掺杂金属纳米粒子的镓酸盐发光材料及制备方法技术

本发明专利技术属于发光材料领域，其公开了一种掺杂金属纳米粒子的镓酸盐发光材料及其制备方法；该发光材料的化学通式为(Ln1-xBix)3GaO6:My，其中，M为Ag、Au、Pt、Pd、Cu金属纳米粒子中的至少一种，Ln为Y、Gd中的一种，x的取值范围为0<x≤0.05，y为M与(Ln1-xBix)3GaO6的摩尔之比，y的取值范围为0＜y≤1×10-2。本发明专利技术的掺杂金属纳米粒子的镓酸盐发光材料中，引入了M金属粒子，使镓酸盐发光材料在同样激发条件下的发光效率得到极大的提高，并且发射光的波长没有改变，受激发后发射出光的色纯度和亮度均较高，可以应用于场发射器件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发光材料领域，尤其涉及一种掺杂金属纳米粒子的镓酸盐发光材料及 制备方法。
技术介绍
场发射显示（FED)是一种很有发展潜力的平板显示技术。场发射显示器件的工作 电压比阴极射线管（CRT)的工作电压低，通常小于5kV，而工作电流密度却相对较大，一 般在10?100 μ Α μπΓ2。因此，对用于场发射显示的发光粉的要求更高，如要具有更好的 色品度、在低电压下的发光效率较高以及在高电流密度下无亮度饱和现象等。目前，对场 发射显示发光粉的研究主要集中在两个方面：一是利用并改进已有的阴极射线管发光粉； 二是寻找新的发光材料。已商用的阴极射线发光粉以硫化物为主，当将其用来制作场发射 显示屏时，由于其中的硫会与阴极中微量钥、硅或锗等发生反应，从而减弱了其电子发射， 进而影响整个器件的性能。在发光材料应用领域存在着潜在的应用价值。 目前场发射器件所采用的荧光材料中有一类氧化物系列荧光粉，其中的镓酸盐发 光材料，掺杂稀土离子发光，具有稳定性能好的特点，但是，现有技术中制备的镓酸盐发光 材料发光效率不高，限制了其在照明和显示领域的应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题在于提供一种发光效率较高、可用于场发射的掺杂金属纳 米粒子的镓酸盐发光材料。 本专利技术的技术方案如下： -种掺杂金属纳米粒子的镓酸盐发光材料，其化学通式为：(Lni_ xBix)3Ga06:My，其 中，Μ为掺杂金属纳米粒子，选自Ag、Au、Pt、Pd、Cu金属纳米粒子中的至少一种，Ln为Y、 Gd中的一种，X为Bi原子取代Ln原子的摩尔数，X的取值范围为0〈x彡0.05, y为Μ与 (Lni_xBix)3Ga06的摩尔之比，y的取值范围为0 < y < 1Χ10_2。 所述掺杂金属纳米粒子的镓酸盐发光材料，优选，X的取值范围为 0· 001彡X彡0· 01，y的取值范围为1 X 1〇-5彡y彡5Χ ΚΓ3。 本专利技术还涉及一种掺杂金属纳米粒子的镓酸盐发光材料的制备方法，包括如下步 骤： 将Μ的盐溶液、起分散作用的助剂和还原剂混合反应后，制得Μ纳米粒子胶体溶 液； 按照（LrVxBilGaOe:]^中的各元素化学计量比，量取Ln、Ga和Bi盐的乙醇水溶 液，再量取所述Μ纳米粒子胶体溶液，然后加入柠檬酸络合剂和聚乙二醇表面活性剂，于 60?80°C搅拌2?6h，得到前驱体溶胶；其中，柠檬酸与Ln、Ga、Bi总金属离子之和的摩尔 比为1?5:1 ;聚乙二醇的浓度为0. 05?0. 