CN104845617B - 一种Zn4B6O13:Eu3+发光材料的简易制备方法 - Google Patents

一种Zn4B6O13:Eu3+发光材料的简易制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种Zn4B6O13:Eu3+发光材料的简易制备方法，该方法采用硼酸熔融法，以ZnO、H3BO3和Eu2O3为原料，直接在聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中200～250℃反应，即可得到Zn4B6O13:Eu3+发光材料。本发明制备方法简单，克服了传统高温固相法存在的缺点，且不需要高温煅烧，低温一步反应即可得到Zn4B6O13:Eu3+发光材料，所制备的Zn4B6O13:Eu3+发光材料分散性好、粒径小、纯度高、发光强度高，可应用于显示显像、光源、医学等不同领域。

Description

一种Zn4B6O13:Eu3+发光材料的简易制备方法
技术领域
本发明属于发光材料的制备技术领域，具体涉及一种发光强度高的Zn4B6O13:Eu3+发光材料的制备方法。
背景技术
由于硼酸盐基质发光材料具有比以硅酸盐、铝酸盐和磷酸盐为基质发光材料合成工艺简单、化学性质稳定、显色性好、发光效率高等特点，在显示显像、光源、光电子学、医学等不同领域中己得到了广泛的利用。
目前，关于硼酸盐体系发光材料的研究，主要是利用高温固相法、溶胶-凝胶法等方法合成不同种类的硼酸盐基质发光材料，常见的基质为：稀土金属硼酸盐、碱土金属硼酸盐、稀土和碱土金属复合硼酸盐及二元稀土金属硼酸盐基质。其中高温固相法是目前制备这些无水硼酸盐基质发光材料最常用的方法。对于Zn4B6O13:Eu3+发光材料，其制备方法为传统的高温固相法，即以醋酸锌(Zn(AC)2)、硼酸(H3BO3)和氧化铕(Eu2O3)为原料，混合研磨后在800℃预烧一段时间，待样品冷却后继续在960℃焙烧5小时，此方法存在产品纯度不高，团聚严重，形貌、粒径不易控制，发光强度有待提高等不足。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服传统的高温固相法制备Zn4B6O13:Eu3+发光材料存在的不足，提供一种分散性好、产品纯度高且发光强度高的Zn4B6O13:Eu3+发光材料的简易制备方法。
解决上述技术问题所采用的技术方案是：将ZnO、H3BO3、Eu2O3研磨均匀后置于聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，在200～250℃下反应3～5天，得到Zn4B6O13:Eu3+发光材料，其中所述的ZnO、H3BO3、Eu2O3的摩尔比为1:1～10:0.02～0.12。
本发明优选将ZnO、H3BO3、Eu2O3研磨均匀后置于聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，在220～240℃下反应3～5天。
本发明进一步优选将ZnO、H3BO3、Eu2O3研磨均匀后置于聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，在220℃下反应3天。
上述的ZnO、H3BO3、Eu2O3的摩尔比优选1:1～3:0.08～0.12，进一步优选ZnO、H3BO3、Eu2O3的摩尔比为1:2:0.10。
本发明制备方法简单，成本低廉，克服了传统高温固相法存在的缺点，且不需要高温煅烧，低温一步反应即可得到Zn4B6O13:Eu3+发光材料，所制备的Zn4B6O13:Eu3+发光材料分散性好、粒径小、纯度高、发光强度高，可应用于显示显像、光源、医学等不同领域。
附图说明
图1是实施例1制备的Zn4B6O13:Eu3+的X射线粉末衍射图(Cu靶)。
图2是实施例1制备的Zn4B6O13:Eu3+的热重分析图。
图3是实施例1制备的Zn4B6O13:Eu3+发光材料的扫描电镜图。
图4是实施例1制备的Zn4B6O13:Eu3+发光材料的发射光谱图(λex＝259nm)。
图5是实施例2制备的Zn4B6O13:Eu3+发光材料的发射光谱图(λex＝259nm)。
图6是实施例3制备的Zn4B6O13:Eu3+发光材料的发射光谱图(λex＝259nm)。
图7是实施例4制备的Zn4B6O13:Eu3+发光材料的发射光谱图(λex＝259nm)。
图8是实施例5制备的Zn4B6O13:Eu3+发光材料的发射光谱图(λex＝259nm)。
图9是实施例6制备的Zn4B6O13:Eu3+发光材料的发射光谱图(λex＝259nm)。
图10是实施例7制备的Zn4B6O13:Eu3+发光材料的发射光谱图(λex＝259nm)。
图11是实施例8制备的Zn4B6O13:Eu3+发光材料的发射光谱图(λex＝259nm)。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。
实施例1
按照ZnO、H3BO3、Eu2O3的摩尔比为1:2:0.10，将1.6281gZnO、2.4733gH3BO3、0.3519gEu2O3研磨成粉末后混合均匀，置于聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，220℃反应3天，将反应产物依次用二次蒸馏水和无水乙醇各洗涤3次，置于烘箱内40℃干燥24小时，得到Zn4B6O13:Eu3+发光材料。
采用RigakuD/MAX-IIIC型X射线粉末衍射仪(工作条件为：Cu靶Ka线，石 墨片滤波，管压40kV，电流30mA，步长0.02°/s，扫描范围：5°～70°)、Q10000DSC+LNCS+FACS Q600SDT热分析系统(N2气氛，温度范围为室温～800℃，升温速率10℃/min)、Quanta 200型扫描电子显微镜、F-4600型荧光分光光度计(激发狭缝宽度和发射狭缝宽度都为0.25nm，激发波长为λex＝259nm)分别对产物进行表征，结果见图1～4。由图1～2可见，所制备的发光材料为Zn4B6O13:Eu3+，XRD图中无杂质峰出现，说明得到的发光材料的纯度很高。由图3可见，所制备的发光材料分散性好，平均粒径为1～2μm，粒径较小。由图4可见，其在波长为593nm和611nm处的相对发光强度分别为711au和781au。
实施例2
按照ZnO、H3BO3、Eu2O3的摩尔比为1:1:0.08，将1.6425g ZnO、1.2367g H3BO3、0.2954g Eu2O3研磨成粉末后混合均匀，置于聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，210℃反应4天，将反应产物依次用二次蒸馏水和无水乙醇各洗涤3次，置于烘箱内40℃干燥24小时，得到Zn4B6O13:Eu3+发光材料，其在波长为593nm和611nm处的相对发光强度分别为294au和328au(见图5)。
实施例3
按照ZnO、H3BO3、Eu2O3的摩尔比为1:3:0.12，将1.6425g ZnO、3.7923g H3BO3、0.4223g Eu2O3研磨成粉末后混合均匀，置于聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，240℃反应5天，将反应产物依次用二次蒸馏水和无水乙醇各洗涤3次，置于烘箱内40℃干燥24小时，得到Zn4B6O13:Eu3+发光材料，其在波长为593nm和611nm处的相对发光强度分别为508au和481au(见图6)。
实施例4
按照ZnO、H3BO3、Eu2O3的摩尔比为1:4:0.02，将1.6425g ZnO、4.9466g H3BO3、0.0704g Eu2O3研磨成粉末后混合均匀，置于聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，230℃反应3天，将反应产物依次用二次蒸馏水和无水乙醇各洗涤3次，置于烘箱内40℃干燥24小时，得到Zn4B6O13:Eu3+发光材料，其在波长为593nm和611nm处的相对发光强度分别为65au和58au(见图7)。
实施例5
按照ZnO、H3BO3、Eu2O3的摩尔比为1:10:0.04，将1.6328g ZnO、13.3766g H3BO3、0.1407g Eu2O3研磨成粉末后混合均匀，置于聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，200℃ 反应5天，将反应产物依次用二次蒸馏水和无水乙醇各洗涤3次，置于烘箱内40℃干燥24小时，得到Zn4B6O13:Eu3+发光材料，其在波长为593nm和611nm处的相对发光强度分别为162au和176au(见图8)。
实施例6
按照ZnO、H3BO3、Eu2O3的摩尔比为1:7:0.06，将1.6360g ZnO、8.6566g H3BO3、0.2112g Eu2O3研磨成粉末后混合均匀，置于聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，240℃反应3天，将反应产物依次用二次蒸馏水和无水乙醇各洗涤3次，置于烘箱内40℃干燥24小时，得到Zn4B6O13:Eu3+发光材料，其在波长为593nm和611nm处的相对发光强度分别为226au和220au(见图9)。
实施例7
按照ZnO、H3BO3、Eu2O3的摩尔比为1:1:0.10，将1.6359g ZnO、1.2367g H3BO3、0.3519g Eu2O3研磨成粉末后混合均匀，置于聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，220℃反应3天，将反应产物依次用二次蒸馏水和无水乙醇各洗涤3次，置于烘箱内40℃干燥24小时，得到Zn4B6O13:Eu3+发光材料，其在波长为593nm和611nm处的相对发光强度分别为577au和594au(见图10)。
实施例8
按照ZnO、H3BO3、Eu2O3的摩尔比为1:10:0.10，将1.6363g ZnO、13.3766g H3BO3、0.3519g Eu2O3研磨成粉末后混合均匀，置于聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，220℃反应3天，将反应产物依次用二次蒸馏水和无水乙醇各洗涤3次，置于烘箱内40℃干燥24小时，得到Zn4B6O13:Eu3+发光材料，其在波长为593nm和611nm处的相对发光强度分别为654au和702au(见图11)。

