本發(fā)明涉及一種稀土摻雜發(fā)光材料制備方法，特別是涉及一種稀土離子摻雜硼酸鑭晶相可控發(fā)光粉的制備方法。

背景技術(shù)：

稀土摻雜的硼酸鹽由于紫外吸收較好、熱及化學(xué)性穩(wěn)定、光致發(fā)光效率高、光損傷閾值高和合成溫度低等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于無(wú)汞熒光燈、等離子平板顯示、生物標(biāo)記、太陽(yáng)能電池等領(lǐng)域。

稀土正硼酸鹽(REBO₃)的結(jié)構(gòu)具有多樣性，其中LaBO₃具有文石和高溫相結(jié)構(gòu)，高溫相結(jié)構(gòu)的LaBO₃屬于單斜晶系，空間群為P21/m；文石結(jié)構(gòu)的LaBO₃屬于正交晶系，空間群Pnam。稀土離子周圍氧離子的配位數(shù)為9。而不同晶相的形成對(duì)其反應(yīng)原料配比及實(shí)驗(yàn)條件具有較強(qiáng)的依賴關(guān)系。溶膠凝膠-燃燒法具有溶膠-凝膠法的分子水平上的均勻性和低溫自燃燒法的周期短等特點(diǎn)，是一種較理想的制備稀土硼酸鹽的方法。

檸檬酸作為絡(luò)合劑，可與稀土離子La³⁺和Eu³⁺形成多元螯合物, 在一定條件下形成溶膠-凝膠。并在預(yù)燃燒過(guò)程中起燃燒劑的作用，不同量的檸檬酸在燃燒過(guò)程中放出的不同熱量而改變體系溫度，進(jìn)而可以調(diào)控LaBO₃晶相的生成，發(fā)光粉的發(fā)光性能也由此也改變。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種稀土離子摻雜硼酸鑭晶相可控發(fā)光粉的制備方法，本發(fā)明以稀土氧化物為原料，在不同量檸檬酸存在的條件下，經(jīng)過(guò)不同熱處理溫度即可得到LaBO₃:Eu³⁺晶相可控的發(fā)光粉。本發(fā)明以檸檬酸為絡(luò)合劑和燃燒劑，實(shí)用性強(qiáng)，具有廣泛的應(yīng)用前景。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種稀土離子摻雜硼酸鑭晶相可控發(fā)光粉的制備方法，所述方法為稀土離子摻雜硼酸鑭（LaBO₃:Eu³⁺）晶相（單斜晶系結(jié)構(gòu)/正交晶系結(jié)構(gòu)）可控發(fā)光粉，以La₂O₃(99.99%)，Eu₂O₃(99.99%)，分析純的檸檬酸（C₆H₈O₇.H₂O），硼酸（H₃BO₃)為原料，選用檸檬酸為絡(luò)合劑和燃燒劑的溶膠凝膠-燃燒法合成制備而成；包括以下過(guò)程：

（1）稀土復(fù)合硝酸鹽混合溶液Eu³⁺和La³⁺的物質(zhì)的量的比為1:6-39；

（2）加入檸檬酸稀土離子總量與檸檬酸的物質(zhì)的量比為1:1-2；

（3）加入硼酸溶液稀土離子總量與硼酸根物質(zhì)的量的比為1:1-1.5；

將初始前驅(qū)體混合溶液放入水浴鍋中，于60-80℃的條件下反應(yīng)12-48小時(shí)，然后置于電阻爐進(jìn)行預(yù)燃燒，形成灰黑色粉末，將灰黑色粉末放入高溫馬弗爐內(nèi)，于700~900℃不同溫度熱處理2h，得到產(chǎn)品。

本發(fā)明所提供制備LaBO₃:Eu³⁺晶相可控發(fā)光粉的方法是：稀土離子先與不同量的檸檬酸形成絡(luò)合物，再加入硼酸，經(jīng)一定溫度和時(shí)間水浴后，進(jìn)行低溫預(yù)燃燒，隨后在不同溫度下進(jìn)行熱處理，即可得到所述的LaBO₃:Eu³⁺發(fā)光粉。

本發(fā)明制備方法所使用的原料為純度為99.99%的La₂O₃和Eu₂O₃，分析純的硼酸（H₃BO₃），溶劑為水，HNO₃用來(lái)溶解氧化物，絡(luò)合劑和燃燒劑為分析純的檸檬酸。

制備LaBO₃:Eu³⁺晶相可控發(fā)光粉的方法包括如下步驟：

步驟1. 將La₂O₃和Eu₂O₃分別溶于適量的1:1(V/V) HNO₃中，加熱去除多余的硝酸，然后冷卻后加入適量蒸餾水溶解，配置成濃度為0.1mol/l的稀土硝酸鹽溶液；將硼酸配置濃度為0.1mol/l的硼酸溶液。

