CN102491749A - 一种复合共沉淀剂法制备SrZr03: Ce纳米粉体 - Google Patents

Abstract

一种复合共沉淀剂法制备SrZr0₃:Ce纳米粉体，涉及一种蓝色荧光粉制备方法：按精确的化学计量比称取的Sr(NO₃)₂、ZrOCl₂·8H₂O、Ce(NO₃)₃，溶于醇-水溶液中，配成浓度为0.01~1mol/L的金属盐溶液；采用浓度为0.1~1mol/L的氨水和0.1~0.5mol/L的碳酸氢铵作为混合沉淀剂，0.1~5×10^-3mol·LPAM为分散剂；将上述的混合沉淀剂和PAM分散剂滴加到金属盐溶液中，得到先驱沉淀物，经时效，过滤，洗涤，研磨，过筛，煅烧，球磨后得到样品。本发明SrZr0₃:Ce粉体分散性好，一次粒径平均约为50nm，而且制备工艺简单，周期短，成本低，适于批量生产。

Description

一种复合共沉淀剂法制备SrZr03: Ce纳米粉体

技术领域

    本发明涉及一种蓝色荧光粉制备方法，特别涉及一种闪烁陶瓷材料SrZrO₃:Ce的纳米粉体的制备方法。

背景技术

闪烁体是重要的光功能材料，主要应用于高能物理和核医学成像等领域，包括无机闪烁晶体和无机闪烁陶瓷。近几年来钙钛矿结构的金属化合物材料体系得到国内外学者的广泛关注，(Sr;Ba;Ca)HfO₃:Ce及(Sr:Ba;Ca)ZrO₃:Ce作为闪烁材料的文献有不同报道。目标在于解决陶瓷闪烁材料合成与制备技术的问题，并成为新材料领域的研究热点之一。碱土SrZrO₃作为一种钙钛矿结构的化合物，密度高（5.42 g/ cm³），原子序数大，具有优良的电学和热力学性能，掺杂Ce^3＋的SrZrO₃材料对高能射线或高能粒子有较高的吸收能力，同时Ce³⁺(4f¹)光学电负性小，能实现5d-4f完全跃迁，符合闪烁体发光衰减<100ns的特征要求是制备闪烁陶瓷的候选材料。

目前国内外制备SrZrO₃及掺杂稀土的SrZrO₃的制备方法包括固相法，溶胶凝胶法、水热法等。上述粉体合成方法中，固相法工艺简单但烧结温度高且产物粒径分布不均匀、纯度低。溶胶凝胶法合成的粉体颗粒大、团聚严重。水热法产物分散性好、纯度高，但对设备要求高，成本高，产量低，不适合工业化生产。与上述方法相比，湿化学共沉淀法制备粉体具有诸多优点，共沉淀法由于反应组分混合是分子、原子级，反应产物达到纳米级，可实现离子掺杂均匀、掺杂范围广、产物纯度高、粒径均匀，工艺简单，是一种成本低廉、各组分可精确控制、易于实现产业化的合成方法。

发明内容

本发明的目的是一种复合共沉淀剂法制备SrZr0₃: Ce纳米粉体，通过以氨水和碳酸氢为复合沉淀剂的共沉淀法制备一种粒径小、分散性好的SrZr0₃: Ce纳米粉体。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种复合共沉淀剂法制备SrZr0₃: Ce纳米粉体，该方法步骤为：

1）、溶液的配置：按精确的化学计量比称取Sr(NO₃)₂、ZrOCl₂·8H₂O、Ce(NO₃)₃，并溶于醇-水溶液中，配置成金属盐溶液；将碳酸氢铵和氨水混合配置成不同浓度的沉淀剂，PAM（聚丙烯酰胺）配置成分散剂；

2）、前驱体的制备：将上述的沉淀剂和分散剂滴加到配置好的金属盐溶液中，得到的先驱沉淀物经时效，清洗，抽滤，烘干，过筛得前驱体粉末；

3）、粉体的制备：将前驱体煅烧，球磨后的粉体样品。

所述的一种复合共沉淀剂法制备SrZr0₃: Ce纳米粉体， Ce³⁺的掺杂浓度为1mol%~10mol%。

所述的一种复合共沉淀剂法制备SrZr0₃: Ce纳米粉体，其醇-水比为1:1~1:5，金属盐溶液的初始浓度为0.01~1mol/L；混合沉淀剂的浓度为0.1~2mol/L；分散剂浓度为0.1~5×10^-3mol·L。

所述的一种复合共沉淀剂法制备SrZr0₃: Ce纳米粉体，其滴定时，环境温度为0~60℃，滴定速度为1~4ml/min，沉淀完全后调节体系的PH为11~12，时效0~12h ，干燥的温度和时间分别为80~100℃和12~24 h。

