專利名稱：亞納米級(jí)釩酸釔粉體的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及兩種規(guī)則微觀形貌的亞納米級(jí)釩酸釔粉體的制備方法，屬于精細(xì)粉體制備技術(shù)領(lǐng)域方面。
背景技術(shù)：
YVO4(正釩酸釔，簡(jiǎn)稱釩酸釔)已廣泛應(yīng)用于眾多高新技術(shù)行業(yè)。YVO4晶體因其具有良好的機(jī)械性質(zhì)、物理性質(zhì)和光性能是制作光學(xué)偏振元器件的理想材料。在許多實(shí)用方面YVO4晶體可替代方解石(CaCO3)和金紅石(TiO2)制作光隔離器、環(huán)狀鏡、光來(lái)置換器、分來(lái)器、格蘭偏振器和其他偏振器件。YVO4又是多種光學(xué)材料的重要基質(zhì)，YVO4的衍生物(以 YVO4為母體或基質(zhì)，其中Y、V被其它元素部分取代而生成的系列物質(zhì))，如YVO4:Eu3+(摻有銪的釩酸釔)是重要的紅色發(fā)光材料，可用于低壓三基色節(jié)能燈中紅色組分或作為陰極射線(CRT)紅色發(fā)光組分用于彩色顯示器中。這些光學(xué)材料通常采用高溫固相或液相合成的方法來(lái)獲得，但釩酸釔粉體目前還不能進(jìn)行很好的控制合成，主要是具有規(guī)則微觀形貌和均勻粒徑的可控合成。
實(shí)際上，在高技術(shù)晶體應(yīng)用領(lǐng)域，粉體的微觀形貌和粒徑?jīng)Q定了它的物化性能和應(yīng)用領(lǐng)域，因而粉體的可控合成對(duì)于材料的結(jié)構(gòu)和性能具有重要影響。亞納米級(jí)釩酸釔粉體粒徑小、活性高，可有效降低單晶生長(zhǎng)的熔融溫度和燒結(jié)溫度，提高晶體密度以及減少晶體缺陷；具有規(guī)則微觀形貌可有效改善釩酸釔晶體內(nèi)部結(jié)構(gòu)。通過(guò)在原料階段對(duì)釩酸釔粉體進(jìn)行控制合成，保證粉體的優(yōu)異特性，從而獲得性能優(yōu)異的釩酸釔晶體或多晶釩酸釔熒光粉。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種適合規(guī)模生產(chǎn)、具有規(guī)則微觀形貌、分散性好、粒度小而均勻的亞納米級(jí)釩酸釔粉體的制備方法，解決釩酸釔粉體微觀形貌無(wú)規(guī)則，粒徑偏大，活性差等問(wèn)題。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案配制一定摩爾濃度的含釔無(wú)機(jī)酸鹽溶液，再加入偏釩酸銨和高純水，攪拌均勻后用堿液調(diào)節(jié)溶液至一定PH值，在適當(dāng)溫度下水浴處理6至10小時(shí)，經(jīng)水洗、醇洗、離心、干燥得到前驅(qū)體。將獲得的前驅(qū)體在一定溫度范圍內(nèi)煅燒得到亞納米級(jí)米粒狀及方塊狀釩酸釔粉體。具體實(shí)施步驟如下
1)配制含釔無(wú)機(jī)酸鹽溶液，調(diào)配該含釔無(wú)機(jī)酸鹽的濃度為O. 1-0. 5mol/l ；
2)加入化學(xué)計(jì)量比的偏釩酸銨以及一定量的高純水，將混合物充分?jǐn)嚢?，共沉淀反?yīng)充分進(jìn)行；
3)用堿液調(diào)節(jié)溶液PH值至7-10，直至成為橙黃色膠狀懸浮液；
4)將得到的懸浮液轉(zhuǎn)移至水浴鍋中預(yù)加熱6-10h ；
5)收集，水洗3-5次，醇洗2-3次，充分去除殘留的酸根離子類雜質(zhì)；
6)離心分離出前 驅(qū)體，室溫下干燥；
7)將獲得的前驅(qū)體分別在300-600°C和800-1150°C煅燒3_8小時(shí)，得到微觀形貌為米粒狀及方塊狀的亞納米級(jí)釩酸釔粉體。
含釔無(wú)機(jī)酸鹽溶液為硝酸釔溶液、硫酸釔溶液、氯化釔溶液、醋酸釔溶液這幾種溶液中的其中一種。堿液為氫氧化鈉溶液、氨水、碳酸氫銨溶液、氫氧化鉀溶液這幾種溶液中的其中一種。
