專利名稱：微乳液法制備鋯酸鋇摻鈰BaZrO₃:Ce納米發(fā)光材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熒光粉的制備方法，特別是涉及一種微乳液法制備鋯酸鋇摻 BaZrO3ICe納米發(fā)光材料的方法。
背景技術(shù)：
閃爍體是一種能有效地吸收高能射線(χ射線、Y射線)或高能粒子，而發(fā)射紫外 光或可見光的功能材料。閃爍體主要應(yīng)用在高能物理和核醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域。閃爍體材料分為 無(wú)機(jī)和有機(jī)兩類。有機(jī)閃爍體大多屬于苯環(huán)結(jié)構(gòu)的芳香族碳?xì)浠衔?，無(wú)機(jī)閃爍體分為閃 爍單晶、陶瓷閃爍體和閃爍玻璃。陶瓷閃爍體制備成本低廉、易裁剪、合成粉體工藝相對(duì)簡(jiǎn) 單、可實(shí)現(xiàn)分子原子級(jí)均勻摻雜已是今后發(fā)展趨勢(shì)。近幾年立方晶系的金屬化合物材料體 系得到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注，(Sr ； Ba ； Ca) HfO3 Ce及(Sr Ba ； Ca) ZrO3 Ce作為閃爍材料的 文獻(xiàn)有不同報(bào)道，目標(biāo)在于解決陶瓷閃爍材料合成與制備技術(shù)的問(wèn)題，并成為新材料領(lǐng)域 的研究熱點(diǎn)之一。
BaZrO3及摻雜稀土的BdrO3的制備方法包括固相法、沉淀法、溶膠_凝膠法、水 熱法等。固相法雖工藝簡(jiǎn)單但燒結(jié)溫度高(1200-170(TC)且產(chǎn)物粒徑分布不均勻、純度低； 濕化學(xué)法(沉淀法、溶膠-凝膠法)雖能有效提高材料的性能，但產(chǎn)物易團(tuán)聚、易引入雜質(zhì)； 水熱法雖產(chǎn)物分散性好、純度高，但對(duì)設(shè)備要求高、安全性差。與上述制備方法相比，微乳液 法具有制備工藝簡(jiǎn)單、樣品粒徑分布窄、樣品顆粒尺寸和形貌可控、可實(shí)現(xiàn)分子水平的均勻 摻雜、引入雜質(zhì)少等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，使其在納米材料的合成領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用潛力。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種反相雙微乳液法制備納米BdrO3: Ce發(fā)光材料的方 法，采用環(huán)己烷為油相，十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)為表面活性劑，正丁醇為助表面活性 劑配成微乳液來(lái)制備Ba&03:Ce發(fā)光材料。該方法制備的Ba&03:Ce樣品發(fā)光性能得到改 善，分散性好、粒徑均勻，實(shí)現(xiàn)了對(duì)樣品的粒徑和形貌可控。
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的微乳液法制備鋯酸鋇摻鈰BdrO3: Ce納米發(fā)光材料的方法，該方法采用環(huán)己烷為油相， 十六烷基三甲基溴化銨(CATB)為表面活性劑，正丁醇為助表面活性劑；制備的過(guò)程包括初 始稀土溶液的配置、微乳液的配置、混合、抽濾、洗滌、干燥以及前驅(qū)體的煅燒過(guò)程；稀土溶 液的初始濃度范圍在0. 2mol/L。
所述的微乳液法制備鋯酸鋇摻鈰Ba&03:Ce納米發(fā)光材料的方法，所述的采用的 表面活性劑和油相的質(zhì)量比為1:3，表面活性劑和助表面活性劑的質(zhì)量比為2:5。
所述的微乳液法制備鋯酸鋇摻鈰Ba&03:Ce納米發(fā)光材料的方法，微乳液混合后 的體系反應(yīng)溫度控制在0_75°C ；干燥溫度控制在80-100°C。
所述的微乳液法制備鋯酸鋇摻鈰Ba&03:Ce納米發(fā)光材料的方法，前驅(qū)體煅燒的 溫度范圍控制在500-1000°C之間。
