[发明专利]包覆金属纳米粒子的钛酸盐发光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及发光材料领域，尤其涉及一种包覆金属纳米粒子的钛酸盐发光材料及其制备方法。

背景技术

白光LED(1ight emitting diodes)具有效率高、寿命长、体积小、响应快速、无污染、节能等优点得到了越来越广泛的重视。目前实现白光的主要方式之一为蓝色GaN芯片与黄色YAG：Ce荧光粉组合产生白光。该方法的缺点是显色指数低。而利用近紫外LED芯片与红、绿、蓝三基色荧光粉组合成白光LED，其发光效率高、色温可调且显色指数高，已被广泛研究，并成为当前发展的主流。因此，可被紫光、近紫外光有效激发的LED三基色荧光粉正被广泛研究。

钛酸盐NaGdTiO₄在近紫外波段也存在很强的吸收，有望成为近紫外激发型稀土离子掺杂荧光粉用基质材料。进一步提高该种材料的发光性能是研究人员一直努力的目标。

发明内容

本发明所要解决的问题在于提供一种发光效率较高、无毒性、且稳定性较好的包覆金属纳米粒子的钛酸盐发光材料。

本发明的技术方案如下：

一种包覆金属纳米粒子的钛酸盐发光材料，其化学通式为：NaGd_1-xTiO₄:Eu_x@M_y；其中，NaGd_1-xTiO₄:Eu_x为外壳，@是包覆，M为内核；M选自Ag、Au、Pt、Pd、Cu金属纳米粒子中的至少一种，x为Eu原子取代Gd原子的摩尔数，0＜x≤0.05，y为M与Ti的摩尔比，0＜y≤1×10^-2；NaGd_1-xTiO₄:Eu_x为发光材料，Eu以离子形式存在，Eu为发光离子中心，冒号“：”表示Eu掺杂。

所述包覆金属纳米粒子的钛酸盐发光材料，优选，0.005≤x≤0.03，1×10^-5≤y≤5×10^-3。

本发明还提供上述包覆金属纳米粒子的钛酸盐发光材料的制备方法，包括如下步骤：

将M的盐溶液、三乙醇胺异丙醇钛溶液和二甲基甲酰胺混合反应，制得核壳结构的TiO₂@M_y胶体；再通过离心、乙醇洗涤、干燥TiO₂@M_y胶体后得到TiO₂@M_y固体；其中，@表示TiO₂包覆M；二甲基甲酰胺的体积添加量为M的盐溶液、三乙醇胺异丙醇钛溶液和二甲基甲酰胺体积之和的20%～80%；

按照NaGd_1-xTiO₄:Eu_x@M_y中元素的化学计量比，量取Na、Gd和Eu各自对应盐的乙醇水溶液，并加入柠檬酸络合剂和聚乙二醇表面活性剂，于60～80℃搅拌2～6h，得到溶胶，然后在搅拌下加入TiO₂@M_y固体，再搅拌2～12h，得到前驱体溶胶；其中，柠檬酸与Na、Gd和Eu三种金属离子之和的摩尔比为1～5:1，聚乙二醇的浓度为0.05～0.20g/mL；

将前驱体溶胶干燥挥发溶剂得到干凝胶，研磨干凝胶，研磨粉体放于空气气氛下于600～900℃预烧2～12小时，降温至室温后研磨预烧样品；然后再将研磨的预烧样品粉末于900～1400℃煅烧1～8h，即得到化学通式为NaGd_1-xTiO₄:Eu_x@M_y的包覆金属纳米粒子的钛酸盐发光材料；

其中，NaGd_1-xTiO₄:Eu_x为外壳，@是包覆，M为内核；M选自Ag、Au、Pt、Pd、Cu金属纳米粒子中的至少一种，x为Eu原子取代Gd原子的摩尔数，0＜x≤0.05，y为M与Ti的摩尔比，0＜y≤1×10^-2。

所述包覆金属纳米粒子的钛酸盐发光材料的制备方法，优选，M的盐溶液的浓度为5×10^-5mol/L～5×10^-3mol/L。

所述包覆金属纳米粒子的钛酸盐发光材料的制备方法，优选，所述三乙醇胺异丙醇钛溶液的浓度为0.22mol/L～2.5mol/L；所述三乙醇胺异丙醇钛溶液中，溶剂为异丙醇，溶质为三乙醇胺异丙醇钛。