取0.38mg硼氢化钠溶解到10mL去离子水中，得到10mL浓度为1×10^-3mol/L的硼氢化钠水溶液，同时配制10mL浓度为1×10^-2mol/L的水合肼溶液；磁力搅拌的环境下，先往氯铂酸水溶液中滴加0.4mL硼氢化钠水溶液，搅拌反应5min，然后再往氯铂酸水溶液中滴加2.6mL1×10^-2mol/L的水合肼溶液，之后继续反应40min，即得20mLPt含量为5×10^-4mol/L的Pt纳米颗粒溶胶；之后量取6mL得到的Pt纳米颗粒溶胶，往Pt纳米颗粒溶胶中加入6.0mgPVP，并磁力搅拌12h，得经表面处理后的Pt纳米颗粒。

Zn_0.999Al₂O₄:0.001Dy，1×10^-3Pt的制备：量取9.99ml 0.5mol/L Zn(NO₃)₃、0.5ml 0.01mol/L Dy(NO₃)₃和10ml 1mol/L Al(NO₃)₃溶液置于烧杯中，加入9.5ml水和30ml乙醇混合溶液，充分搅拌(这时水和乙醇的比例为1∶1)；加入3.1521g一水合柠檬酸，柠檬酸与原料中金属离子的摩尔比为1∶1，再加入0.6g聚乙二醇，聚乙二醇(PEG，分子量为10000)的浓度为0.01g/ml，溶解完全。然后，再加入10ml上述经处理金属颗粒溶胶，在60℃水浴中，搅拌8h，得到均匀透明的前驱体溶胶；将溶胶在80℃的鼓风干燥箱中干燥24h，挥发溶剂得到干凝胶；将得到的干凝胶研磨成粉末，放入高温箱式炉中，300℃，恒温预烧7h，冷却，研磨后再将其置于箱式高温炉中，在700℃下，空气气氛中煅烧6h，自然冷却，取出研磨后即得所需发光材料。

实施例2：溶胶-凝胶法制备Ca_0.995Ga₂O₄:0.005Sm，2×10^-3Au

称取16.48mg氯金酸(AuCl₃·HCl·4H₂O)溶解到8.4mL的去离子水中；当氯金酸完全溶解后，称取14mg柠檬酸钠和6mg十六烷基三甲基溴化铵，并在磁力搅拌的环境下溶解到氯金酸水溶液中；称取1.9mg硼氢化钠和17.6mg抗坏血酸分别溶解到10mL去离子水中，得到10mL浓度为5×10^-3mol/L的硼氢化钠水溶液和10mL浓度为1×10^-2mol/L的抗坏血酸水溶液；在磁力搅拌的环境下，先往氯金酸水溶液中加入0.04mL硼氢化钠水溶液，搅拌反应5min后再往氯金酸水溶液中加入1.56mL1×10^-2mol/L的抗坏血酸水溶液，之后继续反应30min，即得10mLAu含量为4×10^-3mol/L的Au纳米颗粒溶胶；之后量取6mL得到的Au纳米颗粒溶胶，往Au纳米颗粒溶胶中加入10mgPVP，并磁力搅拌8h，得经表面处理后的Au纳米颗粒。

Ca_0.995Ga₂O₄:0.005Sm，2×10^-3Au的制备：量取9.95ml 0.5mol/L Ca(NO₃)₃、0.5ml 0.05mol/L Sm(NO₃)₃和10ml 1mol/L Ga(NO₃)₃溶液置于烧杯中，加入0.05ml水和41ml乙醇混合溶液，充分搅拌(这时水和乙醇的比例为1∶2)；加入6.3042g一水合柠檬酸，使柠檬酸与原料中金属离子的摩尔比为2∶1，再加入6.15g聚乙二醇，聚乙二醇(PEG，分子量为20000)的浓度为0.1g/ml，溶解完全。然后，再加入2.5ml上述经处理金属颗粒溶胶，在85℃水浴中，搅拌4h，得到均匀透明的前驱体溶胶；将溶胶在100℃的鼓风干燥箱中干燥8h，挥发溶剂得到干凝胶；将得到的干凝胶研磨成粉末，放入高温箱式炉中，600℃，恒温预烧2h，冷却，研磨，得到前驱物；将前驱物置于管式炉中，在1300℃下，空气气氛中煅烧1h，自然冷却，取出研磨后即得所需发光材料。