所述的微乳液法制備鋯酸鋇摻鈰BdrO3 = Ce納米發(fā)光材料的方法，BaZrO3: Ce納米 粉體中Ce的原子含量在0. 1-1. 1%摩爾分?jǐn)?shù)之間。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是本發(fā)明所采用的原料成本低，廢液易回收，引入雜質(zhì)少，工藝簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，制備周 期短。在制備過(guò)程中，或通過(guò)調(diào)節(jié)原料的配比，或添加一種輔助分散劑，或改變初始溶液的 濃度來(lái)控制產(chǎn)品的晶型、形貌以及尺寸。前驅(qū)體在較低煅燒溫度(900°c)下保溫池得到的 BaZrO3ICe樣品，形貌近球形，分散性好，粒徑均勻約為20nm。該BdrO3 Ce樣品制備方法在 實(shí)際應(yīng)用中有廣闊的前景。


圖1為添加聚乙烯醇吡啶烷酮0% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))，經(jīng)900°C煅燒: 后得到的樣品的 SEM 圖；圖2為添加聚乙烯醇吡啶烷酮1% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))，經(jīng)900°C煅燒池后得到的樣品的SEM圖；圖3為添加聚乙烯醇吡啶烷酮1、(質(zhì)量分?jǐn)?shù))，經(jīng)900°C煅燒池后得到的樣品的SEM圖；圖4為添加聚乙烯醇吡啶烷酮3% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))，經(jīng)900°C煅燒池后得到的樣品的SEM圖；圖5為不同Ce含量(0. 1-1. 1 % (摩爾分?jǐn)?shù)))的BaZrO3ICe樣品發(fā)光性能比較。
注本發(fā)明的圖1一圖5為產(chǎn)物狀態(tài)的分析示意圖或照片，圖中文字或影像不清晰 并不影響對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的理解。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
本發(fā)明材料選用原料硝酸鋇、硝酸氧化鋯、硝酸鈰，十六烷基三甲基溴化銨CTAB、聚乙烯醇吡啶烷酮、草 酸、環(huán)己烷、正丁醇和乙醇等均為分析純?cè)噭?，蒸餾水為二次水。以上試劑均沒(méi)有經(jīng)過(guò)純化處理。
本發(fā)明制備過(guò)程原料硝酸鋇、硝酸氧化鋯用蒸餾水溶解，配成濃度為0. 2mol/L的初始溶液。取IOOml的 環(huán)己烷加入7. 451g的十六烷基三甲基溴化銨和22. 9ml的正丁醇，在磁力攪拌器強(qiáng)力攪拌 下加入8. 9ml初始溶液和不同體積的稀土溶液，20min后得到透明微乳液A。將2mol/L草 酸溶液按照上述操作配成微乳液B，在攪拌的狀態(tài)下將微乳液A滴加到微乳液B中，隨微乳 液A的滴入，溶液中不斷生成白色膠狀沉淀物，持續(xù)反應(yīng)60min，前驅(qū)沉淀物經(jīng)陳化，無(wú)水乙 醇洗滌，抽濾，在真空干燥箱中80°C下干燥Mh，得到前驅(qū)體。將前驅(qū)體粉末研磨過(guò)篩后置 于剛玉坩堝中于馬弗爐中在500-1000°C范圍內(nèi)煅燒池后得到BdrO3 = Ce樣品。
實(shí)施例1按照制備過(guò)程，向400ml的燒杯中加入IOOml環(huán)己烷、7. 415g CATB、22. 9ml正丁醇，磁 力攪拌器強(qiáng)力攪拌，同時(shí)加入8. 9ml的0. 2mol/L的稀土溶液，20min后溶液變透明，得到穩(wěn)定的微乳液體系(記為A)。取相同量的環(huán)己烷，CATB和正丁醇于另一 400ml燒杯中，攪拌的 同時(shí)加入1.011101/1草酸溶液4.51111，不斷攪拌得到透明微乳液(記為8)。不斷攪拌的情況 下，將A溶液加入B溶液中，一段時(shí)間后出現(xiàn)渾濁，反應(yīng)60min后，用真空泵抽濾，無(wú)水乙醇 洗滌多次再經(jīng)抽濾后置于真空干燥箱中80°C干燥24h后得到前驅(qū)體粉體，粉體碾磨過(guò)篩后 再經(jīng)900°C煅燒得到樣品。對(duì)不同溫度下煅燒下得到的樣品進(jìn)行XRD分析，綜合前驅(qū)體粉 體的TG/DTA熱分析，確定煅燒溫度。對(duì)所得的樣品的形貌進(jìn)行SEM分析，樣品顆粒尺寸由 ImgineJ軟件分析得到。所得樣品形狀不規(guī)則，尺寸在30nm左右，如圖1所示。
