CN108148594B - 一种采用微波均匀沉淀制备稀土正磷酸盐单分散球形上/下转换荧光粉的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于材料科学领域，特别涉及一种采用微波均匀沉淀制备稀土正磷酸盐单分散球形上/下转换荧光粉的方法。步骤如下：1)将磷酸、硫源以及尿素溶解于离子水中；各物质摩尔比为磷酸：磷酸根：尿素＝5～20：0.2～4：20～100；2)将上述混合液中加入稀土硝酸盐，控制稀土离子总量与上述加入的磷酸根比例为摩尔比1：5～20；3)向混合液中加入硝酸，进行反应；4)将反应后的溶液离心分离、清洗和烘干，得到稀土正磷酸盐单分散球形粉；5)将步骤4所得稀土正磷酸盐单分散球形粉在温度为600～1100℃条件下煅烧2～8h。本发明制备方法，反应迅速，简单高效，成本低廉，操作易于控制，可实现大量生产。
Description
技术领域
本发明属于材料科学领域，特别涉及一种采用微波均匀沉淀制备稀土正磷酸盐单分散球形上/下转换荧光粉的方法。
背景技术
单分散球形粉已被证实在照明、药物传送以及生物标记等领域具有巨大的应用潜力。在诸多制备单分散球形粉的方法中，以乳液聚合法和脲基均匀沉淀法最为高效，且前者一般用于制备聚合物乳胶球以及二氧化硅球，后者多用于制备稀土碱式碳酸盐球。大量研究表明，直径大于等于100nm的球形粉是通过无数更小的颗粒团聚而成的，而非通过简单的“形核-长大”机制。
目前，脲基均匀沉淀法已被多次改良以制备其他成分的无机单分散球形粉。稀土正磷酸盐(REPO4)具有优异的热稳定性、极低的水溶性以及良好的折光指数，这些特性使其在可视化以及生物应用领域被公认为是一类优异的基体材料。然而，由于稀土正磷酸盐在较高温度或者经长时间沉淀反应倾向于各向异性生长这一特征，其单分散球形粉还从未通过均匀沉淀法制备出来。
鉴于稀土正磷酸盐极低的溶解度(溶度积约为10-25-10-27)，以均匀沉淀法制备其单分散球形粉时，一方面初始反应系统的pH一定要维持在很低的水平以防止沉淀过早产生，另一方面沉淀反应需在较低温度以及较短时间内完成以抑制所得稀土正磷酸盐的各向异性生长。由于微波加热时，材料温度的升高依赖于吸收电磁能而非周围物质的热传递，且有机物对电磁能的吸收作用较无机物更强。因此采用微波加热均匀沉淀反应系统时，尿素会被优先加热，这使尿素在整个反应系统低于其本征水解温度时就开始迅速水解，从而确保了稀土正磷酸盐的大量形核并有效约束了其各向异性成长，这也为后期晶核团聚成球奠定了基础。微粒(晶核)在水溶液中的团聚可归结为范德华吸引力和静电排斥力共同作用的结果，因此适当调控静电排斥力的大小可有效控制颗粒的团聚。在许多体系中，SO4 2-被证实可以通过吸附来有效调节晶核表面的电荷。在该体系中，由于酸性条件下产生的稀土正磷酸盐晶核表面会被严重质子化(依附大量H+)，采用SO4 2-有望中和晶核表面阳离子从而促进其团聚。
发明内容
本发明提供一种采用微波均匀沉淀制备稀土正磷酸盐单分散球形上/下转换荧光粉的方法，目的是在于通过微波加热在较低温度下有效促进尿素水解，从而推动稀土正磷酸盐形核并抑制其各向异性生长，以及通过采用SO4 2-有效调控晶核表面静电排斥力，促使其团聚为稀土正磷酸盐单分散球形粉，再经后续煅烧处理，得到稀土正磷酸盐单分散球形上/下转换荧光粉。
本发明的技术方案：
一种采用微波均匀沉淀制备稀土正磷酸盐单分散球形上/下转换荧光粉的方法，步骤如下：
步骤1：将磷酸、硫源以及尿素溶解于去离子水中；其中，磷酸根：硫酸根：尿素摩尔比为5～20：0.2～4：20～100；
步骤2：将上述混合液中加入稀土硝酸盐，控制稀土离子与上述加入的磷酸根比例为摩尔比1：5～20；所述的稀土硝酸盐不包含Pm硝酸盐和Sc硝酸盐。
步骤3：搅拌并向步骤2得到的混合液中加入硝酸，使混合液pH值达到0.9～1.2，再将其置于微波反应器中反应4～12min，微波反应器输出功率为650-750W；
步骤4：将步骤3反应后的溶液进行离心分离、清洗和烘干，得到稀土正磷酸盐单分散球形粉；
步骤5：将步骤4所得稀土正磷酸盐单分散球形粉在温度为600～1100℃条件下在空气中煅烧2～8h，得到稀土正磷酸盐单分散球形上/下转换荧光粉。
