Ce制造技术

本发明专利技术涉及Ce

Ce

【技术实现步骤摘要】
Ce3+掺杂SrMgF4多晶荧光材料的制备方法
本专利技术涉及荧光材料
，具体涉及一种Ce3+掺杂SrMgF4多晶荧光材料的制备方法。
技术介绍
常见的光学功能材料通常为AMF4材料体系，其晶体结构为层状钙钛矿超结构，具有特异的光学、电学和磁学性能。在AMF4材料体系中，A为碱金属(Na、K等)、碱土金属(Ba、Sr等)或稀土金属(RE＝Sm、Eu等)，M为六配位的碱土金属(Mg等)或过渡金属(Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn等)。作为AMF4材料体系中的一员，四氟镁锶(SrMgF4)是自然界中拥有最大禁带宽度(12.50eV)的荧光材料，可作为优秀的掺杂受体(基质)，通过掺杂稀土离子(Ce3+、Sm2+、Eu2+、Gd3+、Dy3+等)可调节禁带宽度，从而获得具有不同光学效应的新材料。在光学方面，该材料可应用于LED照明、等离子显示、闪烁体、激光器和太阳能聚能器等。目前，四氟镁锶相关材料及其制备、实际应用主要集中在纯相单晶SrMgF4以及稀土离子掺杂单晶SrMgF4:REn+，也有少数文献涉及纯相多晶SrMgF4及稀土离子掺杂多晶SrMgF4:REn+，具体如下：ИсаенкоЛюдмилаИвановна等人(RU2576638C2)公布了通过布里奇曼法制备SrMgF4单晶的方法，该方法既不涉及多晶的制备也不涉及稀土离子掺杂。弗兰克·库贝尔等人(US2009/0127508A1、CN101208407A)使用氟化物体系作为掺杂受体(包括SrMgF4)，通过陶瓷制备的基本方法在坩埚中进行合成，所得Eu2+掺杂SrMgF4材料表现出了蓝光发射性能。汉斯·瑞森等人(WO2011/054050、CN102858909A)选用金属卤化物(包括SrMgF4)、碱金属卤化物、碱土金属卤化物或它们的混合物作为掺杂受体，利用Eu3+、Sm3+、Dy3+中的一种进行掺杂，通过原位制备方法获得了核壳结构的磷光体。这些专利文献中均不涉及Ce3+掺杂SrMgF4荧光材料及其制备方法。涉及到SrMgF4单晶材料及其制备方法的期刊文献主要有：SrMgF4:Ce3+单晶及相应的布里奇曼法(N.Ishizawaetal.,ActaCrystallographica,57(7):784,2001；M.Yamagaetal.,Journalofphysics,18(26):6033,2006)、SrMgF4:Sm2+单晶及相应的高温固相法(H.Hagemanetal.,JournalofAlloysandCompounds,374(1-2):194,2004)、SrMgF4:Eu/Tb单晶及相应的高温固相法。涉及到SrMgF4多晶材料及其制备方法的期刊文献主要有：SrMgF4:Gd3+多晶荧光材料及相应的水热法(S.Tambolietal.,Luminescence,31(7):1321,2016)、Sr(Ca,Ba)MgF4:Eu2+多晶磷光体及其相应的高温固相法(石春山等,中国稀土学报,2(2):39,1984)、SrMgF4:Sm2+多晶磷光体及相应的高温固相法(孙淑清,辽宁石油化工大学学报,(4):26,1995)。综上所述，已公开的SrMgF4:Ce3+材料体系只能从单晶而非多晶获得，并且采用了布里奇曼晶体生长方法制备单晶，存在工艺复杂、设备昂贵、制备周期长等不足。已公开的非Ce3+掺杂SrMgF4(如Eu2+、Gd3+、Sm2+)多晶材料大多采用水热法或高温固相法进行制备。目前还没有公开报道过SrMgF4:Ce3+多晶材料及对应的制备方法。与其他稀土离子不同，Ce3+的外层电子排布为4f1，其基态能级低于其它所有稀土离子(如Eu2+(4f7)、Gd3+(4f7)、Sm2+(4f6)等)，其4f→5d电子跃迁机制、吸收/反射/激发/发射光谱特性、荧光寿命、发光效率、光色应用等也具有独特特性。因此，Ce3+掺杂SrMgF4多晶荧光材料的材料设计和制备虽然可以借鉴其它体系和方法，但是原料选择、掺杂浓度、电荷补偿机制、合成工艺/温度/时间、晶相形成和光学效应等因素的确定，往往是开发过程中的重点和难点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种Ce3+掺杂SrMgF4多晶荧光材料的制备方法，该方法包括以下步骤：(a)将锶源、镁源、铈源溶于溶剂中，得到金属阳离子混合溶液；将氟源溶于溶剂中，得到氟阴离子溶液；(b)将金属阳离子混合溶液滴加到氟阴离子溶液中，反应完成后经烘干、洗涤得到前驱体粉末；(c)前驱体粉末煅烧即可。