CN103011236A

CN103011236A - 一种钬金属碘酸盐荧光材料及其制备方法与应用

Info

Publication number: CN103011236A
Application number: CN2012105119126A
Authority: CN
Inventors: 潘春阳; 卢静; 陈武洲; 罗小杏; 张汉辉; 陈桡莹; 崔倩文
Original assignee: Guangdong University of Technology
Current assignee: Guangdong University of Technology
Priority date: 2012-12-04
Filing date: 2012-12-04
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2032-12-04
Also published as: CN103011236B

Abstract

本发明公开了一种钬金属碘酸盐荧光材料及其制备方法与应用，该化合物分子式为Ho(IO₃)₃，空间群为P2 ₁ n,单胞参数a=8.7376Å，b=5.9706Å，c=15.0677Å，a＝90.000˚，β=97.240˚，g＝90.000˚，Z=2,单胞体积V=779.8(10)Å³；该材料采用水热反应得到晶体；碘酸根离子可增强该材料的Ho³⁺荧光发光强度；该材料用于制作荧光发光器件。

Description

一种钬金属碘酸盐荧光材料及其制备方法与应用

技术领域

本发明涉及一种钬金属碘酸盐荧光材料及其制备方法与应用。

背景技术

由于稀土金属具有独特的4f电子结构，导致其具有较大的原子半径和原子磁矩，很强的自旋-轨道耦合，丰富的电子能级，以及因其具有灵活的配位数，可形成结构多样的配合物。稀土金属在发光材料、磁性材料、催化材料、磁光存储材料、储氢材料等功能材料方面发挥重要作用，尤其以稀土发光材料格外引人注目。Ho³⁺的发光也是目前研究较多的稀土离子之一，含Ho³⁺的化合物可能具有光激励和光致发光和热释发光等性能，可用于高密度的光盘存储和热释发光计量仪的探测元件等方面，因此，开展掺杂Ho离子的基质材料的研究具有重要意义。

物质分子、原子吸收光辐射被激发，再发射出与吸收波长相同或更长的光，称为光致发光，最常见的为荧光和磷光，相对而言，荧光发射的研究更为深入，应用更为广泛。但由于稀土金属f—f组态跃迁是光谱选率禁阻的，光吸收能力弱，摩尔吸收系数通常小于1 M^-1cm^-1，因此通过直接激发稀土金属而导致其发光，几乎是不可能的。为此，人们必须要寻找合适的基团，它能够具有较强的吸收能力，而且能把吸收的能量有效地传递给稀土金属的激发态而导致发光，这种把发色团吸收的能量传递到稀土金属，使稀土金属发光效果增强的现象，称为天线效应，该发色团称为敏化剂。通过合成碘酸盐可以达到这种目的。

碘酸根离子（IO₃ ^－）可以作为Ho³⁺荧光发光的基体。因为IO₃ ^－是一种非常好的近紫外吸收基团，可以有效的将能量转移给Ho³⁺从而导致非常强烈的光致发光效应。水热法是利用高温高压的水溶液使那些在大气条件下不溶或难溶的的物质溶解，或反应生成该物质的溶解产物，通过控制高压釜内溶液的温差使产生对流以形成过饱和状态而析出生长晶体的方法。

发明内容

本发明的目的就在于选择碘酸根离子（IO₃ ^－）作为Ho³⁺荧光发光的基体而制备稀土Ho³⁺碘酸盐荧光发光材料，其技术方案如下：

本发明提供的一种钬金属碘酸盐荧光材料，该化合物分子式为Ho(IO₃)₃，空间群为P2₁n, 单胞参数a =8.7376Å，b =5.9706 Å，c =15.0677Å，a＝90.000˚，β=97.240˚，g＝90.000˚， Z=2, 单胞体积V = 779.8(10) Å ³。

本发明还提供一种钬金属碘酸盐荧光材料的制备方法，采用水热反应生长；反应物三氧化二钬（Ho₂O₃）、五氧化二碘（I₂O₅），水（H₂O）为溶剂，其摩尔比为1：0.1～50：10～50，水热反应升温至150～200 ℃，恒温0.5～10天，取出后以降温速率为1～20 ℃/min条件下自然冷却，制备出Ho (IO₃)₃的晶体即钬金属碘酸盐荧光材料。

