CN102477297B - 一种铝酸钇铕发光材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于发光材料领域，其公开了一种铝酸钇铕发光材料及其制备方法，该铝酸钇铕发光材料的化学通式为：Y_1-xAlO₃:xEu，M；其中，0.01≤x≤0.15，M为Ag、Au、Pt或Pd纳米颗粒中的至少一种。本发明一种铝酸钇铕发光材料，其制备工艺简单、设备要求低、制备周期短；少量金属纳米颗粒加入发光材料中，可以增强发光材料的发光，在阴极射线激发下发光强度即可增强。

Description

一种铝酸钇铕发光材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及光电材料领域，尤其涉及一种铝酸钇铕发光材料。本发明还涉及铝酸钇铕发光材料的制备方法。

背景技术

场发射显示器(FED)是一种新发展起来的平板显示器，其工作原理和传统的阴极射线管类似，是通过电子束轰击显示屏上的发光材料成像。其不同之处在于CRT是加热阴极产生热电子，并利用电磁场控制电子偏向，在荧光屏上扫描寻址，而FED的电子发出方式宏观上是平面状，电子直接向前射出到对应的像素发光，不需要偏转线圈、工作电压低可制成很薄的FED平板显示(FPD)。与其它的FPD相比，FED在亮度、视角、响应时间、工作温度范围、能耗等方面均具有潜在的优势。制备性能优良的FED的关键因素之一是发光材料的制备。从组成上这些发光材料可以分为两大类，硫化物系列和氧化物系列。铝酸钇铕是一种近年来开发的红色发光材料，主要应用于场发射器件中，银/金/铂/钯等四种金属纳米颗粒的加入可以提高铝酸钇铕的发光性能，本发明是用溶胶凝胶法制备发光材料，采用这四种金属的盐做原料，经高温处理后分解为纳米颗粒，增强铝酸钇铕的发光。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种阴极射线激发的铝酸钇铕发光材料，其化学通式为Y_1-xAlO₃:xEu，M；其中，0.01≤x≤0.15，M为Ag、Au、Pt或Pd纳米颗粒中的至少一种。

本发明还提供上述铝酸钇铕发光材料的制备方法，制备流程如下：

按照化学通式Y_1-xAlO₃:xEu中各元素的化学计量比，提供钇的源化合物、铕的源化合物以及铝的源化合物，配置成含钇离子、铕离子及铝离子的钇铕铝混合溶液；其中，0.01≤x≤0.15；

往上述钇铕铝混合溶液中依次加入乙醇、柠檬酸、聚乙二醇，加热搅拌，随后加入M盐溶液并密封混合溶液，继续加热搅拌成胶体状粘稠液；其中，M为Ag、Au、Pt或Pd纳米颗粒中的至少一种；

将上述胶体状粘稠液依次进行烘干处理、预烧处理以及高温热处理，随后冷却、研磨，制得化学通式为Y_1-xAlO₃:xEu，M的铝酸钇铕发光材料。

所述的制备方法，其中，钇的源化合物为氧化钇、硝酸钇；铕的源化合物为氧化铕、硝酸铕；铝的源化合物为硝酸铝。

所述的制备方法，其中，在配置配置钇铕铝混合溶液时，如果钇的源化合物为氧化钇，铕的源化合物为氧化铕，则还包含如下步骤：

先用去离子水润湿氧化钇、氧化铕，然后加入硝酸溶解氧化钇、氧化铕成硝酸盐溶液，随后往硝酸盐溶液中加入硝酸铝，制得所述钇铕铝混合溶液。

所述的制备方法，其中，在配置钇铕铝混合溶液时，如果钇的源化合物为硝酸钇、铕的源化合物为硝酸铕、铝的源化合物为硝酸铝时，则还包含如下步骤：

直接用去离子水溶解硝酸钇、硝酸铕、硝酸铝，制得所述钇铕铝混合溶液。

所述的制备方法，其中，所述钇铕铝混合溶液中，钇离子、铕离子以及铝离子的总摩尔浓度为0.1～2mol/L。

所述的制备方法，其中，所述柠檬酸添加的摩尔量与钇离子、铕离子以及铝离子总摩尔量的比为2∶1。

所述的制备方法，其中，所述聚乙二醇的分子量为2000；所述聚乙二醇添加的摩尔量与钇离子、铕离子以及铝离子总摩尔量的比为(5×10^-4～2.5×10^-3)∶1。

