CN102477293B - 一种场致发光材料及其制备方法 - Google Patents
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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:N1-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
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:N1-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:N1-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N1-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肼;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N1-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Zn0.99Al2O4:0.01Tm,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Zn0.99Al2O4:0.01Tm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:N1-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N1-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N1-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Zn0.999Al2O4:0.001Dy,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。
Zn0.999Al2O4:0.001Dy,1×10-3Pt的制备:量取9.99ml0.5mol/L Zn(NO3)3、0.5ml0.01mol/L Dy(NO3)3和10ml1mol/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Ca0.995Ga2O4:0.005Sm,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。
Ca0.995Ga2O4:0.005Sm,2×10-3Au的制备:量取9.95ml0.5mol/L Ca(NO3)3、0.5ml0.05mol/L Sm(NO3)3和10ml1mol/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Sr0.985Al2O4:0.01Tb,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。
Sr0.985Al2O4:0.01Tb,0.005Sm,2×10-4Ag的制备:量取9.85ml0.5mol/LSr(NO3)2、0.5ml0.1mol/L Tb(NO3)3、0.5ml0.05mol/L Sm(NO3)3和5ml2mol/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Ba0.96Al1.9Ga0.2O4:0.04Eu,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。
Ba0.96Al1.9Ga0.2O4:0.04Eu,1×10-2Pd的制备:量取9.6ml0.5mol/LBa(NO3)3、1ml0.2mol/L Eu(NO3)3、9.5ml1mol/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Ca0.98Zn0.015Al2O4:0.005Ce,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。
Ca0.98Zn0.015Al2O4:0.005Ce,5×10-5Pt/Au的制备:量取9.8ml1mol/LCa(NO3)2、0.15ml0.5mol/L Zn(NO3)2、0.5ml0.05mol/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Zn0.8Al2O4:0.2Tb,1×10-3Ag
分别称取AgNO30.0429g、柠檬酸钠0.0733g、PVP0.05g分别配制成10mL0.025mol/L的AgNO3水溶液、10mL0.025mol/L的柠檬酸钠水溶液和10mL5mg/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40ml1×10-3mol/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。
Zn0.8Al2O4:0.2Tb,1×10-3Ag的制备:量取4ml1mol/L Zn(NO3)2、2ml0.5mol/L Tb(NO3)3和5ml2mol/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Zn0.99Al2O4:0.01Tm,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。
Zn0.99Al2O4:0.01Tm,1×10-4Ag的制备:量取4.95ml1mol/L Zn(NO3)2、0.5ml0.1mol/L Tm(NO3)3和10ml1mol/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Zn0.99Al2O4:0.01Tm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Zn0.99Al2O4:0.01Tm,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Zn0.99Al2O4:0.01Tm的发光光谱。根据图可见,相对于发光材料Zn0.99Al2O4:0.01Tm,本实施例得到的发光材料Zn0.99Al2O4:0.01Tm,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 (7)
1.一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S1、室温下,按照化学通式N1-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N1-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;
所述步骤S1,水与乙醇的体积比为1:1~1:5;
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。
2.根据权利要求1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。
3.根据权利要求1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肼;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。
4.根据权利要求1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。
5.根据权利要求1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℃。
6.根据权利要求1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。
7.根据权利要求1或6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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