[发明专利]一种铕或铽离子掺杂的正磷酸镧纳米发光体的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于发光材料技术领域、具体涉及一种铕或铽离子掺杂的正磷酸镧纳米发光体的制备方法。

背景技术

纳米技术是20世纪90年代发展起来的一项高新技术，开辟了人类科学研究的一个全新层次，纳米材料的制备和应用也随之成为人们研究的热点。由于纳米离子的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应等导致了纳米微粒的热、磁、光和表面稳定性等性能既异于传统的体相材料，又异于分子原子等微观物质，使其在许多领域具有潜在的应用前景，如数据存储、新型催化剂和光电器件等，因而成为了学术届研究的热点。稀土掺杂的纳米发光材料就是其中的一方面，由于其能够提高发光的量子效率和显示的分辨率而被广泛地应用于各种领域，如场发射显示器和阴极射线管。因此，对稀土纳米磷光体的研究也引起了极大的关注，包括一维结构和零维的纳米颗粒。

稀土磷酸盐是发光效率最高的发光材料之一，并且其热稳定性和真空紫外辐射维持率优于其它发光材料，适用于高密度激发和高能量量子激发的环境，在光学材料中占有举足轻重的地位。其中，LaPO₄可用作超短余辉荧光粉；以LaPO₄为基质的发光材料具有热稳定性好等优点，被认为是很有实用价值的发光基质，LaPO₄:Ce，Tb便是稀土三基色荧光粉中一类重要的高效荧光粉。

为了获得更好的性能和高发光效率，荧光粉必须具有颗粒小，粒径分布均匀，无团聚等特点。因为小颗粒可以提供更高的堆积密度和更小的粘合剂含量，以及分散性能，所以寻找合成稀土磷酸盐纳米荧光粉的方法是非常重要的。

合成纳米材料的路径和条件又将直接影响材料粒径的大小、结构和形貌，目前合成LaPO₄荧光粉有以下几种方法：高温固相法、微乳液法、和共沉淀法等方法。但是这些方法或成本太高，或不能很好地控制发光粒子的大小和形貌。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铕或铽离子掺杂的正磷酸镧纳米发光体的制备方法。

本发明提出的铕或铽离子掺杂的正磷酸镧纳米发光体的制备方法，是利用有机溶剂配位诱导效应，通过加入N，N，二甲基甲酰胺(DMF)有机溶剂，采用水热法，达到对LaPO₄荧光粉的形貌和颗粒的控制。

本发明提出的铕或铽离子掺杂的正磷酸镧(LaPO₄:Eu³⁺/Tb³⁺)纳米发光体的制备方法，具体步骤如下：

(1)向0.50～1.00mmol的La₂O₃中加入0.025～0.050mmol的Eu₂O₃或0.0125～0.0250mmol的Tb₄O₇，溶解于浓硝酸中蒸干，然后向其中加入0～16ml的蒸馏水和4～20ml的N，N，二甲基甲酰胺(DMF)为反应溶剂，以及1.00～2.00mmol的NH₄H₂PO₄，搅拌2-4小时，调节溶液的pH值为4～5；

(2)将步骤(1)所得乳状液倒入反应釜中，控制反应釜的温度为160-165℃，并在该温度下恒温反应24～36h，在空气中冷却至室温；

(3)将步骤(2)所得白色固体产物用去离子水、无水乙醇洗涤沉淀，离心分离；所得产物在65～70℃的温度下干燥3-6小时，即得到所需产物。

本发明中，步骤(3)中所述离心分离的转速为4000-5000转/分钟，时间为3-5分钟。

本发明中，步骤(1)涉及到溶剂，以及pH的调节，所有的反应是在pH相同的情况下进行的。步骤(2)的反应中，由于加入了有机溶剂N，N，二甲基甲酰胺(DMF)，磷酸镧荧光粉的形貌与DMF的体积的相互依赖关系，规因于溶质浓度([La³⁺]和[PO₄^3-])易受DMF的存在的影响。DMF的分子式为HCON(CH₃)₂，属于非质子溶剂，能够提供孤对电子与稀土离子配合，形成稀土离子和DMF的配合物。在另一方面，稀土离子能够与PO₄^3-形成稀土磷酸盐沉淀。在这两者之间，互相竞争，互相影响。在有DMF有机溶剂的存在下，稀土离子和磷酸根离子的浓度会影响，从而结构和形貌也会影响。