一种CaSiO3∶Eu3+纳米球形红色荧光粉的制备

摘要

一种稀土纳米红色荧光体的制造方法，其化学表达式如下：Ca2－xSiO3∶Eux其中0≤x≤0.05，其特征在于：它用Ca(NO3)2和Na2SiO3作为合成基质的原料，用氧化铕作为原料，并用硝酸溶解制得硝酸铕作为荧光激活源，用非离子表面活性剂XL80在环己烷中形成球形反胶束并以此作为软模板；其制作方法是：分别配制两份体积、浓度均相同的XL80的环己烷溶液，分别加入等量0.3mol/L含Eu3+的Ca(NO3)2溶液和0.3mol/LNa2SiO3溶液，控制水核大小，经磁力搅拌制得澄清透明的反胶束体系，再将两反胶束溶液混合，剧烈搅拌后破乳、离心分离，然后收集沉淀干燥、焙烧，即得样品。这种纳米球形结构的发光材料，可用作发光、显示光转换等红色发光粉，具有优良应用性能。

说明书

技术领域

本发明涉及一种稀土发光材料的制作方法，尤其是指一种CaSiO₃:Eu³⁺纳米球形红色荧光粉的制备。

背景技术  硅酸盐因其优良的化学稳定性和热稳定性，是一种良好的发光材料基质。掺入过渡金属离子或稀土离子后，具有较高的发光效率。Eu³⁺离子的红光发射功能已被广泛应用于彩色电视、平板显示、阴极射线管及三基色荧光粉中，CaSiO₃:Eu³⁺荧光粉已有合成及研究，不过目前普遍采用的制备方法为高温固相法。但高温固相法制作的荧光粉粉体烧结现象严重，需要多次球磨、筛分后方可投入应用。因而存在粒子颗粒大，难以微细化、分散效果和微观形貌较差等不足。基于发光材料的发光性能与其形态有很大关系，球形颗粒可以提高其密堆性，从而提高其发光亮度。此外，荧光粉涂屏工艺的要求也迫切需要合成球形荧光粉。

发明内容

本发明的目的：旨在提出一种新的制备方法制备出纳米球形稀土硅酸盐红色荧光粉。

这种稀土纳米红色荧光体的制造方法，其化学表达式如下：Ca_2-xSiO₃:Eu_x其中0≤x≤0.05，其特征在于：

A、它用Ca(NO₃)₂和Na₂SiO₃作为合成基质的原料，用氧化铕作为原料，并用硝酸溶解制得硝酸铕作为荧光激活源，用非离子表面活性剂XL80在环己烷中形成球形反胶束并以此作为软模板；

B、其制作方法是：分别配制两份体积相同、浓度为0.2mol/L的XL80的环己烷溶液，分别加入等量0.3mol/L含Eu³⁺的Ca(NO₃)₂溶液和0.3mol/LNa₂SiO₃溶液，控制水核大小，经磁力搅拌制得澄清透明的反胶束体系，再将两反胶束溶液混合，剧烈搅拌后破乳、离心分离，然后收集沉淀干燥、焙烧，即得样品。

其反胶束中水核大小w₀值为5，10(w₀为水和表面活性剂的物质的量比)。

干燥时的干燥温度为70℃，使用的热处理温度在500～700℃。

所用Eu³⁺的摩尔掺杂浓度为1-5％。

磁力搅拌时的时间至少1小时，剧烈搅拌的时间至少为24小时。

本发明采用反胶束软模板法制备粒径较小、具有球体形貌的CaSiO₃:Eu³⁺红色纳米荧光粉材料。显著的特征是配制两份等体积、浓度为0.2mol/L的XL80的环己烷溶液，分别加入到等量的0.3mol/L含Eu³⁺的Ca(NO₃)₂溶液和0.3mol/L Na₂SiO₃溶液中，通过改变Ca(NO₃)₂/Eu³⁺溶液和Na₂SiO₃溶液的加入体积控制水池的大小，磁力搅拌得到澄清透明的反胶束体系。常温下再将两反胶束溶液迅速混合，剧烈搅拌反应一段时间后，加入无水乙醇破乳，静置一段时间待分层后弃去上层清液，离心分离收集沉淀干燥。烧结后即得到所要的荧光粉。该荧光粉在350-450nm处有较强的激发峰，其中最强的激发波长在395nm处，对应的发射主峰为613nm处的红光发射；具有明显的使用优越性。为制备特殊形貌的纳米发光材料提供了一条新的途径，制备出的纳米球形CaSiO₃:Eu³⁺发光材料，是一种应用性能优良的稀土红色荧光材料。

附图说明

附图1为本方法制作的CaSiO₃:Eu³⁺纳米球形红色荧光粉镜相形态图；

附图2为CaSiO₃:Eu³⁺纳米球形红色荧光粉的XRD图谱；

附图3为CaSiO₃:Eu³⁺纳米球形红色荧光粉的激发光谱和发射光谱图。

具体实施方式

实施例1

称取0.528gEu₂O₃，加入HNO₃溶解得到Eu(NO₃)₃并蒸发结晶，再称取7.084gCa(NO₃)₂·4H₂O，加入Eu(NO₃)₃与蒸馏水溶解，100mL容量瓶定容，配制成含Eu³⁺摩尔掺杂浓度为1％的0.3mol/L Ca(NO₃)₂溶液。同时配制0.3mol/L Na₂SiO₃溶液。