本發(fā)明具有工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，重復(fù)性和可操作性強(qiáng)，反應(yīng)溫度低等優(yōu)點(diǎn)。制備的粉體形貌呈規(guī)則的米粒狀和方塊狀，粒徑為亞納米級(jí)且分布均勻，分散性好。本發(fā)明制備的兩種微觀形貌的釩酸釔粉體均可用于制備釩酸釔單晶以及多晶；在該方法基礎(chǔ)上摻入 Ce3+、In3+等離子可制備微觀形貌為米粒狀或方塊狀的釩酸釔熒光粉。


圖1 (a)和圖1 (b)分別是實(shí)施例1和實(shí)施例2的XRD晶相分析，圖中的衍射峰都對(duì)應(yīng)于四方相YVO4，沒(méi)有雜相出現(xiàn)。
圖2是實(shí)施例1的掃描電鏡(SEM)圖。從圖中可以看出，該釩酸釔粉體呈現(xiàn)明顯的米粒狀，粒徑為220-280nm。
圖3是實(shí)施例2的掃描電鏡(SEM)圖。從圖中可以看出，該釩酸釔粉體呈現(xiàn)明顯的方塊狀，粒徑為100-150nm。
圖4是實(shí)施例3的掃描電鏡(SEM)圖。從圖中可以看出，該摻Eu3+釩酸釔粉體呈米粒狀，粒徑約為250nm。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
配制硝酸釔溶液，濃度為O. 20mol/l，加入化學(xué)計(jì)量比Y V為1.1的偏釩酸銨和80ml高純水，將混合物充分?jǐn)嚢瑁渤恋矸磻?yīng)充分進(jìn)行；然后用堿液調(diào)節(jié)PH值至8，溶液成為橙黃色膠狀懸浮液；將得到的懸浮液轉(zhuǎn)移至80°C水浴鍋中預(yù)加熱6-10h ;收集、水洗 3-5次，醇洗2-3次，充分去除殘留的酸根離子類雜質(zhì)；離心分離出前驅(qū)體，室溫下干燥；在 350°C溫度下煅燒6h，得到微觀形貌為米粒狀的亞納米級(jí)釩酸釔粉體。由XRD衍射圖譜分析可以看出粉末樣品為純釩酸釔相，無(wú)其他雜相出現(xiàn)如圖1(a)所示。把粉末樣品放在掃描電鏡下觀測(cè)，可以看出該粉末樣品微觀形貌呈規(guī)則的米粒狀，粒徑為220-280nm，顆粒分散性較好如圖2所示。
實(shí)施例2
配制硝酸釔溶液，濃度為O. 20mol/l，加入化學(xué)計(jì)量比Y : V為I的偏釩酸銨和 80ml高純水，將混合物充分?jǐn)嚢?，共沉淀反?yīng)充分進(jìn)行；然后用堿液調(diào)節(jié)PH值至9. 5，溶液成為橙黃色膠狀懸浮液；將得到的懸浮液轉(zhuǎn)移至80°C水浴鍋中預(yù)加熱6-10h ;收集、水洗 3-5次，醇洗2-3次，充分去除殘留的酸根離子類雜質(zhì)；離心分離出前驅(qū)體，室溫下干燥；在 850°C溫度下煅燒6h，得到微觀形貌為方塊狀的亞納米級(jí)釩酸釔粉體。由XRD衍射圖譜分析可以看出粉末樣品為純釩酸釔相，無(wú)其他雜相出現(xiàn)如圖1(b)所示。把粉末樣品放在掃描電鏡下觀測(cè)，可以看出該粉末樣品微觀形貌呈規(guī)則的方塊狀，粒徑為100-150nm，顆粒分散性較好如圖3 所示。
實(shí)施例3
配制硝酸釔溶液，濃度為O. 20mol/l，加入化學(xué)計(jì)量比Y : V為I的偏釩酸銨和 80ml高純水以及含量為2%的硝酸銪，將混合物充分?jǐn)嚢?，共沉淀反?yīng)充分進(jìn)行；然后用堿液調(diào)節(jié)PH值至8，溶液成為橙黃色膠狀懸浮液；將得到的懸浮液轉(zhuǎn)移至80°C水浴鍋中預(yù)加熱6-10h ;收集、水洗3-5次，醇洗2-3次，充分去除殘留的酸根離子類雜質(zhì)；離心分離出前驅(qū)體，室溫下干燥；在350°C溫度下煅燒6h，得到微觀形貌為米粒狀的亞納米級(jí)摻Eu3+釩酸釔粉體。把粉末樣品放在掃描電鏡下觀測(cè)，可以看出該粉末樣品微觀形貌呈規(guī)則的米粒狀， 粒徑約為250nm，顆粒分散性較好如圖4所示。
實(shí)施例4
將實(shí)施例1中的硝酸釔溶液換成硫酸釔溶液，實(shí)施過(guò)程相同，得到米粒狀釩酸釔粉體。所得米粒狀f凡酸乾粉體的粒徑為200-300nm。
實(shí)施例5
將實(shí)施例1 中的氨水換成氫氧化鈉，也得到同樣的米粒狀釩酸釔粉體。
權(quán)利要求