Claims (5)

1.一种Zn4B6O13:Eu3+发光材料的简易制备方法，其特征在于：将ZnO、H3BO3、Eu2O3研磨均匀后置于聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，在200～250℃下反应3～5天，将反应产物依次用二次蒸馏水和无水乙醇各洗涤3次，置于烘箱内40℃干燥24小时，得到Zn4B6O13:Eu3+发光材料，其中所述的ZnO、H3BO3、Eu2O3的摩尔比为1:1～10:0.02～0.12。
2.根据权利要求1所述的Zn4B6O13:Eu3+发光材料的简易制备方法，其特征在于：将ZnO、H3BO3、Eu2O3研磨均匀后置于聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，在220～240℃下反应3～5天。
3.根据权利要求1所述的Zn4B6O13:Eu3+发光材料的简易制备方法，其特征在于：将ZnO、H3BO3、Eu2O3研磨均匀后置于聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，在220℃下反应3天。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的Zn4B6O13:Eu3+发光材料的简易制备方法，其特征在于：所述的ZnO、H3BO3、Eu2O3的摩尔比为1:1～3:0.08～0.12。
5.根据权利要求1～3任意一项所述的Zn4B6O13:Eu3+发光材料的简易制备方法，其特征在于：所述的ZnO、H3BO3、Eu2O3的摩尔比为1:2:0.10。
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