配制两份200mL，0.2mol/L的XL80/环己烷溶液，分别加入0.3mol/LCa(NO₃)₂(含1mol％Eu³⁺)溶液和0.3mol/L Na₂SiO₃溶液各3.6mL，磁力搅拌1h制得澄清透明的反胶束体系，w₀值为5(w₀为水和表面活性剂的物质的量比)。然后常温下将两反胶束溶液迅速混合，剧烈搅拌24h后，加入无水乙醇破乳，静置一段时间使其分层，弃去上层清液，离心分离收集沉淀于70℃干燥4h。再于700℃焙烧2h，冷却后取出，置于干燥器中备用。

实施例2

称取0.053gEu₂O₃，加入HNO₃溶解得到Eu(NO₃)₃并蒸发结晶，再称取7.084gCa(NO₃)₂·4H₂O，加入Eu(NO₃)₃与蒸馏水溶解，100mL容量瓶定容，配制成含Eu³⁺摩尔掺杂浓度为0.1％的0.3mol/L Ca(NO₃)₂溶液。同时配制0.3mol/L Na₂SiO₃溶液。

配制两份200mL，0.2mol/L的XL80/环己烷溶液，分别加入0.3mol/LCa(NO₃)₂(含0.1mol％Eu³⁺)溶液和0.3mol/L Na₂SiO₃溶液各7.2mL，磁力搅拌1h制得澄清透明的反胶束体系，w₀值为10。然后常温下将两反胶束溶液迅速混合，剧烈搅拌24h后，加入无水乙醇破乳，静置一段时间使其分层，弃去上层清液，离心分离收集沉淀于70℃干燥4h。再于500℃焙烧2h，冷却后取出，置于干燥器中备用。

实施例3

称取1.056gEu₂O₃，加入HNO₃溶解得到Eu(NO₃)₃并蒸发结晶，再称取7.084gCa(NO₃)₂·4H₂O，加入Eu(NO₃)₃与蒸馏水溶解，100mL容量瓶定容，配制成含Eu³⁺摩尔掺杂浓度为2％的0.3mol/L Ca(NO₃)₂溶液。同时配制0.3mol/L Na₂SiO₃溶液。

配制两份200mL，0.2mol/L的XL80/环己烷溶液，分别加入0.3mol/LCa(NO₃)₂(含2mol％Eu³⁺)溶液和0.3mol/L Na₂SiO₃溶液各3.6mL，磁力搅拌1h制得澄清透明的反胶束体系，w₀值为5。然后常温下将两反胶束溶液迅速混合，剧烈搅拌24h后，加入无水乙醇破乳，静置一段时间使其分层，弃去上层清液，离心分离收集沉淀于70℃干燥4h。再于600℃焙烧2h，冷却后取出，研磨均匀置于干燥器中备用。

实施例4

称取1.583gEu₂O₃，加入HNO₃溶解得到Eu(NO₃)₃并蒸发结晶，再称取7.084gCa(NO₃)₂·4H₂O，加入Eu(NO₃)₃与蒸馏水溶解，100mL容量瓶定容，配制成含Eu³⁺摩尔掺杂浓度为3％的0.3mol/L Ca(NO₃)₂溶液。同时配制0.3mol/L Na₂SiO₃溶液。

配制两份200mL，0.2mol/L的XL80/环己烷溶液，分别加入0.3mol/LCa(NO₃)₂(含3mol％Eu³⁺)溶液和0.3mol/L Na₂SiO₃溶液各3.6mL，磁力搅拌1h制得澄清透明的反胶束体系，w₀值为5。然后常温下将两反胶束溶液迅速混合，剧烈搅拌24h后，加入无水乙醇破乳，静置一段时间使其分层，弃去上层清液，离心分离收集沉淀于70℃干燥4h。再于700℃焙烧2h，冷却后取出，研磨均匀置于干燥器中备用。

实施例5

称取2.111gEu₂O₃，加入HNO₃溶解得到Eu(NO₃)₃并蒸发结晶，再称取7.084gCa(NO₃)₂·4H₂O，加入Eu(NO₃)₃与蒸馏水溶解，100mL容量瓶定容，配制成含Eu³⁺摩尔掺杂浓度为4％的0.3mol/L Ca(NO₃)₂溶液。同时配制0.3mol/L Na₂SiO₃溶液。

配制两份200mL，0.2mol/L的XL80/环己烷溶液，分别加入0.3mol/LCa(NO₃)₂(含4mol％Eu³⁺)溶液和0.3mol/L Na₂SiO₃溶液各3.6mL，磁力搅拌1h制得澄清透明的反胶束体系，w₀值为5。然后常温下将两反胶束溶液迅速混合，剧烈搅拌24h后，加入无水乙醇破乳，静置一段时间使其分层，弃去上层清液，离心分离收集沉淀于70℃干燥4h。再于700℃焙烧2h，冷却后取出，研磨均匀置于干燥器中备用。

实施例6

称取2.639gEu₂O₃，加入HNO₃溶解得到Eu(NO₃)₃并蒸发结晶，再称取7.084gCa(NO₃)₂·4H₂O，加入Eu(NO₃)₃与蒸馏水溶解，100mL容量瓶定容，配制成含Eu³⁺摩尔掺杂浓度为5％的0.3mol/L Ca(NO₃)₂溶液。同时配制0.3mol/L Na₂SiO₃溶液。

配制两份200mL，0.2mol/L的XL80/环己烷溶液，分别加入0.3mol/LCa(NO₃)₂(含5mol％Eu³⁺)溶液和0.3mol/L Na₂SiO₃溶液各3.6mL，磁力搅拌1h制得澄清透明的反胶束体系，w₀值为5。然后常温下将两反胶束溶液迅速混合，剧烈搅拌24h后，加入无水乙醇破乳，静置一段时间使其分层，弃去上层清液，离心分离收集沉淀于70℃干燥4h。再于700℃焙烧2h，冷却后取出，研磨均匀置于干燥器中备用。