專利名稱：一種立方狀鋯酸鑭摻鈰鋱綠色發(fā)光材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種立方狀鋯酸鑭摻鈰鋱綠色發(fā)光材料的制備方法。
背景技術(shù)：
稀土鋯酸鹽(Re2Zr207)用途非常廣泛，且具有很多獨特性能，如鋯酸鑭作為 一種功能材料具有高熔點、高離子導(dǎo)電性、高化學(xué)穩(wěn)定性、高催化活性等。
鋯酸鑭作為熱障涂層，由于很低的導(dǎo)熱性、較高的化學(xué)穩(wěn)定性以及與氧化 釔穩(wěn)定氧化鋯陶瓷相當(dāng)?shù)臒崤蛎浶阅艿纫幌盗袃?yōu)點，目前被廣泛研究。比如， 燃?xì)廨啓C使用該熱障涂層可以提高其工作溫度，提高發(fā)動機推力，降低耗油量， 延長壽命，簡化設(shè)計復(fù)雜程度，降低對基體材料的要求等。鋯酸鑭還是一種良 好的催化劑，被廣泛應(yīng)用于光催化方面。其作為光致發(fā)光材料的基體受到重視， 但，但是相關(guān)研究還較少。
稀土鋯酸鑭作為發(fā)光材料的基體具有較高的熱穩(wěn)定性、低的熱傳導(dǎo)性、燒 結(jié)溫度相對較低等優(yōu)點。常見稀土發(fā)光材料的制備方法有高溫固相燒結(jié)法、 共沉淀法、溶膠-凝膠法、水熱法等。其中水熱法工藝簡單、產(chǎn)物結(jié)晶好、產(chǎn)物 純度較高，反應(yīng)溫度相對較低。目前為止，關(guān)于鋯酸鑭作為發(fā)光材料基質(zhì)的研 究還相對較少，對其制備的研究也比較單一，主要以溶膠凝膠法為主[Aiyu Zhang， et al, Systematic research on RE2Zr207 (RE=La， Nd, Eu and Y) nanocrystals: Preparation, structure and photoluminescence characterization, Solid State Sciences, 10(2008)74-81],水熱法合成相對很少。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種立方狀鋯酸鑭摻鈰鋱(La2Zr207: Ce，Tb)綠色發(fā)光 材料的制備方法，采用水熱工藝，通過添加PVP表面活性劑的輔助，實現(xiàn)了立 方狀鋯酸鑭摻鈰鋱綠色發(fā)光材料的合成。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案的步驟如下
1) 將硝酸鑭、硝酸鈰、硝酸鋱溶于去離子水中，控制硝酸鈰的摩爾數(shù)為總稀 土陽離子摩爾數(shù)的1%~5%，控制硝酸鋱的摩爾數(shù)為總稀土陽離子摩爾數(shù)的 5%~8%，攪拌；
2) 向上述溶液中加入PVP，控制PVP的質(zhì)量百分比濃度為0.25%~1%，攪
拌；3) 向上述溶液中加入醋酸鋯，醋酸鋯的摩爾數(shù)與上述總稀土陽離子摩爾數(shù)相 等，攪拌；
4) 逐滴加入氫氧化鈉溶液生成白色沉淀，控制溶液的pH值為6 9，繼續(xù)攪
拌；
5) 將上述溶液裝入高壓釜，采用水熱工藝，處理好的溶液離心、千燥，獲得 立方狀鋯酸鑭摻鈰鋱綠色發(fā)光材料。
所述水熱工藝，溫度控制為180-220°C，處理時間為6 40小時。
本發(fā)明具有的有益效果是
本發(fā)明是以硝酸鑭、硝酸鈰、硝酸鋱和醋酸鋯為反應(yīng)物，添加PVP表面活性 劑，氫氧化鈉作為礦化劑，通過水熱工藝，在180 22(TC下合成出顆粒形貌呈立 方狀的鋯酸鑭摻鈰鋱綠色發(fā)光材料。其合成溫度較傳統(tǒng)的高溫固相燒結(jié)法有顯 著降低。其對探索稀土鋯酸鹽作為發(fā)光材料基質(zhì)的研究具有一定意義。