所述的三氧化二钬（Ho₂O₃）被同物质量的硝酸钬、硫酸钬、氯化钬或乙酸钬取代，反应得到相同的钬金属碘酸盐荧光材料。

所述的五氧化二碘（I₂O₅）被同物质量的碘酸钠（NaIO₃）或碘酸钾（KIO₃）取代。

本发明还提供一种钬金属碘酸盐荧光材料的用途，该材料用于制作荧光发光器件。

荧光光谱测试表明，碘酸根作为基体，可增强Ho (IO₃)₃中的Ho³⁺金属荧光发光。

在水热条件下可促使反应发生，Ho₂O₃ ＋I₂O₅→ Ho (IO₃)₃，得到目标化合物Ho (IO₃)₃。

我们测得该碘酸盐的荧光光谱。此无机物的发光效果可以描述为：激发光谱频率在417、450以及452nm时，发射光谱出现544、550以及658nm的强发射峰。

本发明提供的Ho³⁺的碘酸盐是采用在水热反应下制备得到的颗粒均匀的晶体。水热反应过程中，将反应混合液升温至150~200℃，恒温0.5～10天后，以1～20摄氏度/分钟的速率降温至室温。

Ho³⁺与I₂O₅形成的金属碘酸盐可能成为一类新的荧光发光材料。本发明制备的Ho³⁺的碘酸盐可用于制作大功率荧光发光器件。

本发明的有益效果：

本方法可以获得合成常规条件下较难得到的晶体结构的物质，水热法生产的特点是粒子纯度高、分散性好、晶形好且可控制，生产成本低。

本方法合成碘酸盐荧光材料的优点是，发光强度高（大于10⁷），明显优于常见的磷酸盐和硅酸盐荧光粉。适合做大功率LED用荧光粉。

具体实施方式

1 、碘酸盐的制备

称取三氧化二钬（Ho₂O₃）0.378g，五氧化二碘（I₂O₅）0.033～3.340g，量取水（H₂O）1.8～9.0ml，其摩尔比为1：0.1～50：10～50装入密闭的28 mL的反应釜中，升温至150～200 ℃，恒温0.5～10天，取出后以1～20摄氏度/分钟条件下自然冷却，便可得到Ho (IO₃)₃晶体。

三氧化二钬（Ho₂O₃）被同物质量的硝酸钬、氯化钬、硫酸钬或乙酸钬取代，可以得到相同的碘酸盐荧光材料。

五氧化二碘（I₂O₅）被同物质量的碘酸钠（NaIO₃）或碘酸钾（KIO₃）取代可以得到相同的碘酸盐荧光材料。

具体反应物实施实例如下：

（1）三氧化二钬（Ho₂O₃）：五氧化二碘（I₂O₅）：水（H₂O）＝1：50：10。

（2）三氧化二钬（Ho₂O₃）：五氧化二碘（I₂O₅）：水（H₂O）＝1：50：50。

（3）三氧化二钬（Ho₂O₃）：五氧化二碘（I₂O₅）：水（H₂O）＝1：0.1：10。

（4）三氧化二钬（Ho₂O₃）：五氧化二碘（I₂O₅）：水（H₂O）＝1：0.1：50。

（5）硝酸钬：碘酸钠（NaIO₃）：水（H₂O）＝1：20：20。

（6）氯化钬：碘酸钠（NaIO₃）：水（H₂O）＝1：30：30。

（7）硫酸钬：碘酸钾（KIO₃）：水（H₂O）＝1：10：40。

（8）乙酸钬：碘酸钾（KIO₃）：水（H₂O）＝1：40：50。

2、荧光测试

将制备的晶体研磨均匀得到固体粉末，在FluorMax-4荧光光谱仪上进行荧光发光性能测试，结果显示，碘酸根离子的引入，可增强Ho（IO₃）₃的Ho³⁺金属荧光发光。发光强度高（大于10⁷），明显优于常见的磷酸盐和硅酸盐荧光粉。适合做大功率LED用荧光粉。

Claims

1.一种钬金属碘酸盐荧光材料，其特征在于：该化合物分子式为Ho(IO₃)₃，空间群为P2₁n, 单胞参数a =8.7376Å，b =5.9706 Å，c =15.0677Å，a＝90.000˚，β=97.240˚，g＝90.000˚， Z=2, 单胞体积V = 779.8(10) Å ³。

2.一种权利要求1所述钬金属碘酸盐荧光材料的制备方法，其特征在于：采用水热反应生长；反应物三氧化二钬（Ho₂O₃）、五氧化二碘（I₂O₅），水（H₂O）为溶剂，其摩尔比为1：0.1～50：10～50，水热反应升温至150～200 ℃，恒温0.5～10天，取出后以降温速率为1～20 ℃/min条件下自然冷却，制备出Ho (IO₃)₃的晶体即钬金属碘酸盐荧光材料。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述的三氧化二钬（Ho₂O₃）被同物质量的硝酸钬、硫酸钬、氯化钬或乙酸钬取代，反应得到相同的钬金属碘酸盐荧光材料。

4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述的五氧化二碘（I₂O₅）被同物质量的碘酸钠（NaIO₃）或碘酸钾（KIO₃）取代。

5.一种权利要求1所述钬金属碘酸盐荧光材料的用途，其特征在于：该材料用于制作荧光发光器件。