一种非化学计量比的钨酸锌红色荧光粉及其制备方法技术

技术编号:21448201 阅读:26 留言:0更新日期:2019-06-26 03:07
本发明专利技术公开了一种非化学计量比钨酸锌红色荧光粉,化学式表示为Zn(WO4)x:0.05Eu

【技术实现步骤摘要】
一种非化学计量比的钨酸锌红色荧光粉及其制备方法
本专利技术属于稀土发光材料制备领域,具体涉及非化学计量比的钨酸锌红色荧光粉及其制备方法。
技术介绍
近年来,钨酸锌由于具有高量子产率、高折射率、高X射线吸收系数、物理化学性能稳定、衰减时间短等优异的性能,它在闪烁体、光纤、FED、LED、光催化材料方面都被认为具有很好的应用前景。钨酸锌是一种典型的自激活发光材料。它的光学性能稳定,且本征发射光谱较宽(最强峰在465nm左右),可覆盖可见光的大部分区域。当掺杂进去稀土离子后,钨酸根基团可以将吸收的能量传递给稀土离子,从而增强其发光,所以它被认为是很好的发光材料基质。目前商用的荧光粉是将蓝光LED芯片激发的YAG:Ce荧光粉组合得到白光,然而这种荧光粉由于缺少红光成分,导致显色指数较差。此外,用近紫外或蓝光LED激发红、绿、蓝荧光粉合成白光是一种更有前景的方法,但是目前相对于蓝绿荧光粉而言,红色荧光的效率、性能方面还存在一些缺陷,因此研究一种性能优异的红色荧光粉是一个迫切需要解决的问题。镧系稀土Eu3+离子f-f跃迁发射光谱呈线状谱,色彩纯正,并且4f层电子处于内壳层,被5s25p6所屏蔽,基质的影响很小。当稀土Eu3+掺杂所取代的基质晶格位置偏离中心对称时,红色发射的电偶极5D0→7F2跃迁将会有较大的强度,从而可以获得所需的红色荧光粉。然而目前对稀土Eu3+离子掺杂ZnWO4的研究大多集中在通过能量传递(再吸收、共振传递)、电荷补偿、形貌结构控制方面去改善发光性能。例如Zhao等通过水热法制备了ZnWO4:Eu3+,Sm3+纳米棒,通过Sm3+将能量传递给Eu3+从而增强Eu3+的5D0→7F2发射强度。Chen等通过微波辅助水热法制备了Li+和Eu3+共掺杂ZnWO4,通过Li+的电荷补偿从而增强其发射强度。Yan等使用KNO3作为助熔剂,通过熔盐法制备了ZnWO4:Eu3+纳米微粒,发现剩余的杂质熔盐会在材料体内产生缺陷,这种缺陷反而会增强其发光强度。但是目前的研究对于材料发光性能的改善还远远不够。众所周知,具有缺陷的WO3具有和贵金属一样的LSPR效应,可以极大增强荧光材料的荧光强度,而且目前对于通过改变钨酸锌基质的化学计量比,从而去生成钨酸锌与三氧化钨的混合物提高发光性能的研究还未曾报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的问题,提供一种非化学计量比的钨酸锌红色荧光粉及其制备方法,所制备的荧光粉发光性能优异,制备工艺简单,成本低。为了达到上述目的,本专利技术采用如下的技术方案:一种非化学计量比钨酸锌红色荧光粉,所述荧光粉的化学式为Zn(WO4)x:0.05Eu3+,其中,n(Zn2++Eu3+):n(WO42-)=1:x,x=1~11。当x=1,ZnWO4:0.05Eu3+是单斜ZnWO4相,空间结构群为P2/c;当1<x≤7,生成的Zn(WO4)x:0.05Eu3+物质是一种混合相,所述混合相包括单斜相ZnWO4、立方相WO3·0.5H2O以及单斜相WO3;其中WO3·0.5H2O的空间结构群为Fd-3m,WO3空间结构群为P21/n;当7<x≤11,物相包括立方相WO3·0.5H2O和单斜相ZnWO4。当1≤x≤3时,产物的组织形貌为长20~40nm,直径为10~20nm的纳米棒;当3<x≤7,产物的组织形貌为纳米棒和二维片状结构,二维片状结构的长和宽为100~200nm,厚度为5~10nm,并且存在缺陷;当7<x≤11,产物的组织形貌为团聚的块状结构。本专利技术的另一个方案为一种非化学计量比钨酸锌红色荧光粉的制备方法,包括以下步骤:步骤1,称取Zn(NO3)2·6H2O,并且将其溶解于蒸馏水中,然后加入Eu(NO3)3溶液搅拌混合均匀,得到混合溶液A,称取Na2WO4·2H2O溶解于蒸馏水中,搅拌混合均匀,得到混合溶液B;步骤2,搅拌条件下,将步骤1所得混合溶液A和混合溶液B混合均匀,得到混合溶液C;步骤3,调节步骤2所得混合溶液C的pH值至呈酸性,得到前驱体溶液D;步骤4,将步骤3中前驱体溶液D进行水热反应结晶生成沉淀物,然后自然冷却至室温;步骤5,将步骤4得到的沉淀物进行离心洗涤并且干燥,得到非化学计量比钨酸锌红色荧光粉。步骤1中搅拌10~20min得到混合溶液A,搅拌20~30min得到混合溶液B。步骤1中Eu(NO3)3溶液的浓度为0.1mol/L,锌盐溶液Zn(NO3)2的浓度为0.19mol/L,钨盐溶液Na2WO4的浓度为0.2mol/L~2.2mol/L,混合溶液C中Zn(NO3)2·6H2O、Eu(NO3)3、Na2WO4·2H2O的摩尔比为0.95:0.05:x,其中x=1~11。步骤2中是将混合溶液B在搅拌下逐滴加入到混合溶液A中。步骤3中将混合前驱体溶液C搅拌40~60min,用氨水和硝酸调节溶液pH=5.8~6.1。步骤4中,将混合前驱体溶液D转移到聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中密封反应,体积填充度为80%,水热温度为180℃~185℃,反应时间为12h~13h。步骤5中离心分离是在转速为10000r/min的条件下离心分离3~4min;用水和乙醇交叉连续洗涤;然后在干燥箱中65℃~75℃下干燥10h~12h。与现有技术相比,本专利技术具有以下有益的技术效果:本专利技术以NaWO4·2H2O,Eu2O3,Zn(NO3)2·6H2O为原料,采取水热法制备了一种非化学计量比钨酸锌红色荧光粉,可操作性强,工艺流程简便,成本低,并且所制备出来的荧光粉发光性能优异,通过改变n(Zn2++Eu3+):n(WO42-)的化学计量比,使得荧光粉的发光强度得到大幅度增强,并且当n(Zn2++Eu3+):n(WO42-)=1:7,Eu3+的掺杂量为5%时,在394nm近紫外光的激发下,所制备的荧光粉比ZnWO4:Eu3+荧光粉的发光强度提高4.67倍,增强效果显著;在466nm蓝光的激发下,比ZnWO4:Eu3+荧光粉的发光强度提高7.36倍,增强效果更加显著;而且所制备的荧光粉可适用于近紫外和蓝光芯片激发的LED灯用荧光粉;所以当引入非化学计量比钨酸锌红色荧光粉,对荧光粉的研究和生产具有重要的意义。附图说明图1是实施例中Zn(WO4)x:0.05Eu3+荧光粉的XRD图谱,其中x=1~11。图2是实施例中ZnWO4:0.05Eu3+和Zn(WO4)7:0.05Eu3+荧光粉在监测波长为617nm下的激发光谱图。图3是实施例中Zn(WO4)x:0.05Eu3+荧光粉分别在394nm波长激发下的发射光谱图,其中x=1~11。图4是实施例中Zn(WO4)x:0.05Eu3+荧光粉分别在466nm波长激发下的发射光谱图,其中x=1~11。图5是实施例4中Zn(WO4)x:0.05Eu3+荧光粉的SEM图,其中x=1~11。图6是实施例1中ZnWO4:0.05Eu3+荧光粉的TEM图。图7是实施例4中Zn(WO4)7:0.05Eu3+荧光粉的TEM图。具体实施方式下面结合具体实施例以及附图对本专利技术进行详细阐述。本专利技术公开了一种非化学计量比钨酸锌红色荧光粉,所述荧光粉的化学式表示为Zn(WO4)x:Eu3+,其中,Eu3+的掺杂量为5%,n(Zn2++Eu3+):n本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种非化学计量比钨酸锌红色荧光粉,其特征在于,所述荧光粉的化学式为Zn(WO4)x:0.05Eu