所述的制备方法，其中，所述胶体状粘稠液中，M与Y_1-xAlO₃:xEu的摩尔比为(5×10^-6～1×10^-4)∶1。

所述的制备方法，其中，所述烘干处理的温度为60～80℃；所述预烧处理的温度为600～800℃，所述预烧处理的时间为2h；所述高温热处理的温度为1000～1500℃，所述高温热处理的时间为1～10h。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1)该材料制备工艺简单、设备要求低、制备周期短；2)少量金属纳米颗粒加入发光材料中，可以增强发光材料的发光，在阴极射线激发下发光强度即可增强。

附图说明

图1为本发明铝酸钇铕发光材料的制备工艺流程图；

图2是本发明实施例1铝酸钇铕发光材料的发射光谱，其中，a曲线为实施例1制备的样品，b曲线为未添加银的样品。

具体实施方式

本发明提供一种铝酸钇铕发光材料，其化学通式为Y_1-xAlO₃:xEu，M；其中，0.01≤x≤0.15，M为Ag、Au、Pt或Pd纳米颗粒中的至少一种。

本发明提供一种铝酸钇铕发光材料的制备方法，如图1所示，制备流程如下：

步骤S1、按照化学通式Y_1-xAlO₃:xEu(0.01≤x≤0.15)中各元素化学计量比，提供钇的源化合物、铕的源化合物以及铝的源化合物，配成钇离子、铕离子以及铝离子总摩尔浓度为0.1-2mol/L的钇铕铝混合溶液；

步骤S2、提供钇离子、铕离子以及铝离子总摩尔量0.01mol的钇铕铝混合溶液，在60-80℃水浴中搅拌，加入5-20mL无水乙醇后，再加入柠檬酸(其加入的摩尔量与钇离子、铕离子以及铝离子总摩尔量的比为2∶1，即0.02mol)和聚乙二醇(其加入的摩尔量与钇离子、铕离子以及铝离子总摩尔量的比为(5×10^-4～2.5×10^-3)∶1，即1～5g)，柠檬酸和聚乙二醇溶解后加入M盐溶液(M的摩尔量与Y_1-xAlO₃:xEu的摩尔量之比为(5×10^-6～1×10^-4)∶1)，用保鲜膜密封之后在水浴中搅拌4-6h，去掉保鲜膜后继续搅拌，胶体粘度增大，产生泡沫，制得胶体状粘稠液；其中，M为Ag、Au、Pt或Pd纳米颗粒中的至少一种；

步骤S3、将胶体状粘稠液置于60-80℃烘箱中烘干处理，慢慢升温至150℃，得到棕褐色粉末，将粉末置于高温炉中，在600-800℃预烧处理2h，在1000-1500℃高温热处理1-10h，降温后研磨，得到化学通式为Y_1-xAlO₃:xEu，M的铝酸钇铕发光材料。

上述制备方法的步骤S1中，钇的源化合物为氧化钇、硝酸钇；铕的源化合物为氧化铕、硝酸铕；铝的源化合物为硝酸铝。

在配置配置钇铕铝混合溶液时，如果钇的源化合物为氧化钇，铕的源化合物为氧化铕，则先用去离子水润湿氧化钇、氧化铕，然后加入硝酸溶解氧化钇、氧化铕成硝酸盐溶液，随后往硝酸盐溶液中加入硝酸铝，制得所述钇铕铝混合溶液；或者如果钇的源化合物为硝酸钇、铕的源化合物为硝酸铕、铝的源化合物为硝酸铝时，则直接用去离子水溶解硝酸钇、硝酸铕、硝酸铝，制得所述钇铕铝混合溶液。

下面结合附图，对本发明的较佳实施例作进一步详细说明。

本发明实施例中采用的原材料如下：

钇的源化合物为氧化钇(Y₂O₃)，硝酸钇(Y(NO₃)₃·6H₂O)；

铝的源化合物为硝酸铝(Al(NO₃)₃·9H₂O)；

铕的源化合物为氧化铕(Eu₂O₃)，硝酸铕(Eu(NO₃)₃·6H₂O)；

M盐分别选用氯金酸(HAuCl₄)，氯铂酸(H₂PtCl₆·6H₂O)，硝酸银(AgNO₃)以及氯化钯(PdCl₂)；

其他原料：硝酸(HNO₃)，柠檬酸(C₆H₈O₇·H₂O)，聚乙二醇2000。

实施例1

Y_0.99AlO₃:0.01Eu，Ag的铝酸钇铕发光材料

称取氧化钇27.9440g和氧化铕0.4399g，用去离子水润湿后，用硝酸55mL溶解后加入硝酸铝93.7825g，配成250mL钇铕铝总离子摩尔浓度为2mol/L的钇铕铝混合溶液。称取0.0052g AgNO₃，溶于去离子水，配成100mL1×10^-4mol/L混合溶液。

