專(zhuān)利名稱(chēng)：一種快速合成發(fā)光材料的溶膠－凝膠的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明為一種快速合成發(fā)光材料的溶膠-凝膠的方法，屬于發(fā)光物理中磷光材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種合成鋁酸鍶長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的方法。
背景技術(shù)：
長(zhǎng)余輝發(fā)光材料在儀表的字盤(pán)、顯示、涂料、搪瓷和工藝美術(shù)等方面都有實(shí)際應(yīng)用，特別是當(dāng)用發(fā)光涂料作為道路照明、建筑標(biāo)志、消防標(biāo)志時(shí)能解決地震和火災(zāi)等突發(fā)性事故中引起停電問(wèn)題，從而解救人的生命。
長(zhǎng)余輝發(fā)光材料主要包括金屬硫化物，鋁酸鹽，硅酸鹽和鈦酸鹽。在這些材料中，鋁酸鹽體系長(zhǎng)余輝發(fā)光材料因其在發(fā)光強(qiáng)度、余輝時(shí)間等方面的性能優(yōu)越性，目前已實(shí)現(xiàn)了商業(yè)應(yīng)用。鋁酸鹽體系長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的制備方法主要包括高溫固相法、溶膠-凝膠法、微波法、燃燒法和共沉淀法，其中溶膠-凝膠法具有合成的產(chǎn)物純度高，化學(xué)組分均勻，合成溫度低，產(chǎn)物的粒度比較細(xì)小、均勻等優(yōu)點(diǎn)。
溶膠-凝膠法可分為兩類(lèi)原料為無(wú)機(jī)鹽的水溶液溶膠-凝膠法和原料為金屬醇鹽的醇鹽溶膠-凝膠法。與金屬醇鹽相比，無(wú)機(jī)鹽價(jià)格低廉，因此目前研究者多以無(wú)機(jī)鹽為原料來(lái)制備鋁酸鹽長(zhǎng)余輝發(fā)光材料。
以無(wú)機(jī)鹽為原料，采用溶膠-凝膠法制備鋁酸鹽長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的研究已有一些進(jìn)展。如張中太等人(中國(guó)專(zhuān)利，CN1334309)發(fā)明了一種以檸檬酸為絡(luò)合劑，采用溶膠-凝膠工藝制備鋁酸鹽長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的方法。但是如果用該方法制備含Sr、Ba的鋁酸鹽，則由于Sr、Ba的硝酸鹽溶解度較低，在成膠過(guò)程中由于水分的蒸發(fā)，Sr、Ba的硝酸鹽結(jié)晶析出，從而使膠體不穩(wěn)定，影響發(fā)光材料的均勻性，為此，在制備Sr、Ba的鋁酸鹽時(shí)，必須事先去除溶液中的NO3-離子，去除方法為先將硝酸鋁溶解于水中，滴入氨水調(diào)節(jié)溶液pH值，使Al3+轉(zhuǎn)變?yōu)锳l(OH)3活性膠體狀沉淀，將沉淀過(guò)濾洗滌，去掉其中的NO3-離子，而Sr2+、Ba2+的引入則以碳酸鹽的形式引入，然后與其它原料溶于檸檬酸制成溶液。顯然，當(dāng)Sr2+、Ba2+離子以硝酸鹽的形式引入，且需要用硝酸溶解Eu2O3，Dy2O3時(shí)，則不能用此方法去掉溶液中的NO3-離子。
在不去掉溶液中的NO3-離子的情況下，研究表明(袁曦明等，稀土，23(4)，2002，33～38)，為保證膠體的穩(wěn)定性，要嚴(yán)格控制3個(gè)因素1)檸檬酸的用量。一般檸檬酸的摩爾數(shù)為總金屬離子摩爾數(shù)的2～3倍。2)水的用量。加水量過(guò)多會(huì)影響金屬檸檬酸螯合物的形成，尤其是Sr的檸檬酸螯合物穩(wěn)定常數(shù)小于其它金屬離子的檸檬酸螯合物，水量過(guò)多難以得到理想的溶膠體。但加水量太少，不利于作為原料的硝酸鹽和檸檬酸的溶解，以致不能形成均勻的溶液。3)pH值。在溶膠的形成過(guò)程中，同時(shí)存在著檸檬酸的弱酸電離平衡和它與金屬離子的配位平衡，必須控制一定的pH值才能得到穩(wěn)定的金屬離子檸檬酸螯合物。