所述的一种复合共沉淀剂法制备SrZr0₃: Ce纳米粉体，干燥好的前驱体粉末球磨后其煅烧温度和保温时间分别为800~1000℃和1~4h。

本发明的优点与效果是：

1、先驱沉淀物经1000℃煅烧时，即可形成纯晶相SrZr0₃: Ce，晶化温度低，无杂相，结晶度好。

2、原料成本低，制备工艺简单，周期短，有广阔的应用前景，适合批量生产。

3、制备的SrZr0₃: Ce纳米粉体团聚较少，分散性好，近似球形，平均粒径约为50nm。

附图说明

图1为平均粒径约为50nm的SrZr0₃: Ce粉体的SEM图；

图2为平均粒径约为50nm的SrZr0₃: Ce粉体的TEM图。从图看出粉体分散性良好，近似球形；

图3为Ce3+的掺杂浓度对粉体发光性能的影响，可见Ce3+的最佳掺杂浓度为0.3~0.5mol%。

注：本发明的图1—图3为产物状态的分析示意图或照片，图中文字或影像不清晰并不影响对本发明技术方案的理解。

具体实施方案

实施例1：

把0.471g Sr(NO₃)₂、0.704g ZrOCl₂·8H₂O和0.005gCe(NO₃)₃混合并溶于醇-水溶液中（乙醇和水比例为1:3），配成浓度为0.1mol/L的金属盐溶液。配置氨水的浓度0.5mol/L ，碳酸氢铵浓度0.3mol/L为混合沉淀剂，PAM（聚丙烯酰胺）浓度1.8×10^-3mol·L为分散剂。把混合沉淀剂和分散剂先后滴入已配好的金属盐溶液中，滴定速度3ml/min，直至PH=11~12左右，并用磁力搅拌器搅拌,滴定结束后时效2h，抽滤，用蒸馏水清洗三遍，用硝酸银检测滤液，直至无氯离子存在，再用无水乙醇洗两遍，置于温度为80℃干燥箱中干燥24h ，研磨，过100目的网筛，置于马费炉中在1000℃煅烧2h,球磨，获得一次粒径为40nm左右的，近球形，团聚较严重的SrZr0₃: Ce粉体。

实施例2：

把0.979g Sr(NO₃)₂、1.349g ZrOCl₂·8H₂O和0.009gCe(NO₃)₃混合并溶于醇-水溶液中（乙醇和水比例为1:3），配成浓度为0.2mol/L的金属盐溶液。配置氨水的浓度0.5mol/L ，碳酸氢铵浓度0.3mol/L为混合沉淀剂，PAM（聚丙烯酰胺）浓度1.8×10^-3mol·L为分散剂。把混合沉淀剂和分散剂先后滴入已配好的金属盐溶液中，滴定速度3ml/min，直至PH=11~12左右，并用磁力搅拌器搅拌,滴定结束后时效2h，抽滤，用蒸馏水清洗三遍，用硝酸银检测滤液，直至无氯离子存在，再用无水乙醇洗两遍，置于温度为80℃干燥箱中干燥24h ，研磨，过100目的网筛，置于马费炉中在1000℃煅烧2h,球磨，获得粒径为50nm左右，近球形，分散性较好的SrZr0₃: Ce粉体。

实施例3：

把1.539g Sr(NO₃)₂、1.918g ZrOCl₂·8H₂O和0.014gCe(NO₃)₃混合并溶于醇-水溶液中（乙醇和水比例为1:3），配成浓度为0.3mol/L的金属盐溶液。配置氨水的浓度0.5mol/L ，碳酸氢铵浓度0.3mol/L为混合沉淀剂，PAM（聚丙烯酰胺）浓度1.8×10^-3mol·L为分散剂。把混合沉淀剂和分散剂先后滴入已配好的金属盐溶液中，滴定速度3ml/min，直至PH=11~12左右，并用磁力搅拌器搅拌,滴定结束后时效2h，抽滤，用蒸馏水清洗三遍，用硝酸银检测滤液，直至无氯离子存在，再用无水乙醇洗两遍，置于温度为80℃干燥箱中干燥24h ，研磨，过100目的网筛，置于马费炉中在1000℃煅烧2h,球磨，获得粒径为55nm左右，近球形，分散性较好的SrZr0₃: Ce粉体。

Claims (5)

1.一种复合共沉淀剂法制备SrZr0₃: Ce纳米粉体，其特征在于，该方法步骤为：

1）、溶液的配置：按精确的化学计量比称取Sr(NO₃)₂、ZrOCl₂·8H₂O、Ce(NO₃)₃，并溶于醇-水溶液中，配置成金属盐溶液；将碳酸氢铵和氨水混合配置成不同浓度的沉淀剂，PAM（聚丙烯酰胺）配置成分散剂；

2）、前驱体的制备：将上述的沉淀剂和分散剂滴加到配置好的金属盐溶液中，得到的先驱沉淀物经时效，清洗，抽滤，烘干，过筛得前驱体粉末；

3）、粉体的制备：将前驱体煅烧，球磨后的粉体样品。

2.根据权利要求1所述的一种复合共沉淀剂法制备SrZr0₃: Ce纳米粉体，其特征在于， Ce³⁺的掺杂浓度为1mol%~10mol%。

3.根据权利要求1所述的一种复合共沉淀剂法制备SrZr0₃: Ce纳米粉体，其特征在于，醇-水比为1:1~1:5，金属盐溶液的初始浓度为0.01~1mol/L；混合沉淀剂的浓度为0.1~2mol/L；分散剂浓度为0.1~5×10^-3mol·L。

4.根据权利要求1所述的一种复合共沉淀剂法制备SrZr0₃: Ce纳米粉体，其特征在于，滴定时，环境温度为0~60℃，滴定速度为1~4ml/min，沉淀完全后调节体系的PH为11~12，时效0~12h ，干燥的温度和时间分别为80~100℃和12~24 h。

5. 根据权利要求1所述的一种复合共沉淀剂法制备SrZr0₃: Ce纳米粉体，其特征在于，干燥好的前驱体粉末球磨后其煅烧温度和保温时间分别为800~1000℃和1~4h。

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