实施例3：溶胶-凝胶法制备Sr_0.985Al₂O₄:0.01Tb，0.005Sm，2×10^-4Ag

称取3.40mg硝酸银(AgNO₃)溶解到18.4mL的去离子水中；当硝酸银完全溶解后，称取42mg柠檬酸钠在磁力搅拌的环境下溶解到硝酸银水溶液中；称取5.7mg硼氢化钠溶到10mL去离子水中，得到10mL浓度为1.5××10^-2mol/L的硼氢化钠水溶液；在磁力搅拌的环境下，往硝酸银水溶液中一次性加入1.6mL1.5××10^-2mol/L的硼氢化钠水溶液，之后继续反应10min，即得20mL银含量为1×10^-3mol/L的Ag纳米颗粒溶胶；之后量取8mL得到的Ag纳米颗粒溶胶，往Ag纳米颗粒溶胶中加入40mgPVP，并磁力搅拌6h，得经表面处理后的Ag纳米颗粒。

Sr_0.985Al₂O₄:0.01Tb，0.005Sm，2×10^-4Ag的制备：量取9.85ml 0.5mol/LSr(NO₃)₂、0.5ml 0.1mol/L Tb(NO₃)₃、0.5ml 0.05mol/L Sm(NO₃)₃和5ml 2mol/LAl(NO₃)₃溶液置于烧杯中，加入0.15ml水和48ml乙醇混合溶液，充分搅拌(这时水和乙醇的比例为1∶3)；加入7.8803g一水合柠檬酸，使柠檬酸与原料中金属离子的摩尔比为2.5∶1，再加入3.2g聚乙二醇，聚乙二醇(PEG，分子量为2000)的浓度为0.05g/ml，溶解完全。然后，再加入1ml上述经处理金属颗粒溶胶，在90℃水浴中，搅拌2h，得到均匀透明的前驱体溶胶；将溶胶在120℃的鼓风干燥箱中干燥12h，挥发溶剂得到干凝胶；将得到的干凝胶研磨成粉末，放入高温箱式炉中，500℃，恒温预烧4.5h，冷却，研磨，得到前驱物；将前驱物置于管式炉中，在1000℃下，还原气氛中(氮气和氢气的混合气，其体积比为95∶5)煅烧3h，自然冷却，取出研磨后即得所需发光材料。

实施例4：溶胶-凝胶法制备Ba_0.96Al_1.9Ga_0.2O₄:0.04Eu，1×10^-2Pd

称取0.43g氯化钯溶解到15mL的去离子水中，完全溶解后，边在搅拌边加入1.1g柠檬酸钠和0.4g十二烷基硫酸钠，然后缓慢滴入0.1mol/L的抗坏血酸醇溶液5mL，反应20min后得到20ml Pd含量为5×10^-3mol/L的Pd纳米粒子溶胶。称取0.3g PVP加入到Pd纳米颗粒溶胶中，并磁力搅拌4h，得经表面处理后的Pd纳米颗粒溶胶。

