铕掺杂钛酸钙纳米方块荧光粉及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铕掺杂钛酸钙纳米方块荧光粉及其制备方法。方块荧光粉为其边长为245～815nm的方块状铕掺杂钛酸钙；制备方法为先将钛酸丁酯、乙醇和水混合形成钛酸丁酯的乙醇水悬浊液，再将硝酸钙四水合物、硝酸铕(III)六水合物和乙醇混合，得到混合溶液，之后，先将碱、乙醇和水混合，得到碱的乙醇水溶液，再依次将混合溶液滴入钛酸丁酯的乙醇水悬浊液中后搅拌，得到中间悬浊液，将碱的乙醇水溶液滴入中间悬浊液中后搅拌，得到前驱白色悬浊液，最后，先将前驱白色悬浊液置于180～220℃下密闭反应，再对冷却后的反应液进行固液分离、洗涤和干燥的处理，制得目的产物。它的受激发光性能得到了有效的提升，极易于广泛地商业化用作白光LED的荧光材料。

【技术实现步骤摘要】
铕掺杂钛酸钙纳米方块荧光粉及其制备方法
本专利技术涉及一种方块荧光粉及制备方法，尤其是一种铕掺杂钛酸钙纳米方块荧光粉及其制备方法。
技术介绍
白光LED被誉为新一代的绿色照明光源，相对于传统的白炽灯、荧光灯等具有许多优势，如发热量小、节能省电、发光效率高、寿命长、体积小、环保等。除了应用在照明领域，白光LED应用领域还包括LCD背光源——汽车、音响仪表、手机背光板等以及交通信号灯、标志灯、信息显示屏等。白光LED实现的主要方式之一是通过单一的LED芯片与荧光材料组合后发出白光，荧光材料部分或者全部吸收LED发出的短波长的光后，发出可见光，最后复合形成白光。具有优异的光学、电学、热学和机械性能的钛酸钙，在常温下的物理化学性能非常稳定；当将其作为基质材料，将稀土离子掺入Ga位获得荧光粉后，其具有很高的能量传递效率，是一种潜在的可用于白光LED的荧光材料。人们为了获得这种荧光材料，作了一些有益的尝试和努力，如题为“StructuralandphotoluminescencestudiesofredemittingCaTiO3:Eu3+perovskitenanophosphorsforlightingapplications.”，JMaterSci-MaterEl2016,27(10),10371-10381(“基于照明应用的钙钛矿型CaTiO3:Eu3+红色发光纳米荧光粉的结构和发光性能研究”，《电子材料科学》2016年第27卷第10期10371～10381页)的文章。该文中提及的产物为铕掺杂钛酸钙，其化学通式为Ca1-xTiO3:xEu(0.01≤x≤0.10)、形貌为尺寸分布于70～170nm的不规则的颗粒状，其最佳激发峰位在397nm、最佳发射峰位为619nm；制备方法为先将钛酸异丙酯、碳酸钙、乙酸、水和乙酸铕通过化学共沉淀法获得沉淀物，再将清洗后的沉淀物历经干燥、1000℃的热处理合成产物。这种产物虽可用作受激发出红光，以用来与LED芯片发出的光组合后发出白光的荧光材料，却和其制备方法都存在着不足之处，首先，产物的纯度不高，含有碳酸盐的杂相，杂相的存在一般会影响能量在基质晶格中的传递从而对其荧光性能有着较显著的抑制作用；其次，尺寸分布不均一的颗粒状产物表面的缺陷较多，产物的晶格的完整性不好，也会对其发光效率产生一定影响；再次，制备方法除不能获得纯度高、晶格完整的产物之外，还有着热处理的温度过高而导致耗能之缺陷。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种纯度高、晶格完整的铕掺杂钛酸钙纳米方块荧光粉。本专利技术要解决的另一个技术问题为提供一种上述铕掺杂钛酸钙纳米方块荧光粉的制备方法。为解决本专利技术的技术问题，所采用的技术方案为：铕掺杂钛酸钙纳米方块荧光粉由铕掺杂钛酸钙纳米颗粒组成，特别是，所述铕掺杂钛酸钙纳米颗粒为方块状，所述方块状铕掺杂钛酸钙的方块边长为245～815nm。为解决本专利技术的另一个技术问题，所采用的另一个技术方案为：上述铕掺杂钛酸钙纳米方块荧光粉的制备方法包括溶剂热法，特别是主要步骤如下：步骤1，先按照钛酸丁酯(C16H36O4Ti)、乙醇和水的体积比为0.62～0.82:13～17:1～8的比例，将钛酸丁酯和乙醇搅拌混合后，向其中逐滴加入水并搅拌形成钛酸丁酯的乙醇水悬浊液，再按照硝酸钙四水合物(Ca(NO3)2·4H2O)、硝酸铕(III)六水合物(Eu(NO3)3·6H2O)和乙醇的重量比为0.34～0.54：0.052～0.072：10～14的比例将三者混合，得到混合溶液；步骤2，先按照碱、乙醇和水的重量比为0.4～0.6：10.2～12.2：1的比例将三者混合，得到碱的乙醇水溶液，再按照钛酸丁酯的乙醇水悬浊液、混合溶液和碱的乙醇水溶液的体积比为1～1.4：0.8～1.2：0.8～1.2的比例，依次将混合溶液逐滴加入钛酸丁酯的乙醇水悬浊液中后，搅拌至少1.5h，得到中间悬浊液，将碱的乙醇水溶液逐滴加入中间悬浊液中后，搅拌至少2h，得到前驱白色悬浊液；步骤3，先将前驱白色悬浊液置于180～220℃下密闭反应至少6h，得到反应液，再对冷却后的反应液依次进行固液分离、洗涤和干燥的处理，制得铕掺杂钛酸钙纳米方块荧光粉。作为铕掺杂钛酸钙纳米方块荧光粉的制备方法的进一步改进：优选地，水为去离子水，或蒸馏水。优选地，碱为氢氧化钠，或氢氧化钾。优选地，固液分离处理为离心分离，其转速为5000～8000r/min、时间为2～6min。优选地，洗涤处理为使用乙醇和去离子水对分离得到的固态物进行3～5次的交替清洗，清洗时分离固态物为离心分离。优选地，干燥处理为将清洗后的固态物置于50～70℃下烘5～7h。相对于现有技术的有益效果是：其一，对制得的目的产物分别使用扫描电镜、X射线衍射仪和荧光光谱仪进行表征，由其结果可知，目的产物的形貌为方块状，其方块的边长为245～815nm；成分为铕掺杂钛酸钙，其化学通式为Ca1-xTiO3:xEu(0.01≤x≤0.11)；最佳激发峰位于395nm、最佳发射峰位于615nm。这种由方块状铕掺杂钛酸钙组成的目的产物，既由于铕掺杂钛酸钙为方块状，而使其不仅结晶性好、表面光滑，且晶格缺陷少，极利于荧光强度的增强，同时也有着分散性好，不易团聚的优势；又因铕掺杂钛酸钙自身的受激荧光特质；还由于铕掺杂钛酸钙中不含杂相；从而使目的产物的受激发光性能得到了有效的提升。其二，制备方法科学、高效。不仅制得了纯度高、晶格完整的目的产物——铕掺杂钛酸钙纳米方块荧光粉；还使其具有了更高的受激发光性能；更有着得到的目的产物仅为纯相的铕掺杂钛酸钙，以及反应的温度低——节能，从而易于工业化规模生产的特点；进而使目的产物极易于广泛地商业化用作白光LED的荧光材料。附图说明图1是对制备方法制得的目的产物使用扫描电镜(SEM)进行表征的结果之一。SEM图像显示出目的产物为分散性很好的方块状。图2是对制得的目的产物使用X射线衍射(XRD)仪进行表征的结果之一。其中，XRD谱图的底部曲线为正交相钛酸钙的XRD标准谱线、上部曲线为目的产物的谱线；该XRD谱图表明目的产物为正交相钛酸钙，没有杂质相，并且稀土离子的掺杂没有对晶相产生明显的影响。图3是对制得的目的产物使用稳态寿命荧光光谱仪进行表征的结果之一。荧光光谱图中的谱线表明，目的产物的最佳激发波长位于395nm处、最佳发射波长位于615nm处，由其可知，目的产物能被紫光高效地激发而发出红光。结合图2可知，目的产物的成分为其化学通式为Ca1-xTiO3:xEu(0.01≤x≤0.11)的铕掺杂钛酸钙。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的优选方式作进一步详细的描述。首先从市场购得或自行制得：钛酸丁酯；乙醇；作为水的去离子水和蒸馏水；硝酸钙四水合物；硝酸铕(III)六水合物；作为碱的氢氧化钠和氢氧化钾。接着，实施例1制备的具体步骤为：步骤1，先按照钛酸丁酯、乙醇和水的体积比为0.62:17:1的比例，将钛酸丁酯和乙醇搅拌混合后，向其中逐滴加入水并搅拌形成钛酸丁酯的乙醇水悬浊液；其中，水为去离子水(或蒸馏水)。再按照硝酸钙四水合物、硝酸铕(III)六水合物和乙醇的重量比为0.34：0.072：10的比例将三者混合，得到混合溶液。步骤2，先本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铕掺杂钛酸钙纳米方块荧光粉，由铕掺杂钛酸钙纳米颗粒组成，其特征在于：所述铕掺杂钛酸钙纳米颗粒为方块状，所述方块状铕掺杂钛酸钙的方块边长为245～815nm。