进一步的，步骤1中，磷酸根：硫酸根：尿素摩尔比为9～11：0.5：20～30。
进一步的，步骤1中，所述的硫源为硫酸铵或硫酸。
进一步的，步骤5中，对于含有铈或者铽离子的稀土正磷酸盐单分散球形粉，在空气中煅烧温度为600～1100℃，煅烧2～8h后；继续在氢气中进行煅烧不小于2小时，煅烧温度为600～1100℃。
所述采用微波均匀沉淀制备的稀土正磷酸盐单分散球形上/下转换荧光粉的直径为1～3μm。
本发明的有益效果：
(1)本发明采用微波加热法，使尿素在体系温度较低时迅速水解，从而确保了磷酸根的大量离解和稀土正磷酸盐的爆发形核；并且较低的体系温度和极短的反应时间有效抑制了产物的过度晶化和各向异性生长。
(2)本发明的制备方法，通过任意比例混合稀土离子，均可得到单分散的球形粉体，且在较高温度下煅烧后仍为单分散球形粉体，这使所得稀土正磷酸盐荧光粉的发光性能得以多样化。
(3)本发明的制备方法，采用不同硫源均可得到单分散的稀土正磷酸盐球形粉体，这使得该方法具有很大的灵活性和普适性。
(4)本发明的制备方法，通过调节磷酸根或硫酸根与稀土离子的摩尔比，可获得不同尺寸的稀土正磷酸盐球形粉体。
(5)本发明制备方法，反应迅速，简单高效，成本低廉，操作易于控制，可实现大量生产。
附图说明
图1是本发明实施例1制备的YPO4单分散球形粉的SEM形貌图。
图2是本发明实施例1制备的YPO4单分散球形粉的XRD图谱。
图3是本发明实施例1制备的YPO4单分散球形粉的粒度分布图。
图4是本发明实施例2制备的LaPO4单分散球形粉的SEM。
图5是本发明实施例2制备的LaPO4单分散球形粉的XRD图谱。
图6是本发明实施例3制备的YPO4单分散球形粉的SEM形貌图。
图7是本发明实施例4制备的YPO4单分散球形粉的SEM形貌图。
图8是本发明实施例5制备的YPO4单分散球形粉的SEM形貌图。
图9是本发明实施例6制备的YPO4单分散球形粉的SEM形貌图。
图10是本发明实施例7制备的(Gd0.5Eu0.5)PO4单分散球形粉的SEM形貌图。
图11是本发明实施例7制备的(Gd0.5Eu0.5)PO4单分散球形粉的XRD图谱。
图12是本发明实施例7制备的(Gd0.5Eu0.5)PO4单分散球形粉的激发/发射光谱图。
图13是本发明实施例8制备的(La0.86Ce0.04Tb0.10)PO4荧光粉的下转换发射光谱图。
图14是本发明实施例9制备的(Y0.95Yb0.08Er0.02)PO4荧光粉的上转换发射光谱图。
具体实施方式
以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施例。
实施例1
一种采用微波均匀沉淀制备稀土正磷酸盐单分散球形上/下转换荧光粉的方法，包括以下步骤：
(1)将50mmol磷酸、2.5mmol硫酸铵以及250mmol尿素充分溶解于水中；
(2)在上述混合液中加入5mmol Y(NO3)3；
(3)边搅拌边将所得混合液的pH用硝酸调节至1.0，并将其置于微波反应器中反应8min，微波反应器输出功率为650W；
(4)离心分离，清洗和烘干，得到稀土磷酸钇单分散球形粉；
(5)将所得稀土磷酸钇单分散球形粉于1000℃煅烧2h，得到结晶性良好的稀土磷酸钇单分散球形粉。
所得微波均匀沉淀反应产物为单分散球形粉体，其SEM形貌如图1；该粉体经煅烧后球形形貌以及分散性保持良好，如图2；煅烧后得到四方相YPO4球形粉，且结晶性大大提高；煅烧后颗粒尺寸为1.88±0.34μm，如图3。
实施例2
一种采用微波均匀沉淀制备稀土正磷酸盐单分散球形上/下转换荧光粉的方法，包括以下步骤：
(1)将50mmol磷酸、2.5mmol硫酸铵以及250mmol尿素充分溶解于水中；
(2)在上述混合液中加入5mmol La(NO3)3；
(3)边搅拌边将所得混合液的pH用硝酸调节至0.9，并将其置于微波反应器中反应8min，微波反应器输出功率为700W；
(4)离心分离，清洗和烘干，得到稀土磷酸镧单分散球形粉；
(5)将所得稀土磷酸镧单分散球形粉于1000℃煅烧2h，得到结晶性良好的稀土磷酸镧单分散球形粉。
