CN103275710B - 一种稀土离子Eu3+掺杂钛酸锶红色荧光粉的制备方法 - Google Patents

一种稀土离子Eu3+掺杂钛酸锶红色荧光粉的制备方法 Download PDF

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本发明涉及一种稀土离子Eu3+掺杂钛酸锶红色荧光粉的制备方法,步骤包括:按化学分子式SrTiO3:xEu3+,x=1-8,称取硝酸锶、硫酸氧钛和硝酸铕,溶解于酒石酸的水溶液中,调节pH值5-7,加入乙二醇,加热搅拌形成淡黄色透明溶胶;纯铝片采用二次电解腐蚀,得到通孔的多孔氧化铝模板;真空条件下将溶胶注入多孔氧化铝模板中,经干燥,保温,将产物粉碎研磨成粉体,得到稀土离子Eu3+掺杂钛酸锶红色荧光粉。本发明工艺简单、操作方便,可以通过控制加热温度,来调配溶胶的黏度,产品质量容易控制。

Description

一种稀土离子Eu3+掺杂钛酸锶红色荧光粉的制备方法
技术领域
    本发明属于功能材料技术领域,具体涉及稀土离子Eu3+掺杂钛酸锶(SrTiO3)红色荧光粉的制备方法。 
背景技术
目前,白光LED商用红色荧光粉如(Ca,Sr)S: Eu3+等硫化物稳定性不好,受热容易分解并产生对人体有害的气体,且发光强度只有蓝粉和绿粉的八分之一,发光效率低,因此,性能稳定,并具有高发光效率的红色荧光材料成为热点。目前,研究较多的是钨酸盐、钼酸盐、钒酸盐以及钛酸盐基质,掺杂激活离子主要为稀土离子Eu3+和Pr3+。其中钛酸盐基质具有优异的发光性能。如CaTiO3: Eu3+红色荧光粉,可与紫外LED芯片良好匹配,但仍存在发光强度低,色纯度低等特点。 
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺简单、产品质量容易控制的稀土离子Eu3+掺杂钛酸锶红色荧光粉的制备方法。 
本发明的稀土离子Eu3+掺杂钛酸锶红色荧光粉的制备方法,包括如下步骤: 
1)按化学分子式SrTiO3:xEu3+,x=1-8,x为稀土离子Eu3+掺杂的摩尔百分比系数,称取硝酸锶、硫酸氧钛和硝酸铕,硝酸锶和硫酸氧钛的摩尔量均为0.01mol,溶解于摩尔浓度为0.6~1.8mol/L的酒石酸的水溶液中,调节pH值5-7,在50ml上述溶液中,加入60-100ml的乙二醇,于50-80℃下搅拌,形成淡黄色透明溶胶;
2)将纯铝片在丙酮溶液中超声除油,KOH溶液中除去氧化膜后,置于电解槽中电化学抛光;
3)将经步骤2)处理的铝片的一面与0.5mol/L草酸电解液接触,另一面作为阳极,进行第一次电解腐蚀,电解电压为20V-30V,电解时间3-12h;取出,放入100-150ml由磷酸和铬酸按摩尔比6:1配置的混酸溶液中,浸泡,除去铝片上阳极氧化形成的氧化铝层,再将被电解腐蚀过的一面放入0.5mol/L草酸电解液中,另一面仍作为阳极,进行第二次电解腐蚀,第二次电解腐蚀的电压和时间与第一次相同,电解完毕,放入氯化铜和盐酸按摩尔比6:1的混合溶液中,除去作为阳极的铝层,并将该面向下漂浮于0.5~1.0mol/L的磷酸溶液上,1-3小时后,用大量去离子水冲洗浸泡,干燥,得到通孔的多孔氧化铝模板;
4) 将多孔氧化铝模板放入步骤1)的溶胶中,抽真空灌注,在120℃干燥4-10小时,600℃空气中保温2-10小时,重复真空灌注-干燥-保温过程3-5次,最后一次在750-950℃空气中保温1-10小时,然后自然冷却至室温,粉碎研磨成粉体,得到稀土离子Eu3+掺杂钛酸锶红色荧光粉。
上述的纯铝片的纯度为99.99%。所用的酒石酸、乙二醇、硝酸铕、硝酸锶和硫酸氧钛均为分析纯。 
本发明的有益效果在于: 
