專利名稱：YVO₄:Eu³⁺/YPO₄核殼結構納米熒光粉及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光材料，尤其是涉及一種YV04:E^7YP04核殼結構納米 熒光粉及其制備方法。
背景技術：
稀土發(fā)光材料因具有豐富多變的熒光特性、發(fā)光的色純度較高、高發(fā)光轉(zhuǎn) 換效率和化學性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點，格外引人注目。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，稀土發(fā)光 材料已成為一類重要的功能材料，廣泛應用于熒光燈、等離子平板顯示器、場 發(fā)射顯示器和X射線成像技術等領域。在眾多的稀土發(fā)光材料中，摻銪釩酸釔 YV04:Ei^+熒光粉是重要的紅光發(fā)光材料之一，它具有量子效率高、光通量大、 顯色性好等優(yōu)點，已商業(yè)化應用于高壓汞燈和陰極射線管等場合。
目前產(chǎn)業(yè)界所用的稀土發(fā)光材料主要是各類微米級的熒光粉。近年來，隨 著納米技術的興起，研究者發(fā)現(xiàn)納米熒光粉具有顯著的優(yōu)點。比如，因其顆粒 極小，可用于更高分辨率的顯示器，同時，它可改善熒光粉的粘結流變性，減 少熒光粉用量，提高均勻性。因此，稀土納米熒光粉的研究與應用倍受關注。
然而由于納米材料的比表面積較微米材料大幾個數(shù)量級，因此其表面態(tài)和 表面缺陷比對應微米材料多得多。高比例的表面態(tài)和表面缺陷將嚴重影響納米 熒光粉的發(fā)光效率，限制了它的進一步應用。因此，提高納米熒光粉的發(fā)光效 率是研究的重要方向。

發(fā)明內(nèi)容
由于單純YV04:E^+納米熒光粉存在較多表面缺陷，導致發(fā)光效率不高等問 題，本發(fā)明的目的在于提供一種YV04:Ei^/YP04核殼結構納米熒光粉及其制備 方法，將化學性質(zhì)穩(wěn)定、透光性好的磷酸釔YP04包覆到YV04:E^+納米熒光粉 表面，形成核殼結構納米熒光粉。
本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是
一、 一種YV04:Ei^/YP04核殼結構納米熒光粉
該納米熒光粉YV04:Eu，亥心銪的摩爾摻雜濃度為1 8%， YV04:Eu"核 心與YP04外殼的摩爾比為1:2 8:1，該核殼結構的粒徑為30 100納米。
二、 一種YV04:E^+AT04核殼結構納米熒光粉的制備方法，采用了兩步水 熱法，該方法的步驟如下
1) 水熱法合成YV04:Eu"核心將Y(N03)3和Eu(N03)3溶于去離子水中，控 制E^+離子占總稀土離子的1 8%，稀土離子總摩爾濃度為0.04 0.4摩爾/升， 再加入摩爾數(shù)與稀土離子總摩爾數(shù)相同的偏釩酸鹽，將最終溶液倒入高壓釜后， 在150 250。C下水熱處理4 120小時，填充度為75 95%。最后，冷卻高壓 釜至室溫，通過離心、清洗，得到YV04:E^+納米核心。
2) 水熱法包覆YP04薄膜將上述YV04:Ei^+納米核心放入去離子水中，再 加入等摩爾數(shù)的硝酸釔和磷酸鹽，并控制YV04:Eu"YP04的摩爾數(shù)比為1:2 8:1;將配好的溶液在高壓釜中水熱處理4 120小時，溫度為150 250°C，填 充度為75 95%，最后，冷卻高壓釜至室溫，通過離心、清洗，得到 YV04:Eu3+/YP04核殼結構納米熒光粉。
所述的偏釩酸鹽為偏釩酸鈉NaV(V2H20、偏釩酸銨NH4V03或偏釩酸鉀 KV03。
所述的磷酸鹽為磷酸三鈉Na3P04、磷酸氫二鈉Na2HP04或磷酸氫二氨 (NH4)2HP04o
本發(fā)明具有的有益效果是-
1) 本發(fā)明提出的YV04:E^+AT04核殼結構納米熒光粉發(fā)光效率比單純的 YV04:Eu3+納米粉提高了 5 30%。