所得微波均匀沉淀反应产物为单分散六方相LaPO4·0.5H2O球形粉，其尺寸约为2μm，TEM形貌如图4；1000℃煅烧后得到单分散单斜相LaPO4球形粉，其尺寸约为1.8μm；煅烧前后产物的XRD图谱如图5。
实施例1-2说明了微波均匀沉淀适用于不同半径的稀土离子的正磷酸盐单分散球形粉的制备，且所得球形粉的分散性以及球形度在1000℃煅烧后维持良好。
实施例3
一种采用微波均匀沉淀制备稀土正磷酸盐单分散球形上/下转换荧光粉的方法，包括以下步骤：
(1)将100mmol磷酸、2.5mmol硫酸铵以及250mmol尿素充分溶解于水中；
(2)在上述混合液中加入5mmol Y(NO3)3；
(3)边搅拌边将所得混合液的pH用硝酸调节至1.2，并将其置于微波反应器中反应8min，微波反应器输出功率为750W；
(4)离心分离，清洗和烘干，得到稀土磷酸钇单分散球形粉；
(5)将所得稀土磷酸钇单分散球形粉于800℃煅烧4h，得到结晶性良好的稀土磷酸钇单分散球形粉。
所得微波均匀沉淀反应产物的直径约为1.5μm，其SEM形貌如图6。
实施例3与实施例1说明了在不同磷酸根与稀土离子摩尔比时，同样可得到稀土正磷酸盐单分散球形粉。
实施例4
一种采用微波均匀沉淀制备稀土正磷酸盐单分散球形上/下转换荧光粉的方法，包括以下步骤：
(1)将50mmol磷酸、7.5mmol硫酸铵以及250mmol尿素充分溶解于水中；
(2)在上述混合液中加入5mmol Y(NO3)3；
(3)边搅拌边将所得混合液的pH用硝酸调节至1.0，并将其置于微波反应器中反应8min；
(4)离心分离，清洗和烘干，得到稀土磷酸钇单分散球形粉；
(5)将所得稀土磷酸钇单分散球形粉于600℃煅烧8h，得到结晶性良好的稀土磷酸钇单分散球形粉。
所得微波均匀沉淀反应产物的直径约为3μm，其SEM形貌如图7。
实施例4与实施例1说明了在不同硫酸根与稀土离子摩尔比时，同样可得到稀土磷酸盐单分散球形粉；且实施例1、3与4说明了通过调节磷酸根或硫酸根与稀土离子摩尔比，可有效调控球形粉尺寸。
实施例5
一种采用微波均匀沉淀制备稀土正磷酸盐单分散球形上/下转换荧光粉的方法，包括以下步骤：
(1)将50mmol磷酸、2.5mmol硫酸以及250mmol尿素充分溶解于水中；
(2)在上述混合液中加入5mmol Y(NO3)3；
(3)边搅拌边将所得混合液的pH用硝酸调节至1.0，并将其置于微波反应器中反应8min；
(4)离心分离，清洗和烘干，得到稀土磷酸钇单分散球形粉；
(5)将所得稀土磷酸钇单分散球形粉于1100℃煅烧2h，得到结晶性良好的稀土磷酸钇单分散球形粉。
所得微波均匀沉淀反应产物的直径约为2.2μm，其SEM形貌如图8。
实施例1与实施例5表明单分散稀土磷酸盐单分散球形粉可通过采用不同的硫源获得。
实施例6
一种采用微波均匀沉淀制备稀土正磷酸盐单分散球形上/下转换荧光粉的方法，包括以下步骤：
(1)将50mmol磷酸、2.5mmol硫酸铵以及250mmol尿素充分溶解于水中；
(2)在上述混合液中加入5mmol Y(NO3)3；
(3)边搅拌边将所得混合液的pH用硝酸调节至1.2，并将其置于微波反应器中反应4min；
(4)离心分离，清洗和烘干，得到稀土磷酸钇单分散球形粉；
(5)将所得稀土磷酸钇单分散球形粉于1000℃煅烧2h，得到结晶性良好的稀土磷酸钇单分散球形粉。
所得微波均匀沉淀反应产物的直径约在2～2.5μm之间，其SEM形貌如图9。
实施例1与实施例6表明单分散稀土磷酸盐单分散球形粉可在不同pH值时获得。
实施例7
一种采用微波均匀沉淀制备稀土正磷酸盐单分散球形上/下转换荧光粉的方法，包括以下步骤：
(1)将50mmol磷酸、2.5mmol硫酸铵以及250mmol尿素充分溶解于水中；
(2)将Gd(NO3)3和Eu(NO3)3按照摩尔比1:1混合(总量5mmol)，加入上述溶液中；
(3)边搅拌边将所得混合液的pH用硝酸调节至0.9，并将其置于微波反应器中反应12min；
(4)离心分离，清洗和烘干，得到钆/铕二元稀土磷酸盐单分散球形粉；
(5)将所得单分散球形粉于1000℃煅烧2h，得到结晶性良好的钆/铕二元稀土磷酸盐单分散球形下转换荧光粉。