以上兩例中，均有凝膠干燥制備干凝膠工序，制備周期長(zhǎng)。為縮短材料的制備時(shí)間，孫家躍(中國(guó)專(zhuān)利，CN1760321)提出了一種采用溶膠-發(fā)泡法制備不球磨長(zhǎng)余輝粉體材料。該方法通過(guò)添加分散劑，發(fā)泡劑和礦化劑，調(diào)節(jié)pH＝5～6，生成無(wú)色透明的溶膠；不需要陳化和干燥制備干凝膠的工序，而直接進(jìn)行發(fā)泡反應(yīng)制得長(zhǎng)余輝材料的前驅(qū)體，再于還原氣氛下進(jìn)行焙燒制得長(zhǎng)余輝粉體材料。此工藝大大縮短時(shí)間，但因缺少干燥制備凝膠工序，溶膠焙燒時(shí)體積要膨脹幾十倍，這樣由于設(shè)備體積的限制，每次焙燒制備的粉體量很少，而實(shí)際上，制備不球磨長(zhǎng)余輝粉體材料時(shí)，焙燒時(shí)體積膨脹幾倍就可達(dá)到足夠的疏松效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一種快速合成發(fā)光材料的溶膠-凝膠的方法的目的在于克服和解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，從而提供一種簡(jiǎn)單、快速、高效制備鋁酸鍶長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的溶膠-凝膠的工藝方法的技術(shù)方案。
本發(fā)明一種快速合成發(fā)光材料的溶膠-凝膠的方法，其特征在于是一種合成鋁酸鍶長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的方法，其組成為SrxAlyOx+3y/2，Eu2+、Dy3+，其組成成分Eu2+、Dy3+的加入比例為Eu2+的加入量相當(dāng)于Sr2+的2～10mol％，Dy3+的加入量相當(dāng)于Sr2+的2～10mol％，其制備步驟為I按照上述化學(xué)組成稱(chēng)取硝酸鍶、硝酸鋁、氧化銪、氧化鏑和檸檬酸，然后將硝酸鍶、硝酸鋁和檸檬酸溶于去離子水中，將氧化銪，氧化鏑溶于硝酸中，再將硝酸鍶、硝酸鋁和檸檬酸的水溶液和氧化銪、氧化鏑的硝酸溶液混合成硝酸鹽溶液；II在80～95℃下恒溫磁力攪拌1～4小時(shí)，使金屬離子與檸檬酸絡(luò)合完全，并使水分蒸發(fā)至溶液變成粘性的溶膠，并最終轉(zhuǎn)變成粘稠狀的凝膠，在攪拌過(guò)程中，當(dāng)溶液出現(xiàn)析晶征兆時(shí)，往溶液中加入溶液體積的10～30％的無(wú)水乙醇，溶液中的NO3-離子與乙醇發(fā)生酯化反應(yīng)生成硝酸乙酯，硝酸乙酯受熱分解放出氧化氮?dú)怏w，溶液中NO3-減少至Sr的硝酸鹽不能發(fā)生析晶；III將凝膠在750～900℃下灼燒1～2h去除凝膠中所含的檸檬酸得白色納米粉體；IV將III所得粉體裝入氧化鋁坩堝，坩堝口蓋嚴(yán)，然后放入底部放有石墨的氧化鋁坩堝中，氧化鋁坩堝口用剛玉片蓋嚴(yán)并密封，在1100℃～1250℃灼燒1～4h即得到鋁酸鍶長(zhǎng)余輝發(fā)光材料。
上述的一種快速合成發(fā)光材料的溶膠-凝膠的方法，其特征在于加入無(wú)水乙醇時(shí)，分多次加入，每次加入的無(wú)水乙醇量為溶液體積的1～3％，加入次數(shù)為3～10次。
上述的一種快速合成發(fā)光材料的溶膠-凝膠的方法，其特征在于所述的將凝膠在750～900℃下灼燒1～2h去除凝膠中所含的檸檬酸得白色納米粉體的步驟為先將爐溫升至500～650℃，再放入裝有凝膠的氧化鋁坩堝中使凝膠迅速燃燒，當(dāng)凝膠不燃燒后再將爐溫升至750～900℃保溫1～2h。