【技术特征摘要】
1.一种非化学计量比钨酸锌红色荧光粉,其特征在于,所述荧光粉的化学式为Zn(WO4)x:0.05Eu3+,其中,n(Zn2++Eu3+):n(WO42-)=1:x,x=1~11。2.根据权利要求1所述的一种非化学计量比钨酸锌红色荧光粉,其特征在于,当x=1,ZnWO4:0.05Eu3+是单斜ZnWO4相,空间结构群为P2/c;当1<x≤7,生成的Zn(WO4)x:0.05Eu3+物质是一种混合相,所述混合相包括单斜相ZnWO4、立方相WO3·0.5H2O以及单斜相WO3;其中WO3·0.5H2O的空间结构群为Fd-3m,WO3空间结构群为P21/n;当7<x≤11,物相包括立方相WO3·0.5H2O和单斜相ZnWO4。3.根据权利要求2所述的一种非化学计量比钨酸锌红色荧光粉,其特征在于,当1≤x≤3时,产物的组织形貌为长20~40nm,直径为10~20nm的纳米棒;当3<x≤7,产物的组织形貌为纳米棒和二维片状结构,二维片状结构的长和宽为100~200nm,厚度为5~10nm,并且存在缺陷;当7<x≤11,产物的组织形貌为团聚的块状结构。4.一种非化学计量比钨酸锌红色荧光粉的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1,称取Zn(NO3)2·6H2O,并且将其溶解于蒸馏水中,然后加入Eu(NO3)3溶液搅拌混合均匀,得到混合溶液A,称取Na2WO4·2H2O溶解于蒸馏水中,搅拌混合均匀,得到混合溶液B;步骤2,搅拌条件下,将步骤1所得混合溶液A和混合溶液B混合均匀,得到混合溶液C;步骤3,调节步骤2所得混合溶液C的pH值至呈酸性,得到前驱体溶液D;步骤4,将步骤3中前驱体溶液D进...

【专利技术属性】
技术研发人员:刘运白少杰刘丁菡王凯王蓉朱毅叶森
申请(专利权)人:陕西科技大学
类型:发明
国别省市:陕西,61

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