CN105419795A - 一种掺杂镨或镨锌的钛酸锶纳米红色荧光粉体及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于稀土发光材料领域，具体涉及一种掺杂镨或镨锌的钛酸锶纳米红色荧光粉体及制备方法。该荧光粉体的通式为Sr(1-x)TiO3:xPr:yZn；其中0≤x≤0.04，0≤y≤0.5。制备方法具体步骤为：配制水溶液A、溶液B和碱液；将溶液A和B匀速滴加到正在超声的碱液中，得到沉淀物；将经水洗和醇洗沉淀物干燥，得到所述掺杂镨或镨锌的钛酸锶纳米荧光粉体。本发明采用超声和沉淀结合，并且未经煅烧制得掺杂镨或镨锌钛酸锶纳米粉体，该方法工艺简单、合成温度低、设备要求低，制备的粉体掺杂均匀性好、形貌易于控制、发光性能稳定，弥补了高温固相合成法的不足。

Description

一种掺杂镨或镨锌的钛酸锶纳米红色荧光粉体及制备方法
技术领域
本发明属于稀土发光材料领域，具体涉及一种掺杂镨或镨锌的钛酸锶纳米红色荧光粉体及制备方法。
背景技术
红色长余辉荧光粉体是目前发光材料研究的热点，迄今为止，较为成熟的红色长余辉发光材料是硫氧化物，以Y2O2S：Eu3+，Mg2+，Ti4+为代表，但是该类材料由于化学稳定性差、易分解、环境污染等缺点，限制了其应用。以CaTiO3:Pr3+为代表的钛酸盐系列发光材料恰好弥补了硫氧化物的不足，具有稳定性好，颜色纯正等优点。
高温固相法是合成钙钛矿发光材料的常用方法，一般以氧化镨、二氧化钛和碱土碳酸或硝酸盐，同时加入金属离子电荷补偿剂和助溶剂，然后经高温煅烧得到发光材料样品。例如掺杂镨的钛酸钙在1200℃煅烧3-6小时制得，钛酸锶发光样品一般需在1300℃煅烧2小时。该方法合成的产物一般均匀性较差、产物粒度分布较宽、形貌不规整、合成温度较高、耗能大等缺点。
沉淀法合成纳米粉体材料具有均匀性好、粒度分布窄、形貌以控制、合成温度地等优点，因而被广泛应用于纳米材料合成领域。目前将超声与沉淀法结合制备镨或镨锌掺杂的钛酸锶纳米荧光粉体的报道还未见。
发明内容
为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种掺杂镨或镨锌的钛酸锶纳米红色荧光粉体的制备方法。
本发明的另一目的在于提供上述制备方法制得的掺杂镨或镨锌的钛酸锶纳米红色荧光粉体。
本发明目的通过以下技术方案实现：
一种掺杂镨或镨锌的钛酸锶纳米红色荧光粉体的制备方法，包括如下步骤：
(1)根据目标产物，按照一定化学计量比称量锶盐、镨盐和锌盐溶于水中，形成溶液A；其中锶、镨、锌的摩尔比是Sr:Pr:Zn＝(1-x):x:y，0≤x≤0.04，0≤y≤0.5；
(2)将钛酸四丁酯溶于醇中，得到溶液B；
(3)超声条件下，将步骤(1)制得的溶液A和步骤(2)制得的溶液B加入到碱液中，得到沉淀物；沉淀物经水洗、醇洗后干燥，得到所述掺杂镨或镨锌的钛酸锶纳米红色荧光粉体。
步骤(1)中所述的锶盐为氯化锶或硝酸锶，镨盐为氯化镨或硝酸镨，锌盐是氯化锌或硝酸锌。
步骤(1)中所述的溶液A中锶盐的浓度为0.1mol/L。
步骤(2)中所述的溶液B中钛酸四丁酯的浓度为0.1mol/L。
步骤(2)中所述的醇为无水乙醇。
步骤(3)中所述的干燥是指在60～80℃干燥7～8h。
步骤(3)中将步骤(1)制得的溶液A和步骤(2)制得的溶液B以0.5～1.0mL/min的速度加入到超声中的碱液中。
步骤(3)中所述的碱液为氢氧化钠溶液；所述碱液的过量系数为1.5，浓度为1.5mol/L。
步骤(3)中所述的超声的功率为200～300W。
本发明还提供了一种由上述制备方法制得的掺杂镨或镨锌的钛酸锶纳米红色荧光粉体，该荧光粉体的通式为Sr(1-x)TiO3:xPr:yZn；其中0≤x≤0.04，0≤y≤0.5。
本发明的原理是：超声化学的原理主要源自于声空化。超声空化作用所产生的高温高压环境为微小颗粒的形成提供了所需的能量，使得沉淀晶核的生成速率可以提高几个数量级，沉淀晶核生成速率的提高使沉淀颗粒的粒径减小，而且超声空化作用产生的高温和在固体颗粒表面的大量气泡也大大降低了晶核的比表面自由能，从而抑制了晶核的聚结和长大。另外，超声空化作用产生的冲击波和微射流的粉碎作用使得沉淀以均匀的微小颗粒存在。采用本发明方法制备的粉体，不仅粒径较小，而且分布均匀。
与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果：
本发明采用超声和沉淀结合，并且未经煅烧即可制得掺杂镨或镨锌钛酸锶纳米粉体，该方法弥补了高温固相法中高温煅烧处理，节约了能源。
附图说明
图1为本发明制备的掺杂镨或镨锌钛酸锶纳米粉体样品的XRD图。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种掺杂镨的钛酸锶纳米红色荧光粉体的制备方法，包括如下步骤：
(1)原料：按照化学计量比Sr:Pr:Zn＝0.99:0.01:0分别称取氯化锶1.57g和氯化镨0.025g，溶于去离子水中，制得氯化锶浓度为0.1mol/L的溶液A；
(2)将3.4g钛酸四丁酯溶于无水乙醇中，形成钛酸四丁酯浓度为0.1mol/L的溶液B；
(3)称取氢氧化钠6g，溶解到100mL去离子水中，得到氢氧化钠溶液；
(4)将溶液A和溶液B以0.5mL/min加入到200W超声中的氢氧化钠溶液中，形成沉淀物；