Ba_0.96Al_1.9Ga_0.2O₄:0.04Eu，1×10^-2Pd的制备：量取9.6ml 0.5mol/LBa(NO₃)₃、1ml 0.2mol/L Eu(NO₃)₃、9.5ml 1mol/L Al(NO₃)₃溶液和0.5ml1mol/L Ga(NO₃)₃溶液置于烧杯中，加入0.4ml水和84ml乙醇混合溶液，充分搅拌(这时水和乙醇的比例为1∶4)；加入9.4563g一水合柠檬酸，使柠檬酸与原料中金属离子的摩尔比为3∶1，再加入2.1g聚乙二醇，聚乙二醇(PEG，分子量为5000)的浓度为0.02g/ml，溶解完全。然后，再加入10ml上述经处理金属颗粒溶胶，在80℃水浴中，搅拌14h，得到均匀透明的前驱体溶胶；将溶胶在150℃的鼓风干燥箱中干燥4h，挥发溶剂得到干凝胶；将得到的干凝胶研磨成粉末，放入高温箱式炉中，400℃，恒温预烧5h，冷却，研磨，得到前驱物；将前驱物置于管式炉中，在1300℃下，空气气氛中煅烧2h，自然冷却，取出研磨后即得所需发光材料。

实施例5：溶胶-凝胶法制备Ca_0.98Zn_0.015Al₂O₄:0.005Ce，5×10^-5Pt/Au

Pt/Au纳米颗粒溶胶的制备：称取10.7mg氯金酸(AuCl₃·HNO₃·4H₂O)和13.56mg氯铂酸(H₂PtCl₆·6H₂O)溶解到28mL的去离子水中；当完全溶解后，称取22mg柠檬酸钠和20mgPVP，并在磁力搅拌的环境下溶解到上述混合溶液中；称取新制备的5.7mg硼氢化钠溶到10mL去离子水中，得到10mL浓度为1.5×10^-2mol/L的硼氢化钠水溶液；在磁力搅拌的环境下，往上述混合溶液中一次性加入4mL1.5×10^-2mol/L的硼氢化钠水溶液，之后继续反应20min，即得30mL总金属浓度为1.7×10^-3mol/L的Pt/Au纳米颗粒溶胶；往Pt/Au纳米颗粒溶胶中加入0.3gPVP，并磁力搅拌6h，得经表面处理后的Pt/Au纳米颗粒溶胶。

Ca_0.98Zn_0.015Al₂O₄:0.005Ce，5×10^-5Pt/Au的制备：量取9.8ml 1mol/LCa(NO₃)₂、0.15ml 0.5mol/L Zn(NO₃)₂、0.5ml 0.05mol/L Ce(NO₃)₃和5ml2mol/L Al(NO₃)₃溶液置于烧杯中，加入0.05ml水和77.5ml乙醇混合溶液，充分搅拌(这时水和乙醇的比例为1∶5)；加入15.7605g一水合柠檬酸，使柠檬酸与原料中金属离子的摩尔比为5∶1，再加入4.65g聚乙二醇，聚乙二醇(PEG，分子量为15000)的浓度为0.05g/ml，溶解完全。然后，再加入0.15ml上述经处理金属颗粒溶胶，在80℃水浴中，搅拌10h，得到均匀透明的前驱体溶胶；将溶胶在130℃的鼓风干燥箱中干燥8h，挥发溶剂得到干凝胶；将得到的干凝胶研磨成粉末，放入高温箱式炉中，500℃，恒温预烧5h，冷却，研磨，得到前驱物；将前驱物置于管式炉中，在1100℃下，还原气氛中(氮气和氢气的混合气，其体积比为90∶10)煅烧4h，自然冷却，取出研磨后即得所需发光材料。

实施例6：溶胶-凝胶法制备Zn_0.8Al₂O₄:0.2Tb，1×10^-3Ag

分别称取AgNO₃ 0.0429g、柠檬酸钠0.0733g、PVP 0.05g分别配制成10mL 0.025mol/L的AgNO₃水溶液、10mL 0.025mol/L的柠檬酸钠水溶液和10mL 5mg/mL的PVP水溶液。取2mL AgNO₃水溶液加入到30mL去离子水中，同时加入上述PVP水溶液4mL搅拌，加热至100℃，然后逐滴加入4mL柠檬酸钠水溶液，反应15min后，得到40ml 1×10^-3mol/L的Ag纳米粒子溶胶。称取0.4g CTAB加入到Ag纳米颗粒溶胶中，并磁力搅拌8h，得经表面处理后的Ag纳米颗粒溶胶。

