一种红色纳米荧光粉及其制备方法技术

本发明专利技术属于发光材料技术领域，具体涉及一种红光纳米荧光粉及其制备方法。本发明专利技术从分子结构设计的角度出发，首先采用有机合成的方法得到具有两亲性长链结构的有机功能分子配体，然后采用液相反应法将其与稀土离子配位得到两亲性稀土配合物前驱体，再通过热解方法得到形貌可控、化学及热力学性质稳定、紫外及近紫外激发的Ｇｄ↓［ｘ］Ｙ↓［２－ｘ］Ｏ↓［３］：Ｅｕ↑［３＋］红色纳米荧光粉。本发明专利技术方法的可操作性强，重现性好，所得产品质量稳定，形貌规整，能够使晶粒粒径控制在８０ｎｍ范围内。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于发光材料
，具体涉及一种红光纳米荧光粉及其制备方法。
技术介绍
材料的性能与其尺寸结构有密切的关系，特殊形态结构的研究，有助于优异性能的新材料的设计与开发。因此，对材料微观结构的研究并探索合成新颖的结构引起了人们极大的兴趣。控制稀土氧化物的微观结构可以改善材料的性能，并且随着对晶体成核和生长过程的更深理解，人们越来越注重于通过对前驱体的设计和组装来合成具有良好性能的材料。两亲性分子是含有亲水性的极性头部和疏水性的脂肪尾部的分子，具有独特的自组装性能，其溶液在适当的组成和温度条件下通过自组装形成各种形状的超分子有序聚集体—胶束。两亲性分子兼具高分子的增黏性和低分子的表面活性，可以作为分子表面活性剂使用，其两亲性特性维持了结构的稳定性。当两亲性分子的疏水性和亲水性之间拥有一个微妙的平衡时，一个小小的端基不但可以调节结构的微观自组装行为，也可以通过调节其自发物理凝胶化来影响软物质宏观的凝聚态行为。另一方面，稀土荧光材料在显示器、防伪标识等许多领域具有广泛的用途。近年来，随着现代伪造技术的日益泛滥，简单的荧光图像防伪很容易被仿制，已经达不到保护产品的目的，而可控制备的纳米荧光材料则以其均一的尺寸、形貌和微结构提供了微观层次的高级防伪手段。另外，随着显示器技术的不断发展，尤其是各种新型平板显示器(如场发射显示器、等离子显示器)的出现，为了获得更高的显示清晰度，提高图像分辨率，降低显示器工作电压，不仅要求发光材料表现出更强的荧光性能，而且要求荧光颗粒本身具有规则均一的形貌。因此，具有窄尺寸分布的规整形貌的纳米荧光颗粒成为符合要求的重要潜在材料。GdxY2-xO3:Eu3+材料是最常用的稀土激活的红色荧光粉，稳定性高，且具有优良的发光效率，发光亮度，色纯度和光衰等特性，已广泛应用于阴极射线管(CRT)，彩色投影电视，照明用高显色性荧光灯和三基色节能荧光灯等领域。少量Gd3+的加入可以有效起到改善晶格、提高结晶度的作用，从而使纳米颗粒的荧光强度得到有效增强。而钇价格比较便宜，与钆成一定配比掺入可以减少最大荧光强度所需的价格较贵的Gd3+用量，有利于降低成本。并且，有关实验表明具有纳米复合荧光材料GdxY2-xO3:Eu3+具有比单一的Y2O3:Eu3+或Gd2O3:Eu3+材料更强的荧光发射.因此，形貌可控的GdxY2-xO3:Eu3+纳米荧光材料是符合要求的重要潜在材料。-->当前新型荧光粉制备方法的开发成为众多科技研究者的追逐目标。但目前尚未见通过采用两亲性结构的前驱体可控制备GdxY2-xO3:Eu3+红色荧光材料的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种发光效率高、使用寿命长、化学性能稳定、紫外及近紫外激发的红色纳米荧光粉及其制备方法。本专利技术提出的红色荧光粉，其化学式为GdxY2-xO3:Eu3+，其中，x为0.2、0.6、1.0、1.4或1.8，该荧光粉形貌规整，排布均匀，平均粒径在80nm以下。本专利技术提出的红色纳米荧光粉的制备方法，具体步骤如下：(1)有机配体的制备：以酸酐类有机分子与长链基团为原料，在110-115℃油浴温度下回流15-16小时，所得产物用正己烷重结晶，得到白色粉末，即为具有两亲性的长链有机功能分子，作为配体；其中：酸酐类有机分子与长链基团物质的量的配比为1∶1；(2)前驱体的制备：将稀土氧化物氧化钇Y2O3、氧化钆Gd2O3和氧化铕Eu2O3分别通过浓硝酸处理，得到相应水合硝酸盐化合物Y(NO3)3·6H2O、Gd(NO3)3·6H2O和Eu(NO3)3·6H2O，然后依次加入到步骤(1)所得两亲性有机功能配体的乙醇溶液中，调节溶液的pH值为7-8，搅拌，待溶液均匀后，蒸干溶剂，得到粘稠干燥的两亲性稀土有机前驱体；Gd(NO3)3·6H2O、Y(NO3)3·6H2O和Eu(NO3)3·6H2O的摩尔比为1∶9∶0.5--9∶1∶0.5；(3)将步骤(2)所得的两亲性稀土有机前驱体经过高温热解处理，即得所需产品；其中，所述酸杆类有机分子为顺丁烯二酸酐，所述长链基团为十八醇。