【技术特征摘要】
1.一种铕掺杂钛酸钙纳米方块荧光粉，由铕掺杂钛酸钙纳米颗粒组成，其特征在于：所述铕掺杂钛酸钙纳米颗粒为方块状，所述方块状铕掺杂钛酸钙的方块边长为245～815nm。2.一种权利要求1所述铕掺杂钛酸钙纳米方块荧光粉的制备方法，包括溶剂热法，其特征在于主要步骤如下：步骤1，先按照钛酸丁酯、乙醇和水的体积比为0.62～0.82:13～17:1～8的比例，将钛酸丁酯和乙醇搅拌混合后，向其中逐滴加入水并搅拌形成钛酸丁酯的乙醇水悬浊液，再按照硝酸钙四水合物、硝酸铕(III)六水合物和乙醇的重量比为0.34～0.54：0.052～0.072：10～14的比例将三者混合，得到混合溶液；步骤2，先按照碱、乙醇和水的重量比为0.4～0.6：10.2～12.2：1的比例将三者混合，得到碱的乙醇水溶液，再按照钛酸丁酯的乙醇水悬浊液、混合溶液和碱的乙醇水溶液的体积比为1～1.4：0.8～1.2：0.8～1.2的比例，依次将混合溶液逐滴加入钛酸丁酯的乙醇水悬浊液中后，搅拌至少1.5h，得到中间悬...

【专利技术属性】
技术研发人员：李广海，周尚，豆帆，朱洪维，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，烟台希尔德新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34