一种核壳荧光材料及其制备方法技术

一种新型核壳荧光材料，涉及一种光电子发光材料。包括：内核为ＳｉＯ２小球，外壳为荧光材料Ｚｎ２ＳｉＯ４：Ｅｕ３＋。制备方法：将一定比例正硅酸乙酯、乙醇、氨水和去离子水混合搅拌，离心，洗涤和干燥后得到ＳｉＯ２小球；将一定量乙醇和去离子水混合，添加稀硝酸调节ｐＨ值位于２－３之间；将一定量乙酸锌、乙酸铕、柠檬酸和聚乙二醇（Ｍ＝１００００）添加到上述溶液中，加热至４０℃，搅拌２ｈ后形成透明溶胶；将一定量的ＳｉＯ２小球添加于所形成的溶胶中，搅拌３ｈ后离心，离心速率为１０００ｒｐｍ，得到粘稠的固液混合物；烘干，预退火，退火后得最终产品。本发明专利技术将荧光材料、廉价ＳｉＯ２小球模板两种功能集中于一种材料，解决了荧光材料形状不单一、分散性差和分辨率低等问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光电子发光材料及其制备方法。适用于半导体照明、白光LED、高 分辨显示屏等领域。
技术介绍
过去几年中，制备纳米，亚微米级的具有特定结构，光学和表面特性的核_壳结构 的材料已经成为了材料领域的的研究热点，这是由于通过功能化颗粒的表面可以对材料的 机械、电学、光学、磁学等各种性质进行调控。例如通过功能化的壳可以改变颗粒的表面电 荷、表面反应活性、增强颗粒稳定性、分散性。通过在颗粒表面的壳层可以使颗粒具有一定 的光，电，催化特性。自从2005年M. Yu和林君等人制备了核壳结构以来，球形核壳材料便成为了研究 发光材料的热点，这是由于球形核壳荧光粉具有如下特点(1)具备高亮度阴极发光特性； (2)具有高分辨率；(3)具备低散射性质；(4)更容易包装等性质。本专利技术以SiO2小球为模板，采用溶胶凝胶方法合成了红色荧光粉Zn2SiO4 = Eu3+O SiO2，在保留了荧光材料原有的发光性质之外，还使得荧光粉的形状为球形，其单分散性大 大提高。因此此发光材料可应用于显示领域。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，使荧光粉均勻包覆在SiO2小球模板上。本专利技术的技术方案—种新型核壳荧光材料的制备方法，其制备方法的具体步骤步骤1，按正硅酸乙酯乙醇氨水去离子水的体积比为 3. 67 24. 43 28 1 取料；步骤2，将按步骤1中体积比称取定量的正硅酸乙酯、乙醇、氨水和去离子水混合 于500ml的三口烧瓶内，温度控制在25°C，搅拌24小时；步骤3，将SiO2小球的悬浊液离心，洗涤直至中性，然后60°C干燥4h，得到SiO2小 球；步骤4，配制44. 4ml乙醇和5. 6ml去离子水混合液，添加稀硝酸调节PH值位于2_3 之间；步骤5，按照掺杂稀土离子Eu3+所占摩尔比χ称量乙酸铕、乙酸锌、柠檬酸和聚乙 二醇，依次添加到步骤4的溶液中，加热至40°C，搅拌2h后形成透明溶胶；步骤6，取3g步骤3得到的SiO2小球添加于步骤5所形成的溶胶中，搅拌3h后离 心，离心速率为lOOOrpm，得到粘稠的固液混合物；步骤7，将步骤6得到的固液混合物在120°C干燥2h后得到白色粉末；步骤8，将白色粉末放入高温炉中在500°C温度下预退火3h，升温速率为1.5°C / min，再以 2°C /min 升温至 1000°C，退火 3h 后得到样品 Zn2SiO4:Eu3+OSiO2。上述核壳材料为球形的核壳结构，它包括外层壳和内核，外层壳为硅酸盐掺杂态 的荧光材料，其掺杂稀土离子为Eu3+离子，分子式为Zn2SiO4: xEu3+，其中χ为掺杂稀士离子 Eu3+所占摩尔比，0. Olmol%^ χ ( IOmol% 内核为SiO2小球。本专利技术的有益效果本专利技术提出了一种具有红光发射性质的核壳材料，将荧光粉与SiO2小球模板有效 结合在一起，而且也为其作为显示材料提供了一种核壳材料。附图说明图1是核壳荧光材料的结构示意图，图中1为壳层荧光材料Zn2SiO4 Eu3+，2为内核 SiO2小球。图 2a 为 SiO2 的 SEM 图；图2b为SiO2包覆荧光材料后样品Zn2SiO4 = Eu3+OSiO2的SEM图；图2c为SiO2包覆荧光材料后样品Zn2SiO4 = Eu3+OSiO2的EDS图。图3a为SiO2的高分辨TEM图；图3b为SiO2包覆荧光材料后样品Zn2SiO4 = Eu3+OSiO2的高分辨TEM图。