20g/mL ; 将前驱体溶胶于70?150°C干燥6?20h，使溶剂挥发，得到干凝胶，研磨干凝胶， 将研磨粉体放于马弗炉中在空气中于600?1000°C预烧1?8小时，冷却后再研磨预烧样 品，然后再将预烧样品粉末于1200?1500° C煅烧12?48h，冷却至室温、研磨，即得到化 学通式为（Lni_xBix)3Ga06:M y的掺杂金属纳米粒子的镓酸盐发光材料； 上述步骤中，Μ为掺杂金属纳米粒子，选自Ag、Au、Pt、Pd、Cu金属纳米粒子中 的至少一种，Ln为Y、Gd中的一种，x为Bi原子取代Ln原子的摩尔数，x的取值范围 为0〈x彡0.05, y为Μ与（Lni_xBix)3Ga06的摩尔之比，y的取值范围为0<y< 1X10_2; (LnhBiJsGaO^My中的冒号：表不掺杂。 所述掺杂金属纳米粒子的镓酸盐发光材料的制备方法，优选，所述还原剂为水合 肼、抗坏血酸、柠檬酸钠或硼氢化钠中的至少一种，所述还原剂与Μ的摩尔比为0. 5:1? 10:1 ;实际使用中，还原剂需要配置成水溶液，其浓度为lXl(T4mol/L?lmol/L;助剂为 聚乙烯砒咯烷酮、柠檬酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠 中的至少一种，助剂的添加量在最终得到的Μ纳米粒子胶体中的含量为1 X l(T4g/mL? 5 X10 2g/mL。 所述掺杂金属纳米粒子的镓酸盐发光材料的制备方法，优选，Μ的盐溶液、助剂和 还原剂混合反应的时间为10?45min。 所述掺杂金属纳米粒子的镓酸盐发光材料的制备方法，优选，所述聚乙二醇的分 子量为100-20000,表示为聚乙二醇100-20000,下同，更优选，所述聚乙二醇的分子量为 2000-10000 ;聚乙二醇为表面活性剂，聚乙二醇的浓度为0. 05?0. 20g/mL。 所述掺杂金属纳米粒子的镓酸盐发光材料的制备方法，其中，Ln和Ga盐为各自对 应的硝酸盐或乙酸盐；Bi盐为对应的硝酸盐。 Ln、Ga和Bi盐各自的乙醇水溶液，是采用以下方法制得： 分别以Ln、Ga的氧化物和碳酸盐为原料，溶于硝酸，再加入体积比为3?8:1的乙 醇和水中，分别得到的Ln、Ga盐的乙醇水溶液；或者分别以Ln、Ga的乙酸盐、硝酸盐为原料， 溶于体积比为3?8:1的乙醇和水中，分别得到的Ln、Ga盐的乙醇水溶液；以及 以Bi的氧化物盐为原料，溶于硝酸，再加入体积比为3?8:1的乙醇和水中，得到 的Bi盐的乙醇水溶液；或者以Bi的硝酸盐为原料，溶于体积比为3?8:1的乙醇和水中， 得到的Bi盐的乙醇水溶液。 所述掺杂金属纳米粒子的镓酸盐发光材料的制备方法，优选，X的取值范围为 0.001彡X彡0.01，y的取值范围为IX 10_5彡y彡5X10-3。 本专利技术提供的掺杂金属纳米粒子的镓酸盐发光材料的制备方法，采用溶胶凝胶法 制备含有金属纳米粒子的（LnhBgfaO^My发光材料，通过掺杂金属纳米粒子来增强荧光 粉发光。使镓酸盐发光材料在同样激发条件下的发光效率得到极大的提高，并且发射光的 波长没有改变。 在上述掺杂金属纳米粒子的镓酸盐发光材料中，引入了 Μ金属粒子，使镓酸盐发 光材料在同样激发条件下的发光效率得到极大的提高，并且发射光的波长没有改变，受激 发后发射出光的色纯度和亮度均较高，可以应用于场发射器件。 本专利技术的掺杂金属纳米粒子的镓酸盐发光材料的制备方法，工艺步骤少，相对简 单；工艺条件不苛刻，容易达到，成本低；不引入其它杂质，得到的发光材料质量高，可广泛 用于发光材料的制备。 