圖1是實施例1所得產(chǎn)物的XRD圖譜。
圖2是實施例1所得產(chǎn)物的掃描電鏡照片。
圖3實施例1所得產(chǎn)物光致發(fā)光發(fā)射光譜。
圖4實施對比例1所得產(chǎn)物的掃描電鏡照片。
具體實施例方式
實施例l:
分別取1.1691克硝酸鑭(La(N03)3-6H20)、 0.0651克硝酸鈰(Ce(N03)3-6H20)、 0.068克硝酸鋱(Tb(N03)3'6H20)溶于40毫升去離子水中，硝酸鑭、硝酸鈰、硝 酸鋱的摩爾濃度分別為0.0675摩爾/升、0.0038摩爾/升、0.0038摩爾/升；向上 述溶液中加入PVP(聚乙烯吡咯烷酮K30)0.1克，PVP的質(zhì)量百分比濃度為 0.25%，攪拌。取醋酸鋯0.465毫升(魚臺縣清達(dá)精細(xì)化工)溶于40毫升去離子水 中，醋酸鋯的摩爾濃度為0.079摩爾/升，將40毫升醋酸鋯溶液逐滴加入上述硝 酸鹽混合溶液，攪拌。攪拌狀態(tài)下向上述混合溶液中逐滴加入氫氧化鈉，至白 色沉淀不再生成。調(diào)節(jié)溶液pH為6，繼續(xù)攪拌0.5小時。把上述配好的溶液放 入聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓釜中，填充度為80%，內(nèi)襯容積為100毫升。該溶液 在180'C下處理20小時，把處理好的溶液離心、干燥，獲得所需產(chǎn)物。圖l是 本例所得產(chǎn)物的XRD圖譜，圖中各個衍射峰位置與La2Zr207的標(biāo)準(zhǔn)卡片(JCPDS NO. 71-2363)—致，說明Ce、 Tb的摻入沒有引起結(jié)構(gòu)的變化。圖2是其掃描電 鏡照片，可以清楚看到La2Zr207: Ce， Tb呈立方狀，其長度約1~2微米。圖3 是其光致發(fā)光發(fā)射光譜，在545納米處存在尖銳的綠光發(fā)射光譜。
4實施例2:
分別取1.5761克硝酸鑭(La(N03)3'6H20)、0.01736克硝酸鈰(Ce(N03)3'6H20)、 0.1450克硝酸鋱(Tb(NO3)3'6H2O)溶于40毫升去離子水中，硝酸鑭、硝酸鈰、硝 酸鋱摩爾濃度分別為0.1摩爾/升、0.001摩爾/升、0.008摩爾/升；向上述溶液中 加入PVP(聚乙烯吡咯烷酮K30)0.2克，PVP的質(zhì)量百分比濃度為0.5°/。，攪拌。 取醋酸鋯(魚臺縣清達(dá)精細(xì)化工)0.66毫升溶于40毫升去離子水中，醋酸鋯的摩 爾濃度為0.113摩爾/升，將40毫升醋酸鋯溶液逐滴加入上述硝酸鹽混合溶液， 攪拌。攪拌狀態(tài)向上述混合溶液中逐滴加入氫氧化鈉，至白色沉淀不再生成。 調(diào)節(jié)溶液pH為7，繼續(xù)攪拌0.5小時。把上述配好的溶液放入聚四氟乙烯內(nèi)襯 的高壓釜中，填充度為80%，內(nèi)襯容積為100毫升。該溶液在220。C下處理6 小時，把處理好的溶液離心、干燥，獲得所需產(chǎn)物。
實施例3:
分別取3.464克硝酸鑭(La(N03)3'6H20)、 0.0771克硝酸鈰(Ce(N03)3'6H20)、 0.3221克硝酸鋱(Tb(N03V6H20)溶于40毫升去離子水中，硝酸鑭、硝酸鈽、硝 酸鋱摩爾濃度分別為0.2摩爾/升、0.004摩爾/升、0.017摩爾/升；向上述溶液中 加入PVP(聚乙烯吡咯垸酮K30)0.4克，PVP的質(zhì)量百分比濃度為1%，攪拌。取 醋酸鋯(魚臺清達(dá)精細(xì)化工)1.32毫升溶于40毫升去離子水中，醋酸鋯的摩爾濃 度為0.225摩爾/升，將40毫升醋酸鋯溶液逐滴加入上述硝酸鹽混合溶液，攪拌。 攪拌狀態(tài)向上述混合溶液中逐滴加入氫氧化鈉，至白色沉淀不再生成。調(diào)節(jié)溶 液pH為9，繼續(xù)攪拌0.5小時。把上述配好的溶液放入聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓 釜中，填充度為80%，內(nèi)襯容積為100毫升。該溶液在200'C下處理40小時， 把處理好的溶液離心、干燥，獲得所需產(chǎn)物。
