一种硫氧化物发光粉体的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种硫氧化物发光粉体的制备方法，所述硫氧化物发光粉体的化学组成通式为：R2(1‑x)M2xO2S，其中R为Y、Gd、La、Lu中的至少一种，M为Pr、Ce、Tb、Eu、Yb、Nd、Er、Ho中的至少一种，0≤x＜1，优选地，1×10

【技术实现步骤摘要】
一种硫氧化物发光粉体的制备方法
本专利技术涉及一种硫氧化物发光粉体的合成方法，属于陶瓷制备领域。
技术介绍
稀土硫氧化物荧光粉和陶瓷闪烁体以其优异的光学性能和密度特性，被广泛用于医疗影像，国防安检，工业无损检测等领域，其中Gd2O2S:Pr是目前医疗x-CT中通用的一款闪烁体，以其集高光输出(1.8xCdWO4)，低余辉(<100ppm@100ms),和高密度(7.34g/cm3)等优异性能于一身。稀土硫氧化物的合成对于制备高性能的陶瓷闪烁体而言意义重大。目前GOS闪烁体基本被Siemens，Hitachi，Toshiba三家公司所控制，粉体合成技术各家各不相同，其中Siemens采用亚硫酸盐沉淀还原法(Sulfiteprecipitationreduction)，Hitachi则采用草酸盐沉淀结合助熔剂法，而Toshiba则用稀土氧化物和助熔剂法。然而，传统的亚硫酸盐沉淀法反应效率低，且加热导致SO2挥发污染环境；而传统的助熔剂法制备的硫氧化物颗粒粗大，比表面积低，烧结活性差。
技术实现思路
为克服传统的亚硫酸盐沉淀中的反应效率低和加热导致的SO2挥发污染环境的问题，以及传统的助熔剂法制备的硫氧化物颗粒粗大，比表面积低，烧结活性差的问题，本专利技术提供一种反应效率高、环境友好，且所得的硫氧化物颗粒高纯、超细、高比表面积和高烧结活性的硫氧化物发光粉体的合成方法，以及由该合成方法合成的硫氧化物发光粉体，由该硫氧化物发光粉体制备的硫氧化物陶瓷闪烁体。一方面，本专利技术提供一种硫氧化物发光粉体的合成方法，所述硫氧化物发光粉体的化学组成通式为：R2(1-x)M2xO2S，其中R为Y、Gd、La、Lu中的至少一种，M为Pr、Ce、Tb、Eu、Yb、Nd、Er、Ho中的至少一种，0≤x＜1，优选地，0＜x＜1，更优选地，1×10-6≤x≤5×10-2，所述合成方法包括以下步骤：(1)将R2O3和按化学计量配比的M2O3的混合物溶于硝酸配成稀土硝酸盐溶液；(2)将所得的稀土硝酸盐溶液和沉淀剂混合，得到沉淀悬浮液，将沉淀分离、洗涤、干燥后得到前驱体粉末；(3)将所得的前驱体粉末在含硫气氛中于600～1300℃进行硫化，得到所述硫氧化物发光粉体。本专利技术采用一种前驱体直接硫化的方法，即采用共沉淀工艺获得所需要的稀土沉淀前驱体，然后采用硫源直接硫化获得硫氧化物发光粉。本专利技术工艺简单易行，反应效率高，可以得到高纯，超细，高比表面积和高烧结活性的硫氧化物发光粉。较佳地，步骤(1)中，硝酸的浓度为30～90％，在所述稀土硝酸盐溶液中，R离子的浓度为0.001～10mol/L。较佳地，步骤(2)中，所述沉淀剂为草酸、草酸铵、氨水、碳酸氢铵、碳酸铵、氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种。较佳地，沉淀剂与稀土硝酸盐溶液中的所有金属离子的摩尔比为0.5：1～5：1。较佳地，步骤(2)中，干燥温度为40～120℃。较佳地，步骤(3)中，所述含硫气氛为SO2、H2S、或者Ar气作为载气携带的硫单质蒸气中的至少一种。较佳地，步骤(3)中，于600～1300℃保温0.5～8小时。另一方面，本专利技术还提供一种由上述合成方法合成的硫氧化物发光粉体，所述硫氧化物发光粉体的颗粒尺寸为10μm以下，比表面积为5m2/g以上。再一方面，本专利技术还提供一种硫氧化物陶瓷闪烁体，其上述硫氧化物发光粉体烧结而得。本专利技术提供的硫氧化物的制备方法，其工艺的特点在于：(1)采用前驱体直接硫化法具有工艺简单，一步到位，节能环保的优点；(2)采用本专利技术技术路线合成的硫氧化物粉体具有较高的比表面积和纯度，较高的烧结活性，从而使得该工艺获得的粉体通过无压预烧和热等静压或者单独热压烧结在较低的温度下可以实现完全致密化。附图说明图1为本专利技术制备的硫氧化物粉体的XRD图谱，表明产物为单一的硫氧化物六方相；图2为典型的采用本专利技术工艺获得的硫氧化物的形貌图，粉体颗粒为具有类球形的形貌。具体实施方式以下结合附图和下述实施方式进一步说明本专利技术，应理解，附图及下述实施方式仅用于说明本专利技术，而非限制本专利技术。本专利技术提供一种硫氧化物发光粉体的合成方法。