(5)沉淀物经水洗、醇洗后在60℃干燥7h得到粒径为80～150nm球形镨掺杂的钛酸锶红色荧光粉体。
实施例2
一种掺杂镨锌的钛酸锶纳米红色荧光粉体的制备方法，包括如下步骤：
(1)原料：按照化学计量比Sr:Pr:Zn＝0.98:0.02:0.2分别称取硝酸锶1.55g、氯化镨0.049g和氯化锌0.27g溶于去离子水中，制得氯化锶浓度为0.1mol/L的溶液A；
(2)将4.08g钛酸四丁酯溶于无水乙醇中，形成钛酸四丁酯浓度为0.12mol/L的溶液B；
(3)称取氢氧化钠9g，溶解到100mL去离子水中，得到氢氧化钠溶液；
(4)将溶液A和溶液B以1mL/min加入到250W超声中的氢氧化钠溶液中，形成沉淀物；
(5)沉淀物经水洗、醇洗后在70℃干燥7h得到粒径为50～100nm球形镨锌掺杂的钛酸锶红色荧光粉体，其XRD图如图1中的(c)所示。
实施例3
一种掺杂镨锌的钛酸锶纳米红色荧光粉体的制备方法，包括如下步骤：
(1)原料：按照化学计量比Sr:Pr:Zn＝0.96:0.04:0.5分别称取六水氯化锶1.52g、氯化镨0.099g和氯化锌0.68g，溶于去离子水中，制得氯化锶浓度为0.1mol/L的溶液A；
(2)将3.4g钛酸四丁酯溶于无水乙醇中，形成钛酸四丁酯浓度为0.1mol/L的溶液B；
(3)称取氢氧化钠9g，溶解到100mL去离子水中，得到氢氧化钠溶液；
(4)将溶液A和溶液B以0.5mL/min加入到300W超声中的中，形成沉淀物；
(5)沉淀物经水洗、醇洗后在80℃干燥8h得到粒径为10～80nm镨锌掺杂的钛酸锶红色荧光粉体。
上述实施例只是本发明中的部分实施方式，本发明制得的荧光粉体的通式为Sr(1-x)TiO3:xPr:yZn，其中0≤x≤0.04，0≤y≤0.5；图1为本发明制备的掺杂镨或镨锌钛酸锶纳米粉体样品的XRD图，图中的(a)为通式中x＝0,y＝0时的荧光粉体样品的XRD图，图中的(b)为通式中x＝0.02,y＝0时的荧光粉体样品的XRD图，图中的(c)为通式中x＝0.02,y＝0.2时的荧光粉体样品的XRD图，图中的(d)为通式中x＝0.02,y＝0.4时的荧光粉体样品的XRD图，图中的(e)为通式中x＝0.02,y＝0.5时的荧光粉体样品的XRD图。
上述实施例为本发明中的部分实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种掺杂镨或镨锌的钛酸锶纳米红色荧光粉体的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)根据目标产物，按照一定化学计量比称量锶盐、镨盐和锌盐溶于水中，形成溶液A；其中锶、镨、锌的摩尔比是Sr:Pr:Zn＝(1-x):x:y，0≤x≤0.04，0≤y≤0.5；
(2)将钛酸四丁酯溶于醇中，得到溶液B；
(3)超声条件下，将步骤(1)制得的溶液A和步骤(2)制得的溶液B加入到碱液中，得到沉淀物；沉淀物经水洗、醇洗后干燥，得到所述掺杂镨或镨锌的钛酸锶纳米红色荧光粉体。
2.根据权利要求1所述的掺杂镨或镨锌的钛酸锶纳米红色荧光粉体的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的锶盐为氯化锶或硝酸锶，镨盐为氯化镨或硝酸镨，锌盐是氯化锌或硝酸锌。
3.根据权利要求1所述的掺杂镨或镨锌的钛酸锶纳米红色荧光粉体的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的溶液A中锶盐的浓度为0.1mol/L。
4.根据权利要求1所述的掺杂镨或镨锌的钛酸锶纳米红色荧光粉体的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的溶液B中钛酸四丁酯的浓度为0.1mol/L。
5.根据权利要求1所述的掺杂镨或镨锌的钛酸锶纳米红色荧光粉体的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述的醇为无水乙醇。
6.根据权利要求1所述的掺杂镨或镨锌的钛酸锶纳米红色荧光粉体的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的干燥是指在60～80℃干燥7～8h。
7.根据权利要求1所述的掺杂镨或镨锌的钛酸锶纳米红色荧光粉体的制备方法，其特征在于，步骤(3)中将步骤(1)制得的溶液A和步骤(2)制得的溶液B以0.5～1.0mL/min的速度加入到超声中的碱液中。
8.根据权利要求1所述的掺杂镨或镨锌的钛酸锶纳米红色荧光粉体的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的碱液为氢氧化钠溶液；所述碱液的过量系数为1.5，浓度为1.5mol/L。
9.根据权利要求1所述的掺杂镨或镨锌的钛酸锶纳米红色荧光粉体的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述超声的功率为200～300W。
10.一种由权利要求1所述的掺杂镨或镨锌的钛酸锶纳米红色荧光粉体的制备方法制得的掺杂镨或镨锌的钛酸锶纳米红色荧光粉体。
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