(1)利用酒石酸作为络合剂,乙二醇为交联剂,得到均一稳定的溶胶,所用设备简单,操作易行,可以通过控制加热温度,来调配溶胶的黏度,而传统的溶胶凝胶方法多采用有机金属化合物作为前驱物,费用昂贵,操作复杂,且不能有效控制溶胶凝胶的转变过程,不易调配溶胶的黏度,使得传统方法得到的溶胶不适于灌注多孔的氧化铝模板;
(2)具有制备方法工艺性能好、简单和产品质量容易控制。可以用于各种光致发光器件的应用。
具体实施方式
实施例1 
1)根据化合物分子式SrTiO3:xEu3+,称取2.137g(0.01mol)硝酸锶(Sr(NO3)2)、1.616g(0.01mol)硫酸氧钛(TiOSO4·2H2O)和0.09g(0.0002mol)硝酸铕(Eu(NO3)3·6H2O),溶解于6.724g(0.04mol)酒石酸40ml的水溶液,并用氨水调节pH值5.5,在50ml上述溶液中,加入60ml乙二醇,于50℃下搅拌,形成淡黄色透明溶胶。
2) 将一块面积10mm×20mm,厚度为0.5mm的纯铝片(纯度99.99%)放在50%丙酮溶液中超声除油40min,取出用蒸馏水清洗后放入5%KOH除氧化膜10min。取出用蒸馏水清洗后置于电解槽中在电化学抛光液下抛光5min(电压15V)。 
3)将经步骤2)处理的铝片放入0.5mol/L草酸电解液中,其一面与草酸电解液接触,另一面作为阳极,进行第一次电解腐蚀,电解电压为20V,电解时间8h。然后取出铝片将其放在温度为 60℃的混酸(0.6mol/L的磷酸和 0.10mol/L的铬酸)中浸泡3h,除去铝片上阳极氧化形成的氧化铝层。之后进行第二次电解腐蚀,将被电解腐蚀过的一面放入0.5mol/L草酸电解液中,另一面仍作为阳极,第二次电解腐蚀的电压和时间与第一次相同。电解完毕,放入氯化铜和盐酸的混合溶液中 (0.9mol/L氯化铜和0.15mol/L盐酸),除去作为阳极的铝层,并将该面向下漂浮于0.5mol/L的磷酸(H3PO4)溶液上2小时,进行通孔,然后,用大量去离子水冲洗浸泡,置于80℃烘箱干燥4小时,得到通孔的多孔氧化铝模板; 
4)将多孔氧化铝模板放入步骤1)制备的含铕、锶、钛的溶胶的烧杯(溶胶体积取50ml)中,将烧杯放入抽真空的系统中进行真空(真空度为10-2Pa)灌注,将灌注后的模板从烧杯中取出,用蘸有无水乙醇的脱脂擦去模板表面多余的溶胶,然后把处理好的模板,在120℃烘箱干燥4小时,600℃空气中保温4小时,重复真空灌注-干燥-保温过程3次,最后一次在750空气中保温6小时,然后自然冷却至室温,粉碎研磨成粉体,得到稀土离子Eu3+掺杂钛酸锶(SrTiO3)红色荧光粉。
实施例2 
1)根据化合物分子式SrTiO3:xEu3+,称取2.137g(0.01mol)硝酸锶(Sr(NO3)2)、1.616g(0.01mol)硫酸氧钛(TiOSO4·2H2O)和0.135g(0.0003mol)硝酸铕(Eu(NO3)3·6H2O),溶解于6.724g(0.04mol)酒石酸40ml的水溶液,并用氨水调节pH值6,在50ml上述溶液中,加入80ml乙二醇,于80℃下搅拌,形成淡黄色透明溶胶;
2) 将一块面积10mm×20mm,厚度为0.5mm的纯铝片(纯度99.99%)放在50%丙酮溶液中超声除油40min,取出用蒸馏水清洗后放入5%KOH除氧化膜10min。取出用蒸馏水清洗后置于电解槽中在电化学抛光液下抛光5min(电压15V)。