2) YP04與YV04具有相同的晶體結構、相近的晶格常數(shù)，因此，YV04:Eu3+ 納米發(fā)光顆粒核心和YV04外殼結合良好。
3) 該制備方法生產(chǎn)工藝簡單，操作方便，適合大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。


圖l三種納米粉的XRD圖譜(a) YP04外殼材料，(b)實施例l所得 YV04:Eu"/YP04核殼結構納米熒光粉，(c)單純YV04:Ei^+納米紅光熒光粉；
圖2實施例2所得YV04:Eu3+/YP04核殼結構納米熒光粉和單純YV04:Eu3+ 納米紅光熒光粉的光致發(fā)光光譜；
圖3實施例3所得YV04:Eu"YP04核殼結構納米熒光粉(a)和單純 YVO^E^+納米紅光熒光粉(b)的透射電鏡照片。
具體實施例方式
實施例l:
制備￥￥04$113+/￥ 04核殼結構納米熒光粉，其中銪摻雜濃度8%，核殼摩 爾比1:2，采用兩步水熱法制備。
第一步，水熱制備YV04:E^+核心，具體過程如下1)將2.678克硝酸釔 Y(N03)3'6H20 (7.0毫摩爾)和0.271克硝酸銪Eu(N03)3'6H20 (0.6毫摩爾)溶 于190毫升去離子水中。此時，銪離子占稀土離子的8%，稀土離子的總摩爾濃 度為0.040摩爾/升；2)在上述溶液中加入1.200克偏釩酸鈉NaV03'2H20 (7.6 毫摩爾)；3)將上述溶液倒入容積為200毫升的高壓釜中，填充度為95%，該 高壓釜在150'C下水熱處理120小時后，將其冷卻至室溫；4)將最終溶液離心、 清洗，得到7.6毫摩爾YV04:Eu1亥心。
第二步，水熱包覆YP04薄膜形成核殼結構，具體過程如下1)將上述 YV04:Eu3+核心和5.822克Y(N03)3'6H20( 15.2毫摩爾)，2.492克磷酸三鈉Na3P04 (15.2毫摩爾)放入190毫升去離子水中，即溶液中YV04:Ei^+核心和磷酸鹽摩 爾比為1:2，攪拌；2)將最終配好的溶液倒入容積為200毫升的高壓釜中，填 充度95%，該高壓釜在15(TC下水熱處理120小時后，將其冷卻至室溫；3)將 所得溶液離心、清洗，得到YV04:Ei^/YP04核殼結構納米熒光粉。
圖1是本實施例所得YV04:Ei^/YP04核殼結構納米熒光粉、單純YV04:Eu3+ 納米紅光熒光粉以及YP04外殼材料的XRD圖譜。由圖可知，該核殼結構納米 熒光粉的衍射峰介于YV04的標準卡片JCPDS no. 72-0724和YP04標準卡片 JCPDS no. 11-0254之間。圖1右上角的插圖為該樣品在2 e = 25~27。附近的步進 掃描圖譜，從圖譜中可以清晰的看到產(chǎn)物的衍射峰是由YV04和YP04的衍射峰 共同組成的。透射電鏡觀察該樣品發(fā)現(xiàn)其分散良好，顆粒尺寸比未包覆前有所 增加，粒徑約為30納米。PL光譜分析發(fā)現(xiàn)該核殼結構納米熒光粉的發(fā)光效率比 單純的YV04:E^+納米紅光熒光粉的發(fā)光效率提高了 5%。
實施例2:
帝U備YV04:Eu"/YP04核殼結構納米熒光粉，其中銪摻雜濃度5%，核殼摩 爾比2:1，釆用兩步水熱法制備。
第一步，水熱制備YV04:Eu3+核心，具體過程如下1 )將6.550克Y(NO3)3'6H20 (17.1毫摩爾)和0.401克Eu(NO3》6H20 (0.9毫摩爾)溶于180毫升去離子水中， 此時銪離子占總稀土離子的5%，稀土硝酸鹽總摩爾濃度為0.100摩爾/升；2)在 上述溶液中加入2.106克偏釩酸氨NH4VO3 (18.0毫摩爾)，攪拌；3)將最終配好 的溶液放入容積為200毫升的高壓釜中，填充度為90%，該高壓釜在180。C下水熱 處理100小時后，將其冷卻至室溫；4)將最終溶液離心、清洗，得到0.018摩爾 YV04:Eu3+核心。
第二步，水熱包覆YP04薄膜形成核殼結構，具體過程如下1)將得到的
