專利名稱：溶膠凝膠法制備納米發(fā)光粉體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及 一 種制備發(fā)光材料的方法，特別是涉及 一 種
(Y，Gd)203:Eu3+ (YGO)納米發(fā)光粉體的制備方法。
背景技術(shù)：
Y203:Eu3， 0(1203工1!3+是具有出色發(fā)光性能的光學(xué)材料，由于其優(yōu) 良的紅色發(fā)光性能，被廣泛用于顯示顯像的高科技領(lǐng)域。在￥203工113+中 加入Gd離子，經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后能成為(Y，Gd)203:EuS+閃爍陶瓷，該閃爍體 在醫(yī)學(xué)CT及探測(cè)領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。由于納米材料所具有的獨(dú)特性 質(zhì)，比如高活性、高比表面能等等，有研究表明，隨著發(fā)光粉體顆粒尺 寸的降低，其發(fā)光性能會(huì)有很大的增強(qiáng)。因此，(Y，Gd)203:Eu3+ (YGO) 納米發(fā)光粉體的制備有其必要性。
要提高閃爍陶瓷燒結(jié)體的性能，采用優(yōu)良的陶瓷粉體非常重要。燒 結(jié)用陶瓷粉體顆粒需具備粒度均勻、球形等特點(diǎn)，超細(xì)粉體可以提高燒 結(jié)活性，降低燒結(jié)溫度。
目前，制備納米粉體的方法有很多種，主要包括燃燒法、共沉淀法、 溶膠-凝膠以及微乳液法等。燃燒法制備￥203復(fù)合納米粉體存在晶粒尺寸 分布不均勻的情況。共沉淀法，由于各種離子完全沉淀的條件不同，很 難同時(shí)沉淀，就很容易造成激活劑摻雜不均勻。工業(yè)上一般采用固相法 或熱分解法制備氧化物陶瓷粉體，方法雖然簡單易行，但對(duì)于多組分材 料體系，容易造成組分分布不均勻，而且存在合成溫度較高等問題。固
相法和熱分解法制備Y203: Eu"粉體的溫度一般需在130(TC以上。溶膠 凝膠法可以使原料在分子水平混合并在較低的溫度合成，所得粉體分散 性良好、近似球形、尺寸在30-100nm范圍內(nèi)。溶膠凝膠法簡單易行，成 本低廉，在制備新型光學(xué)材料、功能復(fù)合材料等納米材料的制備領(lǐng)域有 廣泛的應(yīng)用前景。(Y,Gd)203:Ei^+粉體的制備文獻(xiàn)報(bào)道燃燒法和沉淀法較 多，溶膠凝膠法制備(Y,Gd^03:EuS+粉體材料未見有關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種溶膠凝膠法制備納米(Y， Gd) 203:EiZ+發(fā)光 粉體的方法采用檸檬酸為螯合劑，在加入少量乙二醇的情況下合成納 米(Y，Gd) 203:Eu"發(fā)光粉體。該方法工藝簡單，可以在較低的溫度下制備， 所得(Y，Gd) 203:E^粉體粒徑小，分布均勻，基本呈球狀。同時(shí)得到不同 Gd含量對(duì)粉體發(fā)光的影響，當(dāng)配比為YcuGd^EuaoeO^f,粉體發(fā)光強(qiáng)
度較強(qiáng)，改變EU含量得到組成為Yo,2GdL65EU(U503的粉體發(fā)光強(qiáng)度最高。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
溶膠凝膠制備納米發(fā)光粉體，包括初始稀土溶液的配置、成膠、干 燥以及干凝膠的煅燒過程:將稀土氧化物RE203(RE-Y,Gd,Eu)在濃硝酸中 溶解配成溶液，加入螯合劑檸檬酸，并加入乙二醇，在不斷攪拌的情況 下用濃氨水調(diào)節(jié)體系pH值，然后將上述初始溶液在水浴中加熱，使之形 成透明溶膠和凝膠，凝膠經(jīng)過干燥得到干凝膠，干凝膠經(jīng)研磨后煅燒2h 得到納米(Y，Gd)203:Eu3+粉體。
所述的溶膠凝膠制備納米發(fā)光粉體，總的稀土離子和檸檬酸的摩爾 比為1:3，檸檬酸和乙二醇的摩爾比為1:2。
所述的溶膠凝膠制備納米發(fā)光粉體，稀土溶液的初始濃度范圍在 O.lmoVL到1.0mol/L范圍之內(nèi)。所述的溶膠凝膠制備納米發(fā)光粉體，初始溶液的PH值控制在1-6，