进一步的，所述锶源、镁源、铈源具体为对应金属的碳酸盐、乙酸盐或者硝酸盐。更进一步的，所述锶源选自碳酸锶、醋酸锶中的一种，所述镁源选自碳酸镁、乙酸镁或其水合物中的一种，所述铈源选自硝酸铈或其水合物、乙酸铈中的一种。进一步的，所述氟源选自二氟化氢氨、氟化氨中的一种。进一步的，所述溶剂具体为稀醋酸水溶液或去离子水。进一步的，滴加进行反应时，锶源、镁源、铈源的用量参照产物化学计量比，氟源的用量在产物化学计量比的基础上过量10％以内。进一步的，反应完成后将悬浊液置于70-90℃环境中干燥45-72h，充分烘干水分得到沉淀陈化物，接着用去离子水反复洗涤多次，最后在同样温度(70-90℃)下干燥2-4h得到前驱体粉末。进一步的，煅烧时将前驱体粉末从室温加热至400℃，保温1h后逐渐冷却至室温，升温或降温速率控制在5-10℃/min，煅烧气氛为空气气氛。进一步的，步骤(c)所得产物为低温单斜相，Ce3+掺杂量控制在8％以内。进一步的，上述方法还包括步骤(d)：将步骤(c)制得的Ce3+掺杂SrMgF4荧光粉末涂敷在部件表面，所述部件材质包括金属、树脂、玻璃、布料、混凝土等，如机械设备或交通设备。采用共沉淀法制备Ce3+掺杂SrMgF4荧光粉末时，原料选择对应金属元素的盐类，通过在原料溶解所得溶液中进行化学反应，沉淀之后经洗涤、干燥、马弗炉之中空气气氛下煅烧处理，最终得到目标多晶荧光粉末。整个制备过程用时2-3天，反应条件温和无需高温高压，在室温下即可进行，产率达到95％左右。本专利技术方法克服了利用布里奇曼方法制备单晶普遍存在的较为苛刻的条件，如需要使用具有梯度温度的加热炉，原料通常为氟化物(如SrF2、MgF2、CeF3等)，从高温区垂直位移至低温区结晶，一般牵引速度为1mm/天导致结晶速度很慢、反应时间较长，维持高温所需能耗也较高。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：开创性的采用共沉淀法成功合成了Ce3+掺杂SrMgF4多晶荧光材料，该方法相对于合成单晶材料所使用的布里奇曼法、高温固相法以及合成多晶材料所使用的高温固相法或其它湿化学法而言，具有工艺简捷、安全高效和反应迅速等优点。本专利技术方法可推广到其它稀土离子掺杂AMF4体系多晶荧光材料的制备中，如BaMgF4、BaZnF4、CaMgF4等。检测结果表明，本专利技术制得的Ce3+掺杂SrMgF4多晶荧光材料为低温单斜相，在激发波长为295nm时产生波长为336-342nm的激发光，在发射波长为336nm时产生波长为291-297nm的激发光。附图说明图1为本专利技术所使用的闭环反应装置示意图；图2为实施例1制得的2mol％Ce3+掺杂SrMgF4多晶粉末的XRD图；图3为实施例1制本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.Ce

【技术特征摘要】
1.Ce3+掺杂SrMgF4多晶荧光材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(a)将锶源、镁源、铈源溶于溶剂中，得到金属阳离子混合溶液；将氟源溶于溶剂中，得到氟阴离子溶液；(b)将金属阳离子混合溶液滴加到氟阴离子溶液中，反应完成后得到前驱体粉末；(c)将前驱体粉末煅烧即可。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述锶源、镁源、铈源具体为对应金属的碳酸盐、乙酸盐或者硝酸盐。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述锶源选自碳酸锶、醋酸锶中的一种，所述镁源选自碳酸镁、乙酸镁或其水合物中的一种，所述铈源选自硝酸铈或其水合物、乙酸铈中的一种。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述氟源选自二氟化氢氨、氟化氨中的一种。5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述溶剂具体为稀醋酸水溶液或去离子水。6.如权利要求1所述的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：张东明，柳琪，邵刚勤，朱璨，王俊，晏佳礼，张勇，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42