對比實施例1:
分別取1.1691克硝酸鑭(La(N03)3'6H20)、 0.0651克硝酸鈰(Ce(N03)y6H20)、 0.068克硝酸鋱(Tb(N03)3'6H20)溶于40毫升去離子水中，硝酸鑭、硝酸鈰、硝 酸鋱摩爾濃度分別為0.0675摩爾/升、0.0038摩爾/升、0.0038摩爾/升，攪拌。 取醋酸鋯0.465毫升溶于40毫升去離子水中，醋酸鋯的摩爾濃度為0.079摩爾/ 升，將40毫升醋酸鋯溶液逐滴加入上述硝酸鹽溶液，攪拌。攪拌狀態(tài)向上述混 合溶液中逐滴加入氫氧化鈉，至白色沉淀不再生成。調(diào)節(jié)溶液pH為6，繼續(xù)攪 拌0.5小時。把上述配好的溶液放入聚四氟乙烯內(nèi)襯的高壓釜中，填充度為80%， 內(nèi)襯容積為100毫升。該溶液在180'C下處理20小時，把處理好的溶液離心、 干燥，獲得所需產(chǎn)物。圖4是其掃描電鏡照片，可以清楚看到La2Zr207: Ce， Tb呈長棒狀，其長度約10微米，直徑約1微米，分散性較好。
權(quán)利要求
1、一種立方狀鋯酸鑭摻鈰鋱綠色發(fā)光材料的制備方法，其特征在于該方法的步驟如下1)將硝酸鑭、硝酸鈰、硝酸鋱溶于去離子水中，控制硝酸鈰的摩爾數(shù)為總稀土陽離子摩爾數(shù)的1％～5％，控制硝酸鋱的摩爾數(shù)為總稀土陽離子摩爾數(shù)的5％～8％，攪拌；2)向上述溶液中加入PVP，控制PVP的質(zhì)量百分比濃度為0.25％～1％，攪拌；3)向上述溶液中加入醋酸鋯，醋酸鋯的摩爾數(shù)與上述總稀土陽離子摩爾數(shù)相等，攪拌；4)逐滴加入氫氧化鈉溶液生成白色沉淀，控制溶液的pH值為6～9，繼續(xù)攪拌；5)將上述溶液裝入高壓釜，采用水熱工藝，處理好的溶液離心、干燥，獲得立方狀鋯酸鑭摻鈰鋱綠色發(fā)光材料。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種立方狀鋯酸鑭摻鈰鋱綠色發(fā)光材料的制備方 法，其特征在于所述水熱工藝，溫度控制為180~220°C，處理時間為6 40小時。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種立方狀鋯酸鑭摻鈰鋱綠色發(fā)光材料的制備方法。將硝酸鑭、硝酸鈰、硝酸鋱按摩爾比溶于去離子水中，攪拌。向上述溶液加入PVP，控制PVP的質(zhì)量百分比濃度為0.25％～1％，攪拌。向上述溶液中加入醋酸鋯，控制醋酸鋯的摩爾數(shù)與總稀土陽離子摩爾數(shù)等量，并逐滴加入氫氧化鈉溶液得到白色沉淀，控制溶液的pH值為6～9。將上述溶液裝入高壓釜中，填充度為80％，在180～220℃處理6～40小時。將處理好的溶液離心、干燥，就獲得了立方狀鋯酸鑭摻鈰鋱綠色發(fā)光材料。
文檔編號C09K11/77GK101629078SQ20091010214
公開日2010年1月20日 申請日期2009年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月17日
發(fā)明者姚奎鴻, 越 安, 杜平凡, 王耐艷, 王龍成, 祝洪良, 金達(dá)萊, 陳建軍, 高林輝 申請人:浙江理工大學(xué)