一种纳米氧化物发光材料的制备方法技术

本发明专利技术属于纳米材料技术领域，是纳米氧化物发光材料的制备方法，涉及一种利用模板独特的结构来生产纳米氧化物发光材料的制备方法。本方法的特征在于：首先配制基质氧化物和掺杂氧化物的硝酸盐混合水溶液，量取模板，制备含有硝酸盐的模板混合物，再对硝酸盐模板混合物进行热处理，得到所要制备的纳米氧化物。用本发明专利技术生产出来的纳米材料粒度小，可以小于１０ｎｍ；易控制、尺寸分布均匀；材料晶型好；具有制备方法简单、易于工业化生产、成本低、产率高的优点。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于纳米材料
，具体地说，涉及一类纳米氧化物发光材料的制备方法。
技术介绍
由于氧化物稳定性高，以氧化物为基质材料的纳米氧化物材料，广泛受到人们的关注，其应用比较广泛，制备方法颇多。中国专利公报公开了一些制备纳米材料的新方法。“一种生产纳米材料的方法”(CN 1355138A公开日2002.6.26)公开了一种利用溶胶-凝胶法制备Fe2O3，CuO，ZnO纳米材料的方法，选择Fe2O3，CuO，ZnO中的一种化合物，将其在溶剂中充分混合溶解，经过溶胶、凝胶过程而固化，再经低温热处理，所得的粒子用去离子水或蒸馏水浸泡5次以上，且总浸泡时间不短于40小时，PH≤2时止。“一种高效半导体纳米材料的制备方法及其应用”(CN 1316381A公开日2001.10.10)是将三氯化镓或三氯化铟溶入有机溶剂二甲苯、氯苯或吡啶中，使其浓度达到0.05-0.4摩尔/升；边加热边强烈搅拌，同时加入磷化钠或氮化锂，持续加热搅拌1-4小时，所得粉末抽滤直到水溶液呈中性。“一种制备纳米二氧化钛微粉的方法”(CN 1328962A)公开了一种使二氧化钛在悬浮状态中进行包膜处理制备二氧化钛的方法，它的主要步骤为酸溶、表面活化处理、中和聚沉、洗涤过滤、包膜处理、洗涤过滤和干燥煅烧，在制粉的过程中进行无机表面处理，使无机包覆物的离子通过热扩散渗透到纳米级二氧化钛的晶格中，提高了纳米二氧化钛的分散性和耐候性。Y2O3:Eu3+在荧光照明和显示有着广泛的应用，其量子效率几乎是100％。纳米Y2O3:Eu3+在图象高分辨方面有着潜在的优势，其应用前景看好。近几年来，国内外在研究纳米Y2O3:Eu3+的特性方面投入了大量的人力和物力，而如何制备高效的纳米Y2O3:Eu3+，采取什么样的合成路线，一直是科研工作者努力的方向。目前停留在实验阶段的有燃烧法、水热合法、溶胶凝胶法、化学蒸发合成法、化学共沉淀法、热分解法、高分子网络凝胶法、化学气相沉积法、稀土配合物前驱体法等。但利用这些方法制出的纳米氧化物材料，或是粒径分布均一度差、难以控制，或是技术要求高，或是生产成本高、生产效率低，难以满足工业化生产的需要。在2001年中国纳米技术及应用国际会上，中科院张立德研究员作了题为《我国的纳米材料的应用现状与产业化进展》的报告，强调了纳米科技产业化的重要性。
技术实现思路