量取含钇离子、铕离子以及铝离子总摩尔数为0.01mol的钇铕铝混合溶液，在60℃水浴中搅拌，加入5mL无水乙醇后，再加入0.02mol柠檬酸和2g聚乙二醇，柠檬酸和聚乙二醇溶解后加入0.5mL硝酸银溶液，用保鲜膜密封之后在水浴中搅拌4h，去掉保鲜膜后继续搅拌，胶体粘度增大，产生泡沫，置于80℃烘箱中烘干处理，慢慢升温至150℃，得到棕褐色粉末，将粉末置于高温炉中，在800℃预烧处理2h，在1000℃高温热处理10h，降温后研磨，得到加入Ag纳米颗粒的Y_0.99AlO₃:0.01Eu，Ag发光材料。

图2是本施例1铝酸钇铕发光材料的发射光谱，其中，a曲线为实施例1制备的样品，b曲线为未添加银的样品；针对光谱图，描述一下相关内容。

实施例2

Y_0.96AlO₃:0.04Eu，Au的铝酸钇铕发光材料

称取氧化钇13.5486g和氧化铕1.75965，用去离子水润湿后，用硝酸23mL溶解后加入硝酸铝46.8913g，配成250mL钇铕铝总离子摩尔浓度为1mol/L的钇铕铝混合溶液。称取0.0041g HAuCl₄·4H₂O，溶于去离子水，配成100mL 1×10^-4mol/L混合溶液。

量取含钇离子、铕离子以及铝离子总摩尔数为0.01mol的钇铕铝混合溶液，在70℃水浴中搅拌，加入20mL无水乙醇后，再加入0.02mol柠檬酸和1g聚乙二醇，柠檬酸和聚乙二醇溶解后加入2mL氯金酸溶液，用保鲜膜密封之后在水浴中搅拌6h，去掉保鲜膜后继续搅拌，胶体粘度增大，产生泡沫，置于70℃烘箱中烘干处理，慢慢升温至150℃，得到棕褐色粉末，将粉末置于高温炉中，在600℃预烧处理2h，在1200℃高温热处理5h，降温后研磨，得到加入Au纳米颗粒的Y_0.96AlO₃:0.04Eu，Au发光材料。

实施例3

Y_0.94AlO₃:0.06Eu，Pt的铝酸钇铕发光材料

称取硝酸钇45.0037g和硝酸铕3.3455g，硝酸铝46.8913，用去离子水润湿后，配成钇铕铝总离子摩尔浓度为250mL 1mol/L的钇铕铝混合溶液。称取0.0052g H₂PtCl₆·6H₂O，溶于去离子水，配成100mL 1×10^-4mol/L溶液。

量取含钇离子、铕离子以及铝离子总摩尔数为0.01mol的钇铕铝混合溶液，在80℃水浴中搅拌，加入15mL无水乙醇后，再加入0.02mol柠檬酸和3g聚乙二醇，柠檬酸和聚乙二醇溶解后加入10mL氯铂酸溶液，用保鲜膜密封之后在水浴中搅拌5h，去掉保鲜膜后继续搅拌，胶体粘度增大，产生泡沫，置于60℃烘箱中烘干处理，慢慢升温至150℃，得到棕褐色粉末，将粉末置于高温炉中，在700℃预烧处理2h，在1500℃高温热处理1h，降温后研磨，得到加入Pt纳米颗粒的Y_0.94AlO₃:0.06Eu，Pt发光材料。

实施例4

Y_0.90AlO₃:0.10Eu，Pd的铝酸钇铕发光材料

称取硝酸钇21.5443g和氧化铕1.0998g，用去离子水润湿后，1.5mL硝酸溶解，再加入硝酸铝23.4456g，配成250mL钇铕铝总离子摩尔浓度为0.5mol/L的钇铕铝混合溶液。称取0.0044g PdCl₂，溶于去离子水，配成250mL1×10^-4mol/L混合溶液。