【附图说明】 图1为本专利技术实施例3制得的发光材料与对比例发光材料在加速电压为3KV下的 阴极射线激发下的发光光谱对比图；其中，曲线1是本实施例3制备的掺有金属纳米粒子 Ag的（Gda 995Bi_5)3Ga06, Ag2.5X1(l-4发光材料的发光光谱，曲线2是对比例未掺有金属纳米 粒子Ag的（6(1α 995Β?_5)^06&光材料的发光光谱。 【具体实施方式】 下面结合附图，对本专利技术的较佳实施例作进一步详细说明。 实施例1 溶胶-凝胶法制备3Ga06, PdlxlQ 5 : 含Pd纳米粒子溶胶的制备：称取0. 22mg氯化钯（PdCl2 · 2H20)溶解于10mL的去 离子水中；在磁力搅拌的条件下，将11. Omg柠檬酸钠和4. Omg十二烷基硫酸钠溶解于上述 氯化钯溶液中；称取0. 38mg硼氢化钠溶解于100mL去离子水中，得到浓度为1 X l(T4mol/L 的硼氢化钠溶液；在磁力搅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种掺杂金属纳米粒子的镓酸盐发光材料，其特征在于，其化学通式为：(Ln1‑xBix)3GaO6:My，其中，M为掺杂金属纳米粒子，选自Ag、Au、Pt、Pd、Cu金属纳米粒子中的至少一种，Ln为Y、Gd中的一种，x为Bi原子取代Ln原子的摩尔数，x的取值范围为0<x≤0.05，y为M与(Ln1‑xBix)3GaO6的摩尔之比，y的取值范围为0＜y≤1×10‑2。

【技术特征摘要】
1. 一种掺杂金属纳米粒子的镓酸盐发光材料，其特征在于，其化学通式为： (Ln^BilGaOj^My，其中，Μ为掺杂金属纳米粒子，选自Ag、Au、Pt、Pd、Cu金属纳米粒子中 的至少一种，Ln为Y、Gd中的一种，x为Bi原子取代Ln原子的摩尔数，x的取值范围为 0〈x彡0· 05, y为Μ与（Lni_xBix)3Ga06的摩尔之比，y的取值范围为0 < y彡1 X 10_2。2. 根据权利要求1所述的掺杂金属纳米粒子的镓酸盐发光材料，其特征在于，X的取值 范围为0.001彡X彡0.01，y的取值范围为1X10_5彡y彡5ΧΚΓ3。3. -种掺杂金属纳米粒子的镓酸盐发光材料的制备方法，其特征在于，包括如下步 骤： 将含Μ的盐溶液、起分散作用的助剂和还原剂混合反应后，制得Μ纳米粒子胶体溶液； 按照（Lni_xBix)3Ga06:M y中的各元素化学计量比，量取Ln、Ga和Bi盐的乙醇水溶液， 再量取所述Μ纳米粒子胶体溶液，然后加入柠檬酸络合剂和聚乙二醇表面活性剂，于60? 80°C搅拌2?6h，得到前驱体溶胶；其中，柠檬酸与Ln、Ga、Bi总金属离子之和的摩尔比为 1?5:1 ;聚乙二醇的浓度为0. 05?0. 20g/mL ; 将前驱体溶胶于70?150°C干燥6?20h，使溶剂挥发，得到干凝胶，研磨干凝胶，将研 磨粉体放于马弗炉中在空气中于600?1000°C预烧1?8小时，冷却后再研磨预烧样品，然 后再将预烧样品粉末于1200?1500° C煅烧12?48h，冷却至室温、研磨，即得到化学通 式为（Lni_xBix)3Ga06:M y的掺杂金属纳米粒子的镓酸盐发光材料； 上述步骤中，Μ为掺杂金属纳米粒子，选自Ag、Au、Pt、Pd、Cu金属纳...

【专利技术属性】
技术研发人员：周明杰，王荣，
申请(专利权)人：海洋王照明科技股份有限公司，深圳市海洋王照明技术有限公司，深圳市海洋王照明工程有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44