本专利技术基于上述需求，针对目前制备掺杂纳米氧化物发光材料方法的不足，通过模板合成，目的是提供一种低成本的，生产方法简单、高效率工业化生产的制备纳米氧化物发光材料的方法。本专利技术采用模板合成法，具体步骤如下步骤一、配制基质氧化物和掺杂氧化物的硝酸盐混合水溶液。将基质氧化物和掺杂氧化物分别溶于热的浓硝酸中，配制1-5M的基质硝酸盐水溶液和0.05-0.1M掺杂硝酸盐水溶液，然后将两种溶液混合均匀，调节PH＝3-5。向混合溶液中加入去离子水稀释，使混合水溶液中基质硝酸盐浓度达到0.1-0.3M。步骤二、制备含有硝酸盐的模板混合物。所制备的模板混合物，硝酸盐摩尔数与模板摩尔数比小于1∶8。将模板和已经制备好的硝酸盐混合水溶液充分作用，然后将湿的粉体模板放置在恒温装置中60-100℃条件下处理5-8小时，如此反复多次，直至所配制溶液与模板作用完毕，得到含有硝酸盐的模板混合物。根据所要求制备纳米的尺寸，控制模板中硝酸盐混合物量即可控制颗粒大小。步骤三、热处理含有硝酸盐的模板混合物。将含有硝酸盐的模板混合物放在恒温加热装置中450-500℃左右处理1-3小时，使硝酸盐分解，得到含有纳米氧化物的模板混合物。为保证分阶段处理硝酸盐和模板，必要时可通入保护气。上述过程反应方程式为 总反应方程式为反应方程式中，A为基质氧化物阳离子元素符号，M为掺杂物阳离子元素符号，n为阳离子A和M的化合价，x为掺杂浓度。步骤四、热解含有纳米氧化物的模板混合物。将含有纳米氧化物的模板混合物在600-800℃恒温加热装置中处理0.5-2小时，使纳米氧化物与模板分离，最终得到所要制备的纳米粉体。热解过程中可通入氧气或鼓入空气，以加速反应。模板的选取可以是各种多孔物质，本专利技术所用模板为碳粉，以下统称模板。使用本方法制备的纳米Y2O3:Eu3+材料的有益效果是纳米Y2O3:Eu3+材料粒度小，可以小于10nm；易控制、尺寸分布均匀；材料晶型好；生产成本低、投资省、产率高。附图说明图1是具体实施方式的实施例中制备的纳米氧化钇铕的X-射线衍射图(XRD)。图1中标的峰全为立方相氧化钇的X-射线衍射峰，根据衍射峰的半高全宽利用Scherrer公式计算粒径为5nm。具体实施例方式实施例以制备1g纳米(Y0.99Eu0.01)2O3为例，纳米Y2O3:1％Eu3+掺杂浓度为1％，掺杂的Eu(NO3)3溶液浓度为总硝酸盐浓度的1％。1)配制基质氧化物和掺杂氧化物的硝酸盐混合水溶液。首先分别在500ml、100ml的容量瓶中配制1.744M硝酸钇和0.088M硝酸铕水溶液。取5ml的1.744M硝酸钇水溶液和1ml的0.088M硝酸铕水溶液置于干净的烧杯内，调节PH＝3-5，加去离子水稀释，使硝酸钇的浓度为0.22M。。2)制备含有硝酸盐的模板混合物，称取4g粉体模板和已经制备好的硝酸盐混合水溶液充分作用，然后放入60-100℃恒温装置中处理5-8小时，如此反复多次，直至所配置溶液与模板作用完毕，得到约含有1g硝酸盐的模板混合物。控制模板与硝酸物量的比例可以控制纳米颗粒尺寸，当硝酸盐摩尔数与模板摩尔数比小于1∶8，尺寸可以小于10nm。3)热处理含硝酸盐的模板混合物。将含有硝酸钇和硝酸铕模板混合物放在恒温加热装置中500℃左右处理1-3小时，得到含有纳米氧化钇铕的模板混合物。必要时可通入保护气，以保证分阶段处理硝酸盐和模板。反应方程式如下 反应方程式 总反应方程式 反应方程式中x为掺杂浓度，这里是1％。4)热解含有纳米氧化物的模板混合物。