3)将经步骤2)处理的铝片放入0.5mol/L草酸电解液中,其一面与草酸电解液接触,另一面作为阳极,进行第一次电解腐蚀,电解电压为30V,电解时间6h。然后取出铝片将其放在温度为 60℃的混酸(0.6mol/L的磷酸和 0.10mol/L的铬酸)中浸泡2h,除去铝片上阳极氧化形成的氧化铝层。之后进行第二次电解腐蚀,将被电解腐蚀过的一面放入0.5mol/L草酸电解液中,另一面仍作为阳极,第二次电解腐蚀的电压和时间与第一次相同。电解完毕,放入氯化铜和盐酸的混合溶液中 (0.9mol/L氯化铜和0.15mol/L盐酸),除去作为阳极的铝层,并将该面向下漂浮于0.6mol/L的磷酸(H3PO4)溶液上3小时,进行通孔,然后,用大量去离子水冲洗浸泡,置于80℃烘箱干燥6小时,得到通孔的多孔氧化铝模板; 
4)将多孔氧化铝模板放入步骤1)制备的含铕、锶、钛的溶胶的烧杯(溶胶体积取50ml)中,将烧杯放入抽真空的系统中进行真空(真空度为10-2Pa)灌注,将灌注后的模板从烧杯中取出,用蘸有无水乙醇的脱脂擦去模板表面多余的溶胶,然后把处理好的模板,在120℃烘箱干燥5小时,600℃空气中保温6小时,重复真空灌注-干燥-保温过程4次,最后一次在800空气中保温5小时,然后自然冷却至室温,粉碎研磨成粉体,得到稀土离子Eu3+掺杂钛酸锶(SrTiO3)红色荧光粉。
实施例3 
1)根据化合物分子式SrTiO3:xEu3+,称取2.137g(0.01mol)硝酸锶(Sr(NO3)2)、1.616g(0.01mol)硫酸氧钛(TiOSO4·2H2O)和0.225g(0.0005mol)硝酸铕(Eu(NO3)3·6H2O),溶解于6.724g(0.04mol)酒石酸40ml的水溶液,并用氨水调节pH值7,在50ml上述溶液中,加入100ml乙二醇,于60℃下搅拌,形成淡黄色透明溶胶;
2) 将一块面积10mm×20mm,厚度为0.5mm的纯铝片(纯度99.99%)放在50%丙酮溶液中超声除油40min,取出用蒸馏水清洗后放入5%KOH除氧化膜10min。取出用蒸馏水清洗后置于电解槽中在电化学抛光液下抛光5min(电压15V);
3)将经步骤2)处理的铝片放入0.5mol/L草酸电解液中,其一面与草酸电解液接触,另一面作为阳极,进行第一次电解腐蚀,电解电压为25V,电解时间10h。然后取出铝片将其放在温度为 60℃的混酸(0.6mol/L的磷酸和 0.10mol/L的铬酸)中浸泡3h,除去铝片上阳极氧化形成的氧化铝层。之后进行第二次电解腐蚀,将被电解腐蚀过的一面放入0.5mol/L草酸电解液中,另一面仍作为阳极,第二次电解腐蚀的电压和时间与第一次相同。电解完毕,放入氯化铜和盐酸的混合溶液中 (0.9mol/L氯化铜和0.15mol/L盐酸),除去作为阳极的铝层,并将该面向下漂浮于0.9mol/L的磷酸(H3PO4)溶液上1小时,进行通孔,然后,用大量去离子水冲洗浸泡,置于80℃烘箱干燥6小时,得到通孔的多孔氧化铝模板;
4)将多孔氧化铝模板放入步骤1)制备的含铕、锶、钛的溶胶的烧杯(溶胶体积取50ml)中,将烧杯放入抽真空的系统中进行真空(真空度为10-2Pa)灌注,将灌注后的模板从烧杯中取出,用蘸有无水乙醇的脱脂擦去模板表面多余的溶胶,然后把处理好的模板,在120℃烘箱干燥5小时,600℃空气中保温6小时,重复真空灌注-干燥-保温过程5次,最后一次在800空气中保温4小时,然后自然冷却至室温,粉碎研磨成粉体,得到稀土离子Eu3+掺杂钛酸锶(SrTiO3)红色荧光粉。
实施例4 
1)根据化合物分子式SrTiO3:xEu3+,称取2.137g(0.01mol)硝酸锶(Sr(NO3)2)、1.616g(0.01mol)硫酸氧钛(TiOSO4·2H2O)和0.36g(0.0008mol)硝酸铕(Eu(NO3)3·6H2O),溶解于6.724g(0.04mol)酒石酸40ml的水溶液,并用氨水调节pH值7,在50ml上述溶液中,加入100ml乙二醇,于60℃下搅拌,形成淡黄色透明溶胶;