Zn_0.8Al₂O₄:0.2Tb，1×10^-3Ag的制备：量取4ml 1mol/L Zn(NO₃)₂、2ml0.5mol/L Tb(NO₃)₃和5ml 2mol/L Al(NO₃)₃溶液置于烧杯中，加入1ml水和60ml乙醇混合溶液，充分搅拌(这时水和乙醇的比例为1∶5)；加入6.3042g一水合柠檬酸，使柠檬酸与原料中金属离子的摩尔比为2∶1，再加入0.72g聚乙二醇，聚乙二醇(PEG，分子量为10000)的浓度为0.01g/ml，溶解完全。然后，再加入5ml上述经处理金属颗粒溶胶，在80℃水浴中，搅拌5h，得到均匀透明的前驱体溶胶；将溶胶在130℃的鼓风干燥箱中干燥8h，挥发溶剂得到干凝胶；将得到的干凝胶研磨成粉末，放入高温箱式炉中，500℃，恒温预烧5h，冷却，研磨，得到前驱物；将前驱物置于管式炉中，在900℃下，还原气氛中(一氧化碳)煅烧5h，自然冷却，取出研磨后即得所需发光材料。

实施例7：溶胶-凝胶法制备Zn_0.99Al₂O₄:0.01Tm，1×10^-4Ag

称取硝酸银3.4mg和柠檬酸钠35.28mg，溶解于18.4mL的去离子水中，搅拌1.5min，然后缓慢滴入用3.8mg硼氢化钠溶到10mL乙醇中得到的0.01mol/L的硼氢化钠醇溶液1.6mL，继续搅拌反应2min后得到20ml1×10^-3mol/L的Ag纳米粒子溶胶。称取1g PVP加入到Ag纳米颗粒溶胶中，并磁力搅拌6h，得经表面处理后的Ag纳米颗粒溶胶。

Zn_0.99Al₂O₄:0.01Tm，1×10^-4Ag的制备：量取4.95ml 1mol/L Zn(NO₃)₂、0.5ml 0.1mol/L Tm(NO₃)₃和10ml 1mol/L Al(NO₃)₃溶液置于烧杯中，加入14.55ml水和40ml乙醇混合溶液，充分搅拌；加入6.3042g一水合柠檬酸，使柠檬酸与原料中金属离子的摩尔比为2∶1，再加入2.1g聚乙二醇，聚乙二醇(PEG，分子量为10000)的浓度为0.03g/ml，溶解完全。然后，再加入0.5ml上述经处理金属颗粒溶胶，在80℃水浴中，搅拌12h，得到均匀透明的前驱体溶胶；将溶胶在100℃的鼓风干燥箱中干燥12h，挥发溶剂得到干凝胶；将得到的干凝胶研磨成粉末，放入高温箱式炉中，500℃，恒温预烧5h，冷却，研磨，得到前驱物；将前驱物置于箱式炉中，在800℃下，空气气氛中煅烧5h，自然冷却，取出研磨后即得所需发光材料。同样条件制备Zn_0.99Al₂O₄:0.01Tm发光材料。

图2是本发明实施例7制备的发光材料在加速电压为5kV下的阴极射线激发下的发光光谱对比图，其中曲线a是引入金属纳米粒子Ag的发光材料Zn_0.99Al₂O₄:0.01Tm，1×10^-4Ag的发光光谱；曲线b是未引入金属纳米粒子Ag的发光材料Zn_0.99Al₂O₄:0.01Tm的发光光谱。根据图可见，相对于发光材料Zn_0.99Al₂O₄:0.01Tm，本实施例得到的发光材料Zn_0.99Al₂O₄:0.01Tm，1×10^-4Ag，在462nm处的发光强度提高了60％。