所得钆/铕二元稀土磷酸盐单分散球形粉SEM形貌、XRD图谱以及煅烧所得荧光粉下转换激发/发射光谱如图10。
实施例8
一种采用微波均匀沉淀制备稀土正磷酸盐单分散球形上/下转换荧光粉的方法，包括以下步骤：
(1)将50mmol磷酸、2.5mmol硫酸铵以及100mmol尿素充分溶解于水中；
(2)将La(NO3)3、Ce(NO3)3和Tb(NO3)3按照摩尔比0.86:0.04:0.10混合(总量5mmol)，加入上述溶液中；
(3)边搅拌边将所得混合液的pH用硝酸调节至1.0，并将其置于微波反应器中反应8min；
(4)离心分离，清洗和烘干，得到镧/铈/铽三元稀土磷酸盐单分散球形粉；
(5)将所得单分散球形粉先后于空气和氢气中分别1000℃煅烧2h，得到结晶性良好的镧/铈/铽三元稀土磷酸盐单分散球形下转换荧光粉。
所得镧/铈/铽三元稀土磷酸盐单分散球形下转换荧光粉的发射光谱如图13。
实施例9
一种采用微波均匀沉淀制备稀土正磷酸盐单分散球形上/下转换荧光粉的方法，包括以下步骤：
(1)将50mmol磷酸、2.5mmol硫酸铵以及200mmol尿素充分溶解于水中；
(2)将Y(NO3)3、Yb(NO3)3和Er(NO3)3按照摩尔比0.90:0.08:0.02混合(总量5mmol)，加入上述溶液中；
(3)边搅拌边将所得混合液的pH用硝酸调节至1.0，并将其置于微波反应器中反应8min；
(4)离心分离，清洗和烘干，得到钇/镱/铒三元稀土磷酸盐单分散球形粉；
(5)将所得单分散球形粉于空气中1000℃煅烧2h，得到结晶性良好的钇/镱/铒三元稀土磷酸盐单分散球形上转换荧光粉。
所得钇/镱/铒三元稀土磷酸盐单分散球形荧光粉的上转换发射光谱如图14。
实施例7-9说明微波均匀沉淀适用于二元或二元以上的稀土正磷酸盐球形荧光粉的制备，且通过混合适当的稀土离子，可以实现产物的上、下转换发光。
Claims (3)
1.一种采用微波均匀沉淀制备稀土正磷酸盐单分散球形上/下转换荧光粉的方法，其特征在于，步骤如下：
步骤1：将磷酸、硫源以及尿素溶解于去离子水中，所述的硫源为硫酸铵或硫酸；其中，磷酸根：硫酸根：尿素摩尔比为5～20：0.2～4：20～100；
步骤2：在上述混合液中加入稀土硝酸盐，控制稀土离子与上述加入的磷酸根比例为摩尔比1：5～20；所述的稀土硝酸盐不包含Pm硝酸盐和Sc硝酸盐；
步骤3：搅拌并向步骤2得到的混合液中加入硝酸，使混合液pH值达到0.9～1.2，再将其置于微波反应器中反应4～12min，微波反应器输出功率为650-750W；
步骤4：将步骤3反应后的溶液进行离心分离、清洗和烘干，得到稀土正磷酸盐单分散球形粉；
步骤5：将步骤4所得稀土正磷酸盐单分散球形粉在温度为600～1100℃条件下在空气中煅烧2～8h，得到稀土正磷酸盐单分散球形上/下转换荧光粉。
2.如权利要求1所述的一种采用微波均匀沉淀制备稀土正磷酸盐单分散球形上/下转换荧光粉的方法，其特征在于，步骤1中，磷酸根：硫酸根：尿素摩尔比为9～11：0.5：20～30。
3.如权利要求1或2所述的一种采用微波均匀沉淀制备稀土正磷酸盐单分散球形上/下转换荧光粉的方法，其特征在于，步骤5中，对于含有铈或者铽离子的稀土正磷酸盐单分散球形粉，在空气中煅烧温度为600～1100℃，煅烧2～8h后；继续在氢气中进行煅烧不小于2小时，煅烧温度为600～1100℃。
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Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5730528A (en) * | 1996-08-28 | 1998-03-24 | Lockheed Martin Energy Systems, Inc. | High temperature thermometric phosphors for use in a temperature sensor |
| CN101591538A (zh) * | 2009-07-06 | 2009-12-02 | 浙江理工大学 | 一种稀土磷酸盐LnPO4:Eu红色荧光粉的制备方法 |