量取含钇离子、铕离子以及铝离子总摩尔数为0.01mol的钇铕铝混合溶液，在80℃水浴中搅拌，加入10mL无水乙醇后，再加入0.02mol柠檬酸和5g聚乙二醇，柠檬酸和聚乙二醇溶解后加入10mL氯化钯(PdCl₂)溶液，用保鲜膜密封之后在水浴中搅拌5h，去掉保鲜膜后继续搅拌，胶体粘度增大，产生泡沫，置于75℃烘箱中烘干处理，慢慢升温至150℃，得到棕褐色粉末，将粉末置于高温炉中，在700℃预烧处理2h，在1300℃高温热处理4h，降温后研磨，得到加入Pd纳米颗粒的Y_0.90AlO₃:0.10Eu，Pd发光材料。

实施例5

Y_0.85AlO₃:0.15Eu，Pt的铝酸钇铕发光材料

称取氧化钇1.1996g和硝酸铕0.836364g，用去离子水润湿后，用硝酸1.5mL溶解，加入硝酸铝4.6891g配成250mL钇铕铝总离子摩尔浓度为0.1mol/L的钇铕铝混合溶液。称取0.0034g PtCl₄，溶于去离子水，配成250mL1×10^-4mol/L混合溶液。

量取含钇离子、铕离子以及铝离子总摩尔数为0.01mol的钇铕铝混合溶液，在80℃水浴中搅拌，加入12mL无水乙醇后，再加入0.02mol柠檬酸和2g聚乙二醇，柠檬酸和聚乙二醇溶解后加入10mL氯化铂溶液，用保鲜膜密封之后在水浴中搅拌5h，去掉保鲜膜后继续搅拌，胶体粘度增大，产生泡沫，置于75℃烘箱中烘干处理，慢慢升温至150℃，得到棕褐色粉末，将粉末置于高温炉中，在700℃预烧处理2h，在1200℃高温热处理3h，降温后研磨，得到加入Pt纳米颗粒的Y_0.85AlO₃:0.15Eu，Pt发光材料。

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 (4)

1.一种铝酸钇铕发光材料的制备方法，包括如下步骤： 

按照化学通式Y_1-xAlO₃:xEu中各元素的化学计量比，提供钇的源化合物、铕的源化合物以及铝的源化合物，配置成含钇离子、铕离子及铝离子的钇铕铝混合溶液；其中，0.01≤x≤0.15； 

往上述钇铕铝混合溶液中依次加入乙醇、柠檬酸、聚乙二醇，加热搅拌，随后加入M盐溶液并密封混合溶液，继续加热搅拌成胶体状粘稠液；其中，M为Ag、Au、Pt或Pd纳米颗粒中的至少一种； 

将上述胶体状粘稠液依次进行烘干处理、预烧处理以及高温热处理，随后冷却、研磨，制得化学通式为Y_1-xAlO₃:xEu,M的铝酸钇铕发光材料； 

所述钇铕铝混合溶液中，钇离子、铕离子以及铝离子的总摩尔浓度为0.1～2mol/L； 

所述柠檬酸添加的摩尔量与钇离子、铕离子以及铝离子总摩尔量的比为2:1； 

所述聚乙二醇的分子量为2000；所述聚乙二醇添加的摩尔量与钇离子、铕离子以及铝离子总摩尔量的比为(5×10^-4～2.5×10^-3):1； 

所述胶体状粘稠液中，M与Y_1-xAlO₃:xEu的摩尔比为(5×10^-6～1×10^-4):1； 

所述烘干处理的温度为60～80℃；所述预烧处理的温度为600～800℃，所述预烧处理的时间为2h；所述高温热处理的温度为1000～1500℃，所述高温热处理的时间为1～10h。 

2.根据权利要求1所述铝酸钇铕发光材料的制备方法，其特征在于，钇的源化合物为氧化钇、硝酸钇；铕的源化合物为氧化铕、硝酸铕；铝的源化合物为硝酸铝。 

3.根据权利要求2所述的铝酸钇铕发光材料的制备方法，其特征在于，在配置钇铕铝混合溶液时，如果钇的源化合物为氧化钇，铕的源化合 物为氧化铕，则还包含如下步骤： 

先用去离子水润湿氧化钇、氧化铕，然后加入硝酸溶解氧化钇、氧化铕成硝酸盐溶液，随后往硝酸盐溶液中加入硝酸铝，制得所述钇铕铝混合溶液。 

4.根据权利要求2所述的铝酸钇铕发光材料的制备方法，其特征在于，在配置钇铕铝混合溶液时，如果钇的源化合物为硝酸钇、铕的源化合物为硝酸铕、铝的源化合物为硝酸铝时，则还包含如下步骤： 

直接用去离子水溶解硝酸钇、硝酸铕、硝酸铝，制得所述钇铕铝混合溶液。 

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