该硫氧化物发光粉体的化学组成可用通式表述为：R2(1-x)M2xO2S，R为Y，Gd，La，Lu中的一种或多种组合，M为Pr，Ce，Tb，Eu，Yb，Nd，Er，Ho中的一种或多种，0≤x＜1，优选地，0＜x＜1，更优选地，1×10-6≤x≤5×10-2，进一步优选地，2×10-6≤x≤5×10-3。本专利技术采用一种前驱体直接硫化的方法，即采用共沉淀工艺获得所需要的稀土沉淀前驱体，然后采用硫源直接硫化获得硫氧化物发光粉。以下，作为示例，具体说明本专利技术的方法。首先，将R2O3和按化学计量配比的M2O3的混合物溶于硝酸配成稀土硝酸盐溶液。即，M2O3占M2O3和R2O3的物质的量之和的比(即摩尔比)可为1×10-6至5×10-2之间。R2O3可购自商用，其纯度可为4N以上。M2O3可购自商用，其纯度可为4N以上。所用的硝酸可为稀硝酸，例如其浓度可为30％～90％。R2O3和M2O3的混合物的总质量与硝酸的体积比可为1g：(1～5)mL。一个示例中，硝酸和稀土氧化物粉体的比约为1.5ml(65％硝酸)：1g氧化物。在配制而成的稀土硝酸盐溶液中，R离子的浓度可为0.001～10mol/L，M离子的浓度可为0.001～10mol/L。稀土硝酸盐溶液中含有稀土硝酸盐，并可含有反应剩余的硝酸(即，硝酸一般可过量)，沉淀剂加入后优先中和过量的硝酸。相较于直接将稀土硝酸盐溶于水配制成稀土硝酸盐溶液，本专利技术将稀土氧化物溶于硝酸配成稀土硝酸盐溶液，可以节省成本。因购入的硝酸盐都含有不同程度的结晶水，相对性价比不高。然后，采用共沉淀工艺，制备出R2(1-x)M2xO3的前驱体。具体而言，将稀土硝酸盐溶液与沉淀剂在搅拌下混合，以反应生成沉淀(例如白色沉淀)。反应温度可为RT(室温)～100℃。反应时间可为1～1000分钟。本专利技术中，沉淀剂可为草酸、草酸铵，或者是碱性沉淀剂，例如氨水、碳酸氢铵、碳酸铵、氢氧化钠、氢氧化钾、尿素中的一种或多种组合。沉淀剂可配成水溶液后与稀土硝酸盐溶液混合。沉淀剂水溶液的浓度可为0.1～10mol/L。稀土硝酸盐溶液与沉淀剂的混合顺序不限，例如可将稀土硝酸盐溶液加入至沉淀剂中，或者将沉淀剂加至稀土硝酸盐溶液中。混合时，可以直接混合，也可以采用滴加的方式混合(正滴反滴共滴均可)。沉淀剂与稀土硝酸盐溶液中的所有金属离子的摩尔比可为0.5：1～10：1，优选为1：1～5：1，更优选3:1～6:1，进一步优选3.5:1～4.5:1。当采用碱性沉淀剂时，沉淀剂的用量可为使混合溶液的pH为7.0～14.0，优选8.0～12。将所得的沉淀分离、洗涤、干燥，得到前驱体粉末。例如可将所得的沉淀过滤，水洗和醇洗后的滤饼干燥。干燥温度可为40～120℃。将所得的前驱体粉末直接进行硫化，即可得到硫氧化物发光粉体。硫源可为单质硫、硫化氢、或二氧化硫中的一种或多种组合，从环保的角度来说，优选为硫单质，另两种气体均为有毒有害。本专利技术中可以采用气体硫化法。具体而言，向装有前驱体粉末的容器中通入含硫气体。含硫气体可为SO2、H2S、或者Ar气作为载气携带的硫单质蒸气。硫化温度可为600～13本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硫氧化物发光粉体的合成方法，其特征在于，所述硫氧化物发光粉体的化学组成通式为：R2(1‑x)M2xO2S，其中R为Y、Gd、La、Lu中的至少一种，M为Pr、Ce、Tb、Eu、Yb、Nd、Er、Ho中的至少一种，0≤x＜1，优选地，1×10

【技术特征摘要】
1.一种硫氧化物发光粉体的合成方法，其特征在于，所述硫氧化物发光粉体的化学组成通式为：R2(1-x)M2xO2S，其中R为Y、Gd、La、Lu中的至少一种，M为Pr、Ce、Tb、Eu、Yb、Nd、Er、Ho中的至少一种，0≤x＜1，优选地，1×10-6≤x≤5×10-2，所述合成方法包括以下步骤：（1）将R2O3和按化学计量配比的M2O3的混合物溶于硝酸配成稀土硝酸盐溶液；（2）将所得的稀土硝酸盐溶液和沉淀剂混合，得到沉淀悬浮液，将沉淀分离、洗涤、干燥后得到前驱体粉末；（3）将所得的前驱体粉末在含硫气氛中于600～1300℃进行硫化，得到所述硫氧化物发光粉体。2.根据权利要求1所述的合成方法，其特征在于，步骤（1）中，硝酸的浓度为30～90%，在所述稀土硝酸盐溶液中，R离子的浓度为0.001～10mol/L。3.根据权利要求1或2所述的合成方法，其特征在于，步骤（2）中，所述沉淀剂为草酸...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈启伟，
申请(专利权)人：上海烁璞新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31