| CN101591539A (zh) * | 2009-07-06 | 2009-12-02 | 浙江理工大学 | 一种稀土磷酸盐LnPO4:Ce,Tb绿色荧光粉的制备方法 |
| CN101899305A (zh) * | 2009-05-26 | 2010-12-01 | 北京化工大学 | 一种稀土离子掺杂CePO4微球的制备方法 |
| CN102807867A (zh) * | 2011-05-31 | 2012-12-05 | 北京化工大学 | 一种稀土掺杂纳米球形CePO4材料的制备方法 |
| CN103074064A (zh) * | 2013-01-30 | 2013-05-01 | 东华大学 | 一种稀土掺杂磷酸盐LnPO4:RE3+纳米发光颗粒的制备方法 |
| CN103131417A (zh) * | 2013-03-16 | 2013-06-05 | 青岛科技大学 | 一种Eu掺杂YPO4微球及其制备方法 |
| CN103642497A (zh) * | 2013-12-11 | 2014-03-19 | 江南大学 | 纳米稀土磷酸盐荧光材料LnPO4的制备方法 |
-
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- 2018-01-05 CN CN201810018889.4A patent/CN108148594B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5730528A (en) * | 1996-08-28 | 1998-03-24 | Lockheed Martin Energy Systems, Inc. | High temperature thermometric phosphors for use in a temperature sensor |
| CN101899305A (zh) * | 2009-05-26 | 2010-12-01 | 北京化工大学 | 一种稀土离子掺杂CePO4微球的制备方法 |
| CN101591538A (zh) * | 2009-07-06 | 2009-12-02 | 浙江理工大学 | 一种稀土磷酸盐LnPO4:Eu红色荧光粉的制备方法 |
| CN101591539A (zh) * | 2009-07-06 | 2009-12-02 | 浙江理工大学 | 一种稀土磷酸盐LnPO4:Ce,Tb绿色荧光粉的制备方法 |
| CN102807867A (zh) * | 2011-05-31 | 2012-12-05 | 北京化工大学 | 一种稀土掺杂纳米球形CePO4材料的制备方法 |
| CN103074064A (zh) * | 2013-01-30 | 2013-05-01 | 东华大学 | 一种稀土掺杂磷酸盐LnPO4:RE3+纳米发光颗粒的制备方法 |
| CN103131417A (zh) * | 2013-03-16 | 2013-06-05 | 青岛科技大学 | 一种Eu掺杂YPO4微球及其制备方法 |
| CN103642497A (zh) * | 2013-12-11 | 2014-03-19 | 江南大学 | 纳米稀土磷酸盐荧光材料LnPO4的制备方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| Microwave-Assisted Sol-Gel Synthesis and Photoluminescence Characterization of LaPO4:Eu3+,Li+ Nanophosphors;Wei Li et al.;《J. Phys. Chem. C》;20080712;第112卷;第11679-11684页 |
| 形貌可控的LaPO4:Eu3+荧光粉的制备与发光性能研究;毕会芳等;《中国稀土学报》;20111215;第29卷(第6期);第699-703页 |
Also Published As
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