水浴溫度為70-90°C。
所述的溶膠凝膠制備納米發(fā)光粉體，干燥溫度控制在100-130°C。 所述的溶膠凝膠制備納米發(fā)光粉體，前驅(qū)體煅燒的溫度范圍控制在 500-1100。C之間。
所述的溶膠凝膠制備納米發(fā)光粉體，(Y, Gd)203:Eu"納米粉體具體配 比關(guān)系為Yl94.xG(JxEu,03,其中x值在0-1.94范圍內(nèi)變化。
所述的溶膠凝膠制備納米發(fā)光粉體，(Y, Gd)203:E^+納米粉體具體配 比關(guān)系為YcuGdoo—xEux03，其中x在0.01-0.30范圍內(nèi)變化。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是
1. 本發(fā)明所采用的原料簡單易得損失少，制備周期短，操作簡便， 在實(shí)際應(yīng)用中有廣闊的前景。
2. 本發(fā)明通過控制原料的配比，調(diào)節(jié)初始溶液的濃度，調(diào)節(jié)pH值， 以及在不同溫度下煅燒來控制產(chǎn)品的晶型、形貌以及尺寸。前驅(qū)體在較 低煅燒溫度(90(TC)下保溫2h得到了尺寸在30-100nm左右的(Y, Gd) 203:Eu 納米粉體，形貌基本為球形，分散性較好。


圖1為本發(fā)明樣品的XRD衍射圖譜；
圖2為本發(fā)明中稀土初始濃度為0.15mol/L，經(jīng)90(TC煅燒2h后得到 的粉體SEM圖3為本發(fā)明中不同Gd含量對(duì)粉體發(fā)光強(qiáng)度的影響； 圖4為本發(fā)明中不同Eu含量時(shí)粉體的發(fā)光性能的比較。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。 本發(fā)明中的材料選用
原料氧化物(丫203， Gd203， Eii203)純度均為99.99%，檸檬酸，乙二 醇，氨水，硝酸等均為分析純?cè)噭?，蒸餾水為二次水。以上試劑均沒有 經(jīng)過純化處理。
本發(fā)明制備過程
首先，將稀土氧化物RE203(RE-Y,Gd，Eu)按精確的化學(xué)配比在濃硝酸 中溶解配成濃度為0.1-1.0mol/L的RE(N03)3溶液。其次，按與總的稀土 離子(Y3+， Gd3+， Eu3+)摩爾比3: l加入檸檬酸，并加入乙二醇，在不 斷攪拌的情況下用濃氨水調(diào)節(jié)體系pH值到一定值(pH=l-6)。然后在 70-9(TC水浴中加熱，形成透明溶膠和凝膠。凝膠經(jīng)過100-13(TC干燥得 到干凝膠，干凝膠經(jīng)研磨后于500-110(TC煅燒2h得到納米(Y,Gd)203:Ei^ 粉體。其反應(yīng)機(jī)理稀土離子(RE3+)在溶液中水解并與檸檬酸(CA) 螯合得到RE-CA螯合物，螯合物在一定溫度下反應(yīng)聚合并不斷聚集成大 分子物質(zhì)，形成高分子網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)。經(jīng)低溫干燥去除游離水分子得到蓬 松的干凝膠，干凝膠經(jīng)高溫煅燒得到稀土氧化物粉體。
結(jié)合具體實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明 實(shí)施例1
按照制備過程，按YL34Gdo.6EUo.o603稱取原料稀土氧化物共0.5g，加
入10ml濃硝酸加熱溶解，得到透明的稀土溶液。加入適量蒸餾水配成 0.15mol/L的稀土溶液。向其中加入2.4g的檸檬酸，攪拌使其溶解，加入 1.25ml的乙二醇，在不斷攪拌的情況下用濃氨水調(diào)節(jié)體系pH值為l，在 70。C水浴中加熱蒸發(fā)24h使其成膠，最終獲得透明的凝膠。將凝膠置于
干燥箱中于12(TC干燥12h，得到灰褐色蓬松多孔的干凝膠。干凝膠經(jīng)碾 磨過篩后再經(jīng)90(TC煅燒得到樣品。采用日本理學(xué)(Rigaku) D/MAX-RB 型X射線衍射儀及HITACHI S-3400N型掃描電鏡對(duì)樣品進(jìn)行分析，結(jié)果 表明，粉體結(jié)構(gòu)為典型的立方相的稀土倍半氧化物結(jié)構(gòu)如圖l，形貌基本 為球形，尺寸在30-100nm左右，如圖2所示。 實(shí)施例2