YV04:Eu3+核心和3.447克Y(N03)3'6H20 (9.0毫摩爾)、1.278克磷酸氫二鈉 Na2HP04 (9.0毫摩爾)放入180毫升去離子水中，即得溶液中YV04:Eu^核心和 磷酸鹽摩爾比為2:1，攪拌；2)將最終配好的溶液倒入容積為200毫升的高壓釜 中，填充度90%。該高壓釜在18(TC下水熱處理100小時后，將其冷卻至室溫；3) 將最終溶液離心、清洗，得到YV04:E^7YP04核殼結構納米熒光粉。
圖2是該實施例得到的核殼結構熒光粉與單純YV04:Ei^+納米紅光熒光粉的 PL圖譜。從中可以看出，兩種熒光粉發(fā)射峰峰位一致，而且核殼結構納米熒光 粉比單純YV04:Eu"納米紅光熒光粉發(fā)光效率提高26.3Q/。。經(jīng)過X射線衍射儀測試 可知該核殼結構熒光粉的衍射峰位于YV04和YP04之間，且結晶良好，說明該熒 光粉包含YV04和YP04兩種材物質(zhì)。透射電鏡觀察該核殼結構粒徑為50納米，并 且比未包覆YP04外殼時粒徑有所增加。
實施例3:
制備YV04:E^+ZYP04核殼結構納米熒光粉，其中銪摻雜濃度3%，核殼摩爾 比4:1，采用兩步水熱法制備。
第一步，水熱制備YV04:Eu"核心，具體過程如下1)將14.861克 Y(N03)3'6H20 (38.8毫摩爾)和0.535克Eu(NO3)3'6H20 (1.2毫摩爾)溶于160毫 升去離子水中，此時銪離子占總稀土離子的3%，稀土硝酸鹽總摩爾濃度為0.250 摩爾/升；2)在上述溶液中加入5.522克偏釩酸鉀KV03 (40.0毫摩爾)，攪拌；3) 將配好的溶液倒入200毫升高壓釜中，填充度為80%，該高壓釜在20(TC下水熱處 理60小時后，冷卻至室溫；4)將處理好的溶液離心、清洗，得到40.0毫摩爾 YV04:Eu3+核心。
第二步，水熱包覆YP04薄膜形成核殼結構，具體過程如下1)將得到的 YVO4:Eu3+核心和3.830克Y(NO3)3'6H20 (10.0毫摩爾)、1.320克磷酸氫二氨 (NH4)2HP04 (10.0毫摩爾)放入160毫升去離子水中，此時溶液中YV04:Eu"核心 和磷酸鹽摩爾比為4:1，攪拌；2)將配好的溶液倒入容積為200毫升的高壓釜中， 填充度80%。該高壓釜在200'C下水熱處理60小時后，將其冷卻至室溫；3)將所 得溶液離心、清洗，得到YV04:Ei^/YP04核殼結構納米熒光粉。
圖3是本實施例所得核殼結構納米熒光粉和單純YV04:Ei^+紅光熒光粉的透 射電鏡照片。從中可以看出，核殼結構粒徑為60納米，粒徑均勻且分散良好， 而且顆粒明顯比未包覆YP04外殼前大。X射線衍射測試該核殼結構得到的衍射 峰介于YV04的標準卡片JCPDS no. 72-0724和YPO4標準卡片JCPDS no. 11-0254 之間，說明產(chǎn)物為單相，且包含YV04和YP04兩種物質(zhì)。從該樣品的光致發(fā)光光 譜圖中可以看出，該核殼結構在596和620納米附近呈現(xiàn)明顯的橙光和紅光發(fā)射，
而且比單純的YV04:E^+納米紅光熒光粉發(fā)光效率提高了30。/。。 實施例4:
制備YV04:Ei^/YP04核殼結構納米熒光粉，其中銪摻雜濃度1%，核殼摩爾 比8:1,采用兩步水熱法制備。
第一步，水熱制備YV04:Eu"核心，具體過程如下1)將22.751克 Y(N03)3'6H20 (59.4毫摩爾)和0.268克Eu(NO3)y6H20 (0.6毫摩爾)溶于150毫 升去離子水中，此時銪離子占總稀土離子的1%，稀土硝酸鹽總摩爾濃度為0.400 摩爾/升；2)在上述溶液中加入8.282克偏釩酸鉀&￥03 (60.0毫摩爾)，攪拌；3) 將配好的溶液倒入容積為200毫升高壓釜中，填充度為75%，該高壓釜在25(TC下 水熱處理4小時后，冷卻至室溫；4)將處理好的溶液離心、清洗，得到60.0毫摩 爾YV04:Eu3+核心。
第二步，水熱包覆YP04薄膜形成核殼結構，具體過程如下l)將得到的 YV04:Eu3+核心和2.873克Y(N03)3'6H20 ( 7.5毫摩爾)、0.990克磷酸氫二氨 (NH4)2HP04 (7.5毫摩爾)放入150毫升去離子水中，此時溶液中YV04:EuS+核心 和磷酸鹽摩爾比為8:1，攪拌；2)將配好的溶液倒入容積為200毫升的高壓釜中， 填充度75%。該高壓釜在250。C下水熱處理4小時后，冷卻至室溫；3)將所得溶 液離心、清洗，得到YV04:EuS+7YP04核殼結構納米熒光粉。