图4a为样品Zn2SiO4 = Eu3+OSiO2的激发光谱图；图4b为样品Zn2SiO4: Eu3+OSiO2的发射光谱图。具体实施例方式实施方式一步骤1，按正硅酸乙酯乙醇氨水去离子水的体积比为 3. 67 24. 43 28 1 取料；步骤2，将按步骤1中体积比称取定量的正硅酸乙酯、乙醇、氨水和去离子水混合 于500ml的三口烧瓶内，温度控制在25°C，搅拌24小时；步骤3，将SiO2小球的悬浊液离心，洗涤直至中性，然后60°C干燥4h，得到SiO2小 球；步骤4，配制44. 4ml乙醇和5. 6ml去离子水混合液，添加稀硝酸调节PH值位于2_3 之间；步骤5，按照掺杂稀土离子Eu3+所占摩尔比x = 0. Olmol %称取13. 767g乙酸锌、 0. 0021g乙酸铕、26. 3626g柠檬酸和20g聚乙二醇(M = 10000)添加到步骤4的溶液中，加 热至40°C，搅拌2h后形成透明溶胶；步骤6，取3g步骤3得到的SiO2小球添加于步骤5所形成的溶胶中，搅拌3h后离 心，离心速率为lOOOrpm，得到粘稠的固液混合物；步骤7，将步骤6得到的固液混合物在120°C干燥2h后得到白色粉末；步骤8，将白色粉末放入高温炉中在500°C温度下预退火3h，升温速率为1. 5°C / min，再以 2°C /min 升温至 1000°C，退火 3h 后得到样品 Zn2SiO4:Eu3+OSiO2。所得样品为核壳结构的球形荧光粉，外层壳(1)为荧光材料Zn2SiO4 = Eu3+,分子式 为Zn2SiO4 = O. Olmol% Eu3+，内核(2)为SiO2小球，结构示意图如图1所示。内核SiO2小球 的形貌如图2a所示，包覆后样品Zn2SiO4:Eu3+OSiO2的SEM和EDS分别如图2b和2c所示。由此可以看出，制备的荧光粉为球形，单分散，含有Zn、Si和0三种元素。实施方式二步骤1，按正硅酸乙酯乙醇氨水去离子水的体积比为 3. 67 24. 43 28 1 取料；步骤2，将按步骤1中体积比称取定量的正硅酸乙酯、乙醇、氨水和去离子水混合 于500ml的三口烧瓶内，温度控制在25°C，搅拌24小时；步骤3，将SiO2小球的悬浊液离心，洗涤直至中性，然后60°C干燥4h，得到SiO2小 球；步骤4，配制44. 4ml乙醇和5. 6ml去离子水混合液，添加稀硝酸调节PH值位于2_3 之间；步骤5，按照掺杂稀土离子Eu3+所占摩尔比χ = 5mol%称取13. 767g乙酸锌、1.0856g乙酸铕、27. 7468g柠檬酸和20g聚乙二醇(M = 10000)添加到步骤4的溶液中，加 热至40°C，搅拌2h后形成透明溶胶；步骤6，取3g步骤3得到的SiO2小球添加于步骤5所形成的溶胶中，搅拌3h后离 心，离心速率为lOOOrpm，得到粘稠的固液混合物；步骤7，将步骤6得到的固液混合物在120°C干燥2h后得到白色粉末；步骤8，将白色粉末放入高温炉中在500°C温度下预退火3h，升温速率为1. 5°C / min，再以 2°C /min 升温至 1000°C，退火 3h 后得到样品 Zn2SiO4:Eu3+OSiO2。所得样品为核壳结构的球形荧光粉，外层壳为荧光材料Zn2SiO4 = Eu3+,内核为SiO2 小球，其中壳材所用荧光材料分子式为Zn2Si04:5mol% Eu3+。内核SiO2的高分辨TEM如图 3a所示，图3b为SiO2包覆荧光材料后样品Zn2SiO4:Eu3+OSiO2的高分辨TEM图。由图3b可 以看出，包覆厚度为14nm左右；因为硅酸锌晶体101方向的晶格间距为0. 73nm，与图3b中 d101相等，由此可以证实，壳材所用荧光材料为Zn2Si04。实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种核壳荧光材料，其特征在于，该核壳荧光材料为球形的核壳结构，它包括：外层壳（１）为硅酸盐掺杂态的荧光材料，其掺杂稀土离子为Ｅｕ↑［３＋］离子，内核（２）为ＳｉＯ↓［２］小球，外层壳（１）分子式为Ｚｎ↓［２］ＳｉＯ↓［４］：ｘＥｕ↑［３＋］，其中ｘ为掺杂稀土离子Ｅｕ↑［３＋］所占摩尔比。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王永生，何大伟，邬洋，富鸣，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]