本發(fā)明一種快速合成發(fā)光材料的溶膠-凝膠的方法具有以下優(yōu)點(diǎn)1)不需要嚴(yán)格控制水的用量、不需要調(diào)節(jié)溶液的pH值，而溶液中的NO3-離子通過(guò)加入無(wú)水乙醇去除。2)不需要凝膠干燥制備干凝膠的工序，大大縮短了時(shí)間。3)先將凝膠放入爐溫已達(dá)500～650℃的爐中燃燒至不冒火焰，再將爐溫升至750～900℃，有效控制了去除凝膠中所含的檸檬酸等有機(jī)物的體積過(guò)分膨脹(只膨脹幾倍)，既達(dá)到質(zhì)地梳松多孔的目的，又提高了生產(chǎn)效率。4)由于不需要嚴(yán)格控制水的用量、不需要調(diào)節(jié)溶液的pH值，且前期的所有溶膠、絡(luò)合等一系列復(fù)雜反應(yīng)在同一液相中進(jìn)行，所以制備工藝簡(jiǎn)單且重復(fù)性好，節(jié)約能源，降低成本。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明不限于這些實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式
1按摩爾比分別稱(chēng)取10.6357g Sr(NO3)2，37.8919g Al(NO3)3·9H2O，0.5264g Eu2O3，0.5600g Dy2O3，31.6794g H3L，將Sr(NO3)2，Al(NO3)3·9H2O，H3L溶于250ml去離子水中，將Eu2O3，Dy2O3溶于20ml HNO3中，混合后在90℃下恒溫磁力攪拌，直至溶液變成粘稠狀凝膠。在攪拌過(guò)程中，當(dāng)溶液出現(xiàn)析晶征兆時(shí)，分5加入共30ml無(wú)水乙醇。將上述凝膠放入坩堝中，放入爐溫已達(dá)500℃的爐中使凝膠燃燒，待凝膠燃燒至不冒火焰時(shí)，將爐溫升至900℃保溫1h。將所得粉體裝入剛玉坩堝，坩堝口蓋嚴(yán)，然后放入一個(gè)較大的底部放有石墨的氧化鋁坩堝中，較大氧化鋁坩堝口用剛玉片蓋嚴(yán)并密封，然后在1150℃下灼燒2h，可得SrAl2O4Eu2+，Dy3+長(zhǎng)余輝發(fā)光材料，在紫外線(xiàn)照射下發(fā)射波長(zhǎng)為515nm的黃綠光，余輝時(shí)間為12小時(shí)以上。
具體實(shí)施例方式
2按摩爾比分別稱(chēng)取10.6357g Sr(NO3)2，66.3108g Al(NO3)3·9H2O，0.5264g Eu2O3，0.5600g Dy2O3，47.5191g H3L，將Sr(NO3)2，Al(NO3)3·9H2O，H3L溶于200ml去離子水中，將Eu2O3，Dy2O3溶于20ml HNO3中，混合后在90℃下恒溫磁力攪拌，直至溶液變成粘滯不動(dòng)的稠狀凝膠。在攪拌過(guò)程中，當(dāng)溶液出現(xiàn)析晶征兆時(shí)，分5加入共35ml無(wú)水乙醇。將上述凝膠放入坩堝中，放入爐溫已達(dá)600℃的爐中使凝膠燃燒，待凝膠燃燒至不冒火焰時(shí)，將爐溫升至800℃保溫1.5h。將所得粉體裝入剛玉坩堝，坩堝口蓋嚴(yán)，然后放入一個(gè)較大的底部放有石墨的氧化鋁坩堝中，較大氧化鋁坩堝口用剛玉片蓋嚴(yán)并密封，然后在1200℃下灼燒2h，可得Sr4Al14O25Eu2+，Dy3+長(zhǎng)余輝發(fā)光材料，在紫外線(xiàn)照射下發(fā)射波長(zhǎng)為490nm的藍(lán)綠光，余輝時(shí)間為12小時(shí)以上。
具體實(shí)施例方式
3按摩爾比分別稱(chēng)取10.6357g Sr(NO3)2，74.2757g Al(NO3)3·9H2O，0.5264g Eu2O3，0.5600g Dy2O3，137.2774g H3L，將Sr(NO3)2，Al(NO3)3·9H2O，H3L溶于300ml去離子水中，將Eu2O3，Dy2O3溶于20mlHNO3中，混合后在90℃下恒溫磁力攪拌，直至溶液變成粘滯不動(dòng)的稠狀凝膠。在攪拌過(guò)程中，當(dāng)溶液出現(xiàn)析晶征兆時(shí)，分5加入共40ml無(wú)水乙醇。將上述凝膠放入坩堝中，放入爐溫已達(dá)650℃的爐中使凝膠燃燒，待凝膠燃燒至不冒火焰時(shí)，將爐溫升至700℃保溫2h。將所得粉體裝入剛玉坩堝，坩堝口蓋嚴(yán)，然后放入一個(gè)較大的底部放有石墨的氧化鋁坩堝中，較大氧化鋁坩堝口用剛玉片蓋嚴(yán)并密封，然后在1250℃下灼燒2h，可得SrAl4O7Eu2+，Dy3+長(zhǎng)余輝發(fā)光材料，在紫外線(xiàn)照射下發(fā)射波長(zhǎng)為475nm的藍(lán)光，余輝時(shí)間為12小時(shí)以上。