X射線衍射測試該樣品得到的衍射峰介于YV04的標準卡片JCPDS no. 72畫0724和YPO4標準卡片JCPDS no. 11-0254之間，說明產(chǎn)物為單相，且包含YV04 和YP04兩種物質(zhì)。從該樣品的光致發(fā)光光譜圖中可以看出，該核殼結構在596 和620納米附近呈現(xiàn)明顯的橙光和紅光發(fā)射，而且比單純的YV04:Eu"納米紅光 熒光粉發(fā)光效率提高了20%。透射電鏡觀察該核殼結構發(fā)現(xiàn)，其粒徑為60納米， 粒徑均勻且分散良好，而且顆粒明顯比未包覆YP04外殼前大。
權利要求
1.一種YVO4:Eu3+/YPO4核殼結構納米熒光粉，其特征在于該納米熒光粉YVO4:Eu3+核心銪的摩爾摻雜濃度為1～8％，YVO4:Eu3+核心與YPO4外殼的摩爾比為1:2～8:1，該核殼結構的粒徑為30～100納米。
2、 如權利要求1所述的一種YV04:Ei^/YP04核殼結構納米熒光粉的制備 方法，其特征在于采用了兩步水熱法，該方法的步驟如下-1) 水熱法合成YV04:EuS+核心將Y(N03)3和Eu(N03)3溶于去離子水中，控 制Ei^+離子占總稀土離子的1 8%，稀土離子總摩爾濃度為0.04 0.4摩爾/升， 再加入摩爾數(shù)與稀土離子總摩爾數(shù)相同的偏釩酸鹽，將最終溶液倒入高壓釜后， 在150 250。C下水熱處理4 120小時，填充度為75 95%。最后，冷卻高壓 釜至室溫，通過離心、清洗，得到YV04:E^+納米核心。2) 水熱法包覆YP04薄膜將上述YV04:Eu"納米核心放入去離子水中，再 加入等摩爾數(shù)的硝酸釔和磷酸鹽，并控制YV04:Ei^/YP04的摩爾數(shù)比為1:2 8:1;將配好的溶液在高壓釜中水熱處理4 120小時，溫度為150 250°C，填 充度為75 95%，最后，冷卻高壓釜至室溫，通過離心、清洗，得到 YV04:Eu3+/YP04核殼結構納米熒光粉。
3、 根據(jù)權利要求2所述的一種YV04:EuSVYP04核殼結構納米熒光粉的制 備方法，其特征在于所述的偏釩酸鹽為偏釩酸鈉NaV03，2H20、偏釩酸銨 NH4VCb或偏釩酸鉀KV03。
4、 根據(jù)權利要求2所述的一種YV04:Ei^/YP04核殼結構納米熒光粉的制 備方法，其特征在于所述的磷酸鹽為磷酸三鈉Na3P04、磷酸氫二鈉Na2HP04或磷酸氫二氨(NH4)2HP04。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種YVO₄:Eu³⁺/YPO₄核殼結構納米熒光粉及其制備方法。該核殼結構熒光粉是通過在YVO₄:Eu³⁺表面包覆YPO₄實現(xiàn)的，YPO₄與YVO₄結構相同、晶格常數(shù)相近，可最大限度降低YVO₄:Eu³⁺納米發(fā)光顆粒的表面缺陷，使其發(fā)光效率比單純的YVO₄:Eu³⁺納米粉提高5～30％。YVO₄:Eu³⁺核心銪的摩爾濃度為1～8％，YVO₄:Eu³⁺核心與YPO₄外殼的摩爾比為1∶2～8∶1，該熒光粉的粒徑為30～100納米。本發(fā)明采用了兩步水熱法，先在150～250℃下水熱合成YVO₄:Eu³⁺納米發(fā)光顆粒，再在水熱條件下將YPO₄包覆到納米核心表面，得到該核殼結構納米熒光粉。該制備方法生產(chǎn)工藝簡單，操作方便，適合大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號C09K11/78GK101368098SQ20081006327
公開日2009年2月18日 申請日期2008年7月29日 優(yōu)先權日2008年7月29日
發(fā)明者姚奎鴻, 左佃太, 王正凱, 祝洪良, 顧小云 申請人:浙江理工大學