2) 将一块面积10mm×20mm,厚度为0.5mm的纯铝片(纯度99.99%)放在50%丙酮溶液中超声除油40min,取出用蒸馏水清洗后放入5%KOH除氧化膜10min。取出用蒸馏水清洗后置于电解槽中在电化学抛光液下抛光5min(电压15V);
3)将经步骤2)处理的铝片放入0.5mol/L草酸电解液中,其一面与草酸电解液接触,另一面作为阳极,进行第一次电解腐蚀,电解电压为30V,电解时间12h。然后取出铝片将其放在温度为 60℃的混酸(0.6mol/L的磷酸和 0.10mol/L的铬酸)中浸泡3h,除去铝片上阳极氧化形成的氧化铝层。之后进行第二次电解腐蚀,将被电解腐蚀过的一面放入0.5mol/L草酸电解液中,另一面仍作为阳极,第二次电解腐蚀的电压和时间与第一次相同。电解完毕,放入氯化铜和盐酸的混合溶液中 (0.9mol/L氯化铜和0.15mol/L盐酸),除去作为阳极的铝层,并将该面向下漂浮于1.0mol/L的磷酸(H3PO4)溶液上1小时,进行通孔,然后,用大量去离子水冲洗浸泡,置于60℃烘箱干燥10小时,得到通孔的多孔氧化铝模板;
4)将多孔氧化铝模板放入步骤1)制备的含铕、锶、钛的溶胶的烧杯(溶胶体积取50ml)中,将烧杯放入抽真空的系统中进行真空(真空度为10-2Pa)灌注,将灌注后的模板从烧杯中取出,用蘸有无水乙醇的脱脂擦去模板表面多余的溶胶,然后把处理好的模板,在120℃烘箱干燥10小时,600℃空气中保温4小时,重复真空灌注-干燥-保温过程5次,最后一次在950空气中保温1小时,然后自然冷却至室温,粉碎研磨成粉体,得到稀土离子Eu3+掺杂钛酸锶(SrTiO3)红色荧光粉。

Claims (2)

1.一种稀土离子Eu3+掺杂钛酸锶红色荧光粉的制备方法,包括如下步骤: 
1)按化学分子式SrTiO3:xEu3+,x=1-8,x为稀土离子Eu3+掺杂的摩尔百分比系数,称取硝酸锶、硫酸氧钛和硝酸铕,硝酸锶和硫酸氧钛的摩尔量均为0.01mol,溶解于摩尔浓度为0.6~1.8mol/L的酒石酸的水溶液中,调节pH值5-7,在50mL上述溶液中,加入60-100mL的乙二醇,于50-80℃下搅拌,形成淡黄色透明溶胶;
2)将纯铝片在丙酮溶液中超声除油,KOH溶液中除去氧化膜后,置于电解槽中电化学抛光,所述的纯铝片的纯度为99.99%;
3)将经步骤2)处理的铝片的一面与0.5mol/L草酸电解液接触,另一面作为阳极,进行第一次电解腐蚀,电解电压为20V-30V,电解时间3-12h;取出,放入100-150mL由磷酸和铬酸按摩尔比6:1配置的混酸溶液中,浸泡,除去铝片上阳极氧化形成的氧化铝层,再将被电解腐蚀过的一面放入0.5mol/L草酸电解液中,另一面仍作为阳极,进行第二次电解腐蚀,第二次电解腐蚀的电压和时间与第一次相同,电解完毕,放入氯化铜和盐酸按摩尔比6:1的混合溶液中,除去作为阳极的铝层,并将该面向下漂浮于0.5~1.0mol/L的磷酸溶液上,1-3小时后,用大量去离子水冲洗浸泡,干燥,得到通孔的多孔氧化铝模板;
4) 将多孔氧化铝模板放入步骤1)的溶胶中,抽真空灌注,在120℃干燥4-10小时,600℃空气中保温2-10小时,重复真空灌注-干燥-保温过程3-5次,最后一次在750-950℃空气中保温1-10小时,然后自然冷却至室温,粉碎研磨成粉体,得到稀土离子Eu3+掺杂钛酸锶红色荧光粉。
2.根据权利要求1所述的稀土离子Eu3+掺杂钛酸锶红色荧光粉的制备方法,其特征是所用的酒石酸、乙二醇、硝酸铕、硝酸锶和硫酸氧钛均为分析纯。
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