實(shí)施例2添加聚乙烯醇吡啶1% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))，其他條件如實(shí)施例1，所得樣品的形貌如圖2所示， 樣品形貌基本為多面體，粒徑約為^nm。
實(shí)施例3添加聚乙烯醇吡啶m (質(zhì)量分?jǐn)?shù))，其他條件如實(shí)施例1，所得樣品的形貌如圖3中SEM 所示，樣品形貌基本為近球形，粒徑約為25nm，樣品分散性較好。
實(shí)施例4添加聚乙烯醇吡啶3% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))，其他條件如實(shí)施例1，所得樣品的形貌如圖4所示， 樣品形貌基本為球形，粒徑約為20nm，樣品分散性良好。
實(shí)施例5改變Ce的含量在0. 1-1. 1% (摩爾分?jǐn)?shù))范圍內(nèi)，其他條件如實(shí)施例1，所得樣品的發(fā)光 性能如圖5所示。當(dāng)Ce含量為0. 7%時(shí)，樣品發(fā)光性能最佳。
權(quán)利要求
1.微乳液法制備鋯酸鋇摻鈰BdrO3:Ce納米發(fā)光材料的方法，其特征在于該方法采用 環(huán)己烷為油相，十六烷基三甲基溴化銨(CATB)為表面活性劑，正丁醇為助表面活性劑；制 備的過(guò)程包括初始稀土溶液的配置、微乳液的配置、混合、抽濾、洗滌、干燥以及前驅(qū)體的煅 燒過(guò)程；稀土溶液的初始濃度范圍在0. 2mol/L。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微乳液法制備鋯酸鋇摻鈰Ba&03:Ce納米發(fā)光材料的方法， 其特征在于所述的采用的表面活性劑和油相的質(zhì)量比為1:3，表面活性劑和助表面活性劑 的質(zhì)量比為2:5。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微乳液法制備鋯酸鋇摻鈰Ba&03:Ce納米發(fā)光材料的方法， 其特征在于微乳液混合后的體系反應(yīng)溫度控制在0_75°C ；干燥溫度控制在80-100°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微乳液法制備鋯酸鋇摻鈰Ba&03:Ce納米發(fā)光材料的方法， 其特征在于前驅(qū)體煅燒的溫度范圍控制在500-1000°C之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微乳液法制備鋯酸鋇摻鈰Ba&03:Ce納米發(fā)光材料的方法， 其特征在于，BaZrO3ICe納米粉體中Ce的原子含量在0. 1-1. 1%摩爾分?jǐn)?shù)之間。
全文摘要
微乳液法制備鋯酸鋇摻鈰BaZrO3:Ce納米發(fā)光材料的方法，涉及一種熒光粉的制備方法，該方法采用環(huán)己烷為油相，十六烷基三甲基溴化銨(CATB)為表面活性劑，正丁醇為助表面活性劑；制備的過(guò)程包括初始稀土溶液的配置、微乳液的配置、混合、抽濾、洗滌、干燥以及前驅(qū)體的煅燒過(guò)程；稀土溶液的初始濃度范圍在0.2mol/L。在制備過(guò)程中，或通過(guò)調(diào)節(jié)原料的配比，或添加一種輔助分散劑，或改變初始溶液的濃度來(lái)控制產(chǎn)品的晶型、形貌以及尺寸。前驅(qū)體在較低煅燒溫度(900℃)下保溫3h得到的BaZrO3:Ce樣品，形貌近球形，分散性好。本發(fā)明材料可應(yīng)用在高能物理和核醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C09K11/67GK102031108SQ20101055540
公開日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月23日
發(fā)明者李玉玲, 溫強(qiáng), 苑曉宇, 馬偉民 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)化工大學(xué)