本专利技术中，步骤(1)中所述酸酐类有机分子有顺丁烯二酸酐或邻苯二甲酸酐等。本专利技术中，步骤(1)中所述长链基团可以使用十六醇、十八醇、二十醇或二十二醇等，优选十八醇。本专利技术中，步骤(2)中所述pH值调节剂为NaCO3溶液。本专利技术中，步骤(2)中所述搅拌时间为1.2-2小时，蒸干溶剂的温度为80-85℃。本专利技术中，步骤(3)中所述高温热解温度为900-1100℃，热解时间为2.5-3.5小时。本专利技术中，步骤(1)中所得单酯用正己烷重结晶2-3次，目的是为了除去杂质。本专利技术中，步骤(2)选用步骤(1)所得酸酐类的单酯与稀土离子配位得到两亲性稀土有机前驱体。主要分为两个部分：首先将稀土氧化物Y2O3，Gd2O3，Eu2O3，通过浓硝酸处理得到相应水合硝酸盐化合物Y(NO3)3·6H2O，Gd(NO3)3·6H2O和Eu(NO3)3·6H2O；然后将这三种稀土硝酸盐化合物的乙醇溶液依次加入到步骤(1)所得两亲性有机功能配-->体的乙醇溶液中，配位得到两亲性稀土有机前驱体。步骤(2)涉及到选用两亲性酸酐类单酯稀土有机功能分子作为前驱体，是因为此前驱体的两亲性特性对所得荧光粉材料的微观结构和发光性能有较好的调控作用。本专利技术中，pH值对反应速度和产率有较大的影响，加入NaCO3溶液不但可以中和多余的酸，且弱碱条件有利于反应进行。本专利技术中，乙醇的沸点为78.5℃，所以在80℃左右蒸发溶剂。本专利技术中，步骤(3)涉及的高温热解，目的是为了除去体系中有机成分及其它杂质，得到自成微粒体系的发光材料。由本专利技术方法生产的GdxY2-xO3:Eu3+荧光粉材料吸光强度大且转化率高，微观形貌规整，粒径分布均匀且粒径被有效控制在80nm之内；另外，其分散性良好。最后，本专利技术方法的可操作性强，重现性好，且所得产品质量稳定。附图说明图1是本专利技术实施例3所得GdxY2-xO3:Eu3+纳米荧光粉的X射线衍射图谱。图2是本专利技术实施例3所得GdxY2-xO3:Eu3+纳米荧光粉的扫描电子显微镜图。图3是本专利技术实施例3所得GdxY2-xO3:Eu3+纳米荧光粉的透射电子显微镜图。图4是本专利技术实施例3所得GdxY2-xO3:Eu3+纳米荧光粉的紫外漫反射谱图。图5是本专利技术实施例3所得GdxY2-xO3:Eu3+纳米荧光粉激发光谱。图6是本专利技术实施例3所得GdxY2-xO3:Eu3+纳米荧光粉发射光谱。具体实施方式本专利技术下面将通过参考实施例进行更详细的描述，但本专利技术的保护范围并不限于这些实施例。本专利技术实施例中的原料购自上海国药集团，均为分析纯。实施例1分别称取20mmol(约1.96g)顺丁烯二酸酐与等物质的量的十八醇(约5.41g)，置于圆底烧瓶中，调节油浴温度在110-115℃之间，回流16小时，产物用正己烷重结晶2-3次，得到白色粉末，即为顺丁烯二酸酐十八醇单酯(MAO)。取稍过量的MAO(3.1mmol)加入到95％乙醇溶液中，待溶解后用NaCO3溶液调节pH值到7-8，然后向其中缓慢加入Gd(NO3)3·6H2O(0.1mmol)，Y(NO3)3·6H2O(0.9mmol)和Eu(NO3)3·6H2O(0.05mmol)(nGd本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种红色荧光粉，其特征在于该荧光粉化学式为Ｇｄ↓［ｘ］Ｙ↓［２－ｘ］Ｏ↓［３］：Ｅｕ↑［３＋］，其中，ｘ为０．２、０．６、１．０、１．４或１．８，该荧光粉形貌规整，排布均匀，平均粒径在８０ｎｍ以下。

【技术特征摘要】
1.一种红色荧光粉，其特征在于该荧光粉化学式为GdxY2-xO3:Eu3+，其中，x为0.2、0.6、1.0、1.4或1.8，该荧光粉形貌规整，排布均匀，平均粒径在80nm以下。2.一种如权利要求1所述的红色纳米荧光粉的制备方法，其特征在于具体步骤如下：(1)有机配体的制备：以酸酐类有机分子与长链基团为原料，在110-115℃油浴温度下回流15-16小时，所得产物用正己烷重结晶，得到白色粉末，即为具有两亲性的长链有机功能分子，作为配体；其中：酸酐类有机分子与长链基团物质的量的配比为1∶1；(2)前驱体的制备：将稀土氧化物氧化钇Y2O3、氧化钆Gd2O3和氧化铕Eu2O3分别通过浓硝酸处理，得到相应水合硝酸盐化合物Y(NO3)3·6H2O、Gd(NO3)3·6H2O和Eu(NO3)3·6H2O，然后依次加入到步骤(1)所得两亲性有机功能配体的乙醇溶液中，调节溶液的pH值为7-8，搅拌，待溶液均匀后，蒸干溶剂，得到粘稠干燥的两亲性稀土...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱红霞，闫冰，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]