将含有纳米氧化钇铕的模板混合物在600-800℃恒温加热装置中处理0.5-2小时，使纳米氧化钇铕与模板分离，最终得到所要制备的纳米氧化钇铕粉体。图1中标的峰全为立方相氧化钇的X-射线衍射峰，根据衍射峰的半高全宽利用Scherrer公式计算粒径为5nm。热解过程中可通入氧气或鼓入空气，以加速反应。权利要求1.，其特征在于采用模板合成的方法，具体过程如下1)、将基质氧化物和掺杂氧化物分别溶于热的浓硝酸中，配制1-5M的基质硝酸盐水溶液和0.05-0.1M掺杂硝酸盐水溶液，然后将两种溶液混合均匀，调节PH＝3-5，向混合溶液中加入去离子水稀释，使混合水溶液中基质硝酸盐浓度达到0.1-0.3M；2)、将模板和已经制备好的硝酸盐混合水溶液充分作用，制备模板混合物，所用的量为硝酸盐摩尔数与模板摩尔数比小于1∶8，然后将湿的粉体模板混合物放置在恒温装置中60-100℃条件下处理5-8小时，直至所配置溶液与模板作用完毕，得到含有硝酸盐的模板混合物；3)、将含有硝酸盐的模板混合物放在恒温加热装置中450-500℃左右处理1-3小时，使硝酸盐分解，得到含有纳米氧化物的模板混合物，该过程的反应方程式为总反应方程式为反应方程式中，A为基质氧化物阳离子元素符号，M为掺杂物阳离子元素符号，n为阳离子A和M的化合价，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米氧化物发光材料的制备方法，其特征在于采用模板合成的方法，具体过程如下：１）、将基质氧化物和掺杂氧化物分别溶于热的浓硝酸中，配制１－５Ｍ的基质硝酸盐水溶液和０．０５－０．１Ｍ掺杂硝酸盐水溶液，然后将两种溶液混合均匀，调节ＰＨ＝ ３－５，向混合溶液中加入去离子水稀释，使混合水溶液中基质硝酸盐浓度达到０．１－０．３Ｍ；２）、将模板和已经制备好的硝酸盐混合水溶液充分作用，制备模板混合物，所用的量为硝酸盐摩尔数与模板摩尔数比小于１∶８，然后将湿的粉体模板混合物放置 在恒温装置中６０－１００℃条件下处理５－８小时，直至所配置溶液与模板作用完毕，得到含有硝酸盐的模板混合物；３）、将含有硝酸盐的模板混合物放在恒温加热装置中４５０－５００℃左右处理１－３小时，使硝酸盐分解，得到含有纳米氧化物的模板混合 物，该过程的反应方程式为：４（１－χ）Ａ（ＮＯ↓［３］）↓［ｎ］＝４（１－χ）ＡＯ↓［ｎ／２］＋４ｎ（１－χ）ＮＯ↓［２］＋ｎ（１－χ）Ｏ↓［２］４χＭ（ＮＯ↓［３］）↓［ｎ］＝４χＭＯ↓［ｎ／２］＋４ｎχ．ＮＯ↓［２］＋ｎ χＯ↓［２］总反应方程式为：４（１－χ）Ａ（ＮＯ↓［３］）↓［ｎ］＋４χＭ（ＮＯ↓［３］）↓［ｎ］＝４［Ａ↓［（１－χ）］Ｍ↓［χ］］Ｏ↓［ｎ／２］＋４ｎＮＯ↓［２］＋ｎＯ↓［２］反应方程式中，Ａ为基质氧化物阳离子元 素符号，Ｍ为掺杂物阳离子元素符号，ｎ为阳离子Ａ和Ｍ的化合价，χ为掺杂浓度；４）、将含有纳米氧化物的模板混合物在６００－８００℃恒温加热装置中处理０．５－２小时，使纳米氧化物与模板分离，最终得到所要制备的纳米粉体。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：贾明理，张家骅，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]