1.兩種微觀形貌的亞納米級(jí)釩酸釔粉體的制備方法，包括如下步驟配制含釔無(wú)機(jī)酸鹽溶液，調(diào)配該溶液的濃度至O. 1-0. 5mol/l，再加入化學(xué)計(jì)量比Y V= (1.1-1) I的偏釩酸銨及一定量的高純水，充分?jǐn)嚢瑁构渤恋矸磻?yīng)充分進(jìn)行；然后用堿液調(diào)節(jié)PH值直至成為橙黃色膠狀懸浮液，將懸浮液轉(zhuǎn)移至水浴鍋中預(yù)加熱6-10h ;之后收集、水洗3-5次、醇洗2-3次，充分去除殘留的酸根離子類雜質(zhì)；離心分離出前驅(qū)體；室溫下干燥后分別在300-600°C和800-1150°C煅燒3_8h，得到兩種微觀形貌和粒徑的釩酸釔粉體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩種微觀形貌的亞納米級(jí)釩酸釔粉體的制備方法，其特征在于所述的含釔無(wú)機(jī)酸鹽溶液為硝酸釔溶液、硫酸釔溶液、氯化釔溶液、醋酸釔溶液這幾種溶液中的其中一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩種微觀形貌的亞納米級(jí)釩酸釔粉體的制備方法，其特征在于所述的堿液為氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液、氨水、碳酸氫銨溶液這幾種溶液中的其中一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩種微觀形貌的亞納米級(jí)釩酸釔粉體的制備方法，其特征在于使用堿液調(diào)節(jié)PH值在7-10之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩種微觀形貌的亞納米級(jí)釩酸釔粉體的制備方法，其特征在于所述的水浴鍋中預(yù)加熱溫度控制在60-85°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩種微觀形貌的亞納米級(jí)釩酸釔粉體的制備方法，其特征在于離心分離轉(zhuǎn)速需達(dá)到4000-6000rpm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩種微觀形貌的亞納米級(jí)釩酸釔粉體的制備方法，其特征在于前驅(qū)體需經(jīng)去離子水和甲醇、乙醇、丙醇等清洗干凈，以充分去除殘留的酸根離子類雜質(zhì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩種微觀形貌的亞納米級(jí)釩酸釔粉體的制備方法，其特征在于300-600°C下煅燒3-8小時(shí)得到規(guī)則微觀形貌為米粒狀的釩酸釔粉體；800-1150°C下煅燒3-8小時(shí)得到規(guī)則微觀形貌為方塊狀的釩酸釔粉體。
全文摘要
本發(fā)明提供了亞納米級(jí)釩酸釔粉體的制備方法。配制含釔無(wú)機(jī)酸鹽溶液，加入偏釩酸銨及一定量高純水，充分?jǐn)嚢?；用堿液調(diào)節(jié)pH值成為橙黃色膠狀懸浮液后轉(zhuǎn)移至水浴鍋中預(yù)加熱；收集、水洗、醇洗、離心分離出前驅(qū)體；干燥后分別在300-600℃和800-1150℃煅燒，得到兩種微觀形貌的釩酸釔粉體。采用本發(fā)明可制備微觀形貌為米粒狀和方塊狀的兩種亞納米級(jí)釩酸釔粉體米粒狀粉體分散性好，粒徑200-300nm；方塊狀粉體粒徑均一，粒徑100-150nm。兩種微觀形貌的粉體均可用于制備釩酸釔單晶以及多晶；在該方法基礎(chǔ)上摻入Ce3+、In3+等離子可制備微觀形貌為米粒狀或方塊狀的釩酸釔熒光粉。
文檔編號(hào)B82Y40/00GK103043720SQ201110306099
公開(kāi)日2013年4月17日 申請(qǐng)日期2011年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月11日
發(fā)明者曹永革, 費(fèi)斌杰, 郭旺, 黃秋鳳, 王文超, 唐飛 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所