应当理解的是，上述针对本发明较佳实施例的表述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种场致发光材料，其化学通式为：N_1-xR₂O₄:xLn，zM；

其中，N为Zn、Ca、Sr或Ba中的至少一种；R为Al、Ga中的至少一种；Ln为Tm³⁺、Tb³⁺、Eu³⁺、Sm³⁺、Ce³⁺或Dy³⁺中的至少一种；M为Ag、Au、Pt或Pd纳米粒子中的至少一种；0.0001≤x≤0.2，0＜z≤1×10^-2。

2.一种场致发光材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S2、室温下，按照化学通式N_1-xR₂O₄:xLn，zM中各元素的化学计量比，量取N、R、Ln元素对应的硝酸盐溶液注入烧杯中，再加入水和乙醇，搅拌，制得混合溶液；其中，N为Zn、Ca、Sr或Ba中的一种或二种；R为Al、Ga中的一种或两种；Ln为Tm³⁺、Tb³⁺、Eu³⁺、Sm³⁺、Ce³⁺或Dy³⁺中的一种或者两种；M为Ag、Au、Pt或Pd纳米粒子中的一种或两种；0.0001≤x≤0.2，0＜z≤1×10^-2；

步骤S2、往步骤S1中的所述混合溶液中加入柠檬酸，接着加入聚乙二醇，搅拌，制得螯合溶液；

步骤S3、按照化学通式N_1-xR₂O₄:xLn，zM中各元素的化学计量比，往步骤S2中加入表面处理过的M纳米粒子溶胶，水浴加热条件下搅拌，制得溶胶液；

步骤S4、将步骤S3中的溶胶液经干燥处理后研磨成粉体；

步骤S5、将步骤S4中的粉体进行预热处理后，于还原气氛下煅烧处理，冷却、研磨，制得所述场致发光材料。

3.根据权利要求2所述的场致发光材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S1，水与乙醇的体积比为1∶1～1∶5。

4.根据权利要求2所述的场致发光材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2，所述柠檬酸与所述螯合溶液中所有金属离子的摩尔比为1∶1～5∶1；所述聚乙二醇的在所述螯合溶液中的浓度为0.01～0.10g/ml；所述聚乙二醇的分子量为2000～20000。

5.根据权利要求2所述的场致发光材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3，所述表面处理过的M纳米粒子溶胶是采用如下步骤制得的：

步骤S31、将含M的盐溶液、助剂和还原剂搅拌混合并反应从而制得含M纳米粒子胶体；

步骤S32、将表面处理剂加入到上述M纳米粒子胶体中，对M纳米粒子进行表面处理，得到表面处理过的所述M粒子溶胶。

6.根据权利要求5所述的场致发光材料的制备方法，其特征在于，所述助剂为聚乙烯吡咯烷酮，或柠檬酸钠；所述助剂在整个M粒子溶胶中的浓度为1.5×10^-4g/ml～2.1×10^-3g/ml；

所述还原剂为硼氢化钠或水合阱；所述还原剂与M的摩尔比为1.2∶1～4.8∶1；

所述表面处理剂为聚乙烯吡咯烷酮或十六烷基三甲基溴化铵。

7.根据权利要求2所述的场致发光材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3，所述水浴温度为60～90℃，所述搅拌时间为2～14h。

8.根据权利要求2所述的场致发光材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述干燥处理的温度为80～150℃。

9.根据权利要求2所述的场致发光材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，所述预热处理的温度为300℃～600℃，所述预热处理的时间为2～7h；所述煅烧处理的温度为700℃～1300℃，所述煅烧处理的时间为1～6h。

10.根据权利要求2或9所述的场致发光材料的制备方法，其特征在于，所述还原气氛为体积比为95∶5或90∶10的氮气和氢气的混合气还原气氛，或氢气还原气氛，或一氧化碳还原气氛。

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