權(quán)利要求
1.一種快速合成發(fā)光材料的溶膠-凝膠的方法，其特征在于是一種合成鋁酸鍶長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的方法，其組成為SrxAlyOx+3y/2，Eu2+、Dy3+，其組成成分的加入比例為Eu2+的加入量相當(dāng)于Sr2+的2～10mol％，Dy3+的加入量相當(dāng)于Sr2+的2～10mol％，其制備步驟為I按照上述化學(xué)組成稱(chēng)取硝酸鍶、硝酸鋁、氧化銪、氧化鏑和檸檬酸，然后將硝酸鍶、硝酸鋁和檸檬酸溶于去離子水中，將氧化銪，氧化鏑溶于硝酸中，再將硝酸鍶、硝酸鋁和檸檬酸的水溶液和氧化銪、氧化鏑的硝酸溶液混合成硝酸鹽溶液；II在80～95℃下恒溫磁力攪拌1～4小時(shí)，使金屬離子與檸檬酸絡(luò)合完全，并使水分蒸發(fā)至溶液變成粘性的溶膠，并最終轉(zhuǎn)變成粘稠狀的凝膠，在攪拌過(guò)程中，當(dāng)溶液出現(xiàn)析晶征兆時(shí)，往溶液中加入溶液體積的10～30％的無(wú)水乙醇，溶液中的NO3-離子與乙醇發(fā)生酯化反應(yīng)生成硝酸乙酯，硝酸乙酯受熱分解放出氧化氮?dú)怏w，使溶液中NO3-減少至Sr的硝酸鹽不能發(fā)生析晶；III將凝膠在750～900℃下灼燒1～2h去除凝膠中所含的檸檬酸得白色納米粉體；IV將III所得粉體裝入氧化鋁坩堝，坩堝口蓋嚴(yán)，然后放入底部放有石墨的氧化鋁坩堝中，氧化鋁坩堝口用剛玉片蓋嚴(yán)并密封，在1100℃～1250℃灼燒1～4h即得到鋁酸鍶長(zhǎng)余輝發(fā)光材料。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種快速合成發(fā)光材料的溶膠-凝膠的方法，其特征在于加入無(wú)水乙醇時(shí)，分多次加入，每次加入的無(wú)水乙醇量為溶液體積的1～3％，加入次數(shù)為3～10次。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種快速合成發(fā)光材料的溶膠-凝膠的方法，其特征在于所述的將凝膠在750～900℃下灼燒1～2h去除凝膠中所含的檸檬酸得白色納米粉體的步驟為先將爐溫升至500～650℃，再放入裝有凝膠的氧化鋁坩堝中使凝膠迅速燃燒，當(dāng)凝膠不燃燒后再將爐溫升至750～900℃保溫1～2h。
全文摘要
一種快速合成發(fā)光材料的溶膠－凝膠方法，屬于發(fā)光物理中磷光材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及到一種合成鋁酸鍶長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的方法，其特征在于本發(fā)明是以硝酸鍶、硝酸鋁、氧化銪、氧化鏑為原料，以檸檬酸為絡(luò)合劑，將氧化銪和氧化鏑溶解于適量硝酸中，然后和硝酸鍶、硝酸鋁、檸檬酸的水溶液混合制得的鋁酸鍶長(zhǎng)余輝發(fā)光材料的方法，該方法不需要嚴(yán)格控制水的用量、不需要調(diào)節(jié)溶液的pH值、制備工藝簡(jiǎn)單，且生產(chǎn)周期較短；有效控制了去除凝膠中所含的檸檬酸等有機(jī)物的體積過(guò)分膨脹，既達(dá)到質(zhì)地疏散多孔的目的，又提高了生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)C09K11/00GK101016458SQ20071006145
公開(kāi)日2007年8月15日 申請(qǐng)日期2007年1月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月19日
發(fā)明者黃平, 崔彩娥, 郝虎在 申請(qǐng)人:太原理工大學(xué)