其他條件如實(shí)施例1，改變化學(xué)式Y(jié)l^G4Eu,03中x的值來改變 配比。x值在0-1.94范圍內(nèi)變化，得到的樣品通過Perkin Elmer LS-55型 熒光光譜儀分析其發(fā)光性能，圖3所示為對(duì)應(yīng)于Ei^+位于612nm處的 5D()-7F2特征躍遷峰強(qiáng)度的變化，得到當(dāng)x=1.74，也即組成為 Yo.2GdL74Euo.06O3時(shí)，所得粉體發(fā)光強(qiáng)度最強(qiáng)。 實(shí)施例3
其他條件如實(shí)施例1，改變化學(xué)式Y(jié)^GdxEuxCb中的x來改變?cè)?料中Eu的含量，取x在0.01-0.30范圍內(nèi)，所得粉體的發(fā)光性能如圖4 所示。當(dāng)x值為0.15時(shí)，粉體發(fā)光性能最佳，超過該值后發(fā)生濃度猝滅 現(xiàn)象，導(dǎo)致發(fā)光強(qiáng)度降低。
權(quán)利要求
1.溶膠凝膠制備納米發(fā)光粉體，包括初始稀土溶液的配置、成膠、干燥以及干凝膠的煅燒過程，其特征在于，將稀土氧化物RE2O3(RE＝Y(jié)，Gd，Eu)在濃硝酸中溶解配成溶液，加入螯合劑檸檬酸，并加入乙二醇，在不斷攪拌的情況下用濃氨水調(diào)節(jié)體系pH值，然后將上述溶液在水浴中加熱，使之形成透明溶膠和凝膠，凝膠經(jīng)過干燥得到干凝膠，干凝膠經(jīng)研磨后煅燒2h得到納米(Y，Gd)2O3:Eu3+粉體。
2. 如權(quán)利要求1所述的溶膠凝膠制備納米發(fā)光粉體，其特征在于總的稀土離子和檸檬酸的摩爾比為1:3，檸檬酸和乙二醇的摩爾比為1:2。
3. 如權(quán)利要求l所述的溶膠凝膠制備納米發(fā)光粉體，其特征在于稀 土溶液的初始濃度范圍在0.1mol/L到1.0mol/L范圍之內(nèi)。
4. 如權(quán)利要求1所述的溶膠凝膠制備納米發(fā)光粉體，其特征在于初 始溶液的PH值控制在1-6，水浴溫度為70-90°C 。
5. 如權(quán)利要求1所述的溶膠凝膠制備納米發(fā)光粉體，其特征在于干 燥溫度控制在100-130°C 。
6. 如權(quán)利要求1所述的溶膠凝膠制備納米發(fā)光粉體，其特征在于前 驅(qū)體煅燒的溫度范圍控制在500-1100'C之間。
7. 如權(quán)利要求1所述的溶膠凝膠制備納米發(fā)光粉體，其特征在于 (Y，Gd)203:Eu3+納米粉體，具體配比關(guān)系為Yo4-xGdxEu,03，其中x值 在0-1.94范圍內(nèi)變化。
8. 如權(quán)利要求1所述的溶膠凝膠制備納米發(fā)光粉體，其特征在于 (Y,Gd)203:Eu3+納米粉體，具體配比關(guān)系為Y^GdnxEuxOs,其中x在 0.01-0.30范圍內(nèi)變化。
全文摘要
溶膠凝膠法制備納米發(fā)光粉體涉及一種制備納米發(fā)光粉體的方法，包括初始稀土溶液的配置、成膠、干燥以及干凝膠的煅燒過程將稀土氧化物RE₂O₃(RE＝Y(jié)，Gd，Eu)在濃硝酸中溶解配成溶液，加入螯合劑檸檬酸，并加入乙二醇，在不斷攪拌的情況下用濃氨水調(diào)節(jié)體系pH值，然后將上述初始溶液在水浴中加熱，使之形成透明溶膠和凝膠，凝膠經(jīng)過干燥得到干凝膠，干凝膠經(jīng)研磨后煅燒2h得到納米(Y，Gd)₂O₃:Eu³⁺粉體。本發(fā)明提供了一種溶膠凝膠法制備納米(Y，Gd)₂O₃:Eu³⁺發(fā)光粉體的方法，該方法工藝簡單，所采用的原料簡單易得損失少，制備周期短，所得(Y，Gd)₂O₃:Eu³⁺粉體粒徑小，分布均勻，基本呈球狀，在實(shí)際應(yīng)用中有廣闊的前景。
文檔編號(hào)C01F17/00GK101367539SQ20081001326
公開日2009年2月18日 申請(qǐng)日期2008年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月19日
發(fā)明者凱 尹, 張佳瑢, 沈世妃, 王華棟, 郭易芬, 馬偉民 申請(qǐng)人:沈陽化工學(xué)院