步驟2. 取適量步驟1所得硝酸鹽水溶液在室溫下用磁力攪拌器攪拌混合，加入檸檬酸持續(xù)攪拌至檸檬酸溶解后，攪拌15分鐘，再加入硼酸，繼續(xù)攪拌15分鐘，所述的兩種稀土離子Eu³⁺和La³⁺的物質(zhì)的量的比為1:6-39；稀土離子總量與檸檬酸的質(zhì)量比為1:1-2；稀土離子總量與硼酸根離子物質(zhì)的量的比為1:1-1.5；

步驟3. 將步驟2所得混合溶液移入水浴鍋中，于60-80℃的條件下反應(yīng)12-48小時(shí)，然后置于電阻爐上進(jìn)行預(yù)燃燒，形成灰黑色粉末。

步驟4.將步驟3所得灰黑色粉末放入馬弗爐中，經(jīng)700~900℃不同溫度下熱處理2 h，得到可控單斜結(jié)構(gòu)/正交結(jié)構(gòu)的LaBO₃:Eu³⁺的發(fā)光粉。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是：

本發(fā)明以稀土氧化物為原料，在不同量檸檬酸存在的條件下，經(jīng)過(guò)不同熱處理溫度即可得到LaBO₃:Eu³⁺晶相可控的發(fā)光粉。本發(fā)明以檸檬酸為絡(luò)合劑和燃燒劑，實(shí)用性強(qiáng)，具有廣泛的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1是實(shí)施例1-3 不同溫度制備的LaBO3:Eu3+發(fā)光粉的XRD譜圖；

圖2是實(shí)施例4-5不同檸檬酸用量制備的LaBO3:Eu3+發(fā)光粉的XRD譜圖；

圖3是實(shí)施例1-3不同溫度制備的LaBO3:Eu3+發(fā)光粉的熒光光譜圖；

圖4是實(shí)施例4-5不同檸檬酸用量制備的LaBO3: Eu3+發(fā)光粉的熒光光譜圖。

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。

實(shí)施例1：分別量取0.1mol/l 濃度的28.5 ml La(NO₃)₃和1.5 ml Eu(NO₃)₃于燒杯中，混合攪拌；稱取0.6304g的檸檬酸，在攪拌狀態(tài)下加入到上述溶液中，待檸檬酸溶解后，室溫下持續(xù)攪拌15min；量取30ml硼酸溶液加入到上述混合溶液中，繼續(xù)攪拌30min。將混合溶液置于80℃水浴24 h形成黃色濕凝膠。然后置于電阻爐上進(jìn)行預(yù)燃燒，形成灰黑色粉末。將灰黑色粉末放入馬弗爐中，經(jīng)700℃熱處理2 h，最終得到LaBO₃:Eu³⁺發(fā)光粉。圖1(a)是所合成的LaBO₃:Eu³⁺發(fā)光粉的X-射線衍射圖，說(shuō)明產(chǎn)物為屬于單斜晶系的LaBO₃:Eu³⁺。

實(shí)施例2：分別量取0.1mol/l 濃度的28.5 ml La(NO₃)₃和1.5 ml Eu(NO₃)₃于燒杯中，混合攪拌；稱取0.6304g的檸檬酸，在攪拌狀態(tài)下加入到上述溶液中，待檸檬酸溶解后，室溫下持續(xù)攪拌15min；量取30ml硼酸溶液加入到上述混合溶液中，繼續(xù)攪拌30min。將混合溶液置于80℃水浴24 h形成黃色濕凝膠。然后置于電阻爐上進(jìn)行預(yù)燃燒，形成灰黑色粉末。將灰黑色粉末放入馬弗爐中，經(jīng)800℃熱處理2 h，最終得到LaBO₃:Eu³⁺發(fā)光粉。圖1(b) 是所合成的LaBO₃:Eu³⁺發(fā)光粉的X-射線衍射圖，說(shuō)明產(chǎn)物為屬于單斜晶系和正交晶系的LaBO₃:Eu³⁺混合相。

實(shí)施例3: 分別量取0.1mol/l 濃度的28.5 ml La(NO₃)₃和1.5 ml Eu(NO₃)₃于燒杯中，混合攪拌；稱取0.6304g的檸檬酸，在攪拌狀態(tài)下加入到上述溶液中，待檸檬酸溶解后，室溫下持續(xù)攪拌15min；量取30ml硼酸溶液加入到上述混合溶液中，繼續(xù)攪拌30min。將混合溶液置于80℃水浴24 h形成黃色濕凝膠。然后置于電阻爐上進(jìn)行預(yù)燃燒，形成灰黑色粉末。將灰黑色粉末放入馬弗爐中，經(jīng)850℃熱處理2 h，最終得到LaBO₃:Eu³⁺發(fā)光粉。圖1(c) 是所合成的LaBO₃:Eu³⁺發(fā)光粉的X-射線衍射圖，說(shuō)明產(chǎn)物為屬于正交晶系的LaBO₃:Eu³⁺晶相。結(jié)果表明：隨溫度升高，晶相可從單斜晶系完全轉(zhuǎn)變呈正交晶系。

實(shí)施例4: 分別量取0.1mol/l 濃度的29 ml La(NO₃)₃和1 ml Eu(NO₃)₃于燒杯中，混合攪拌；稱取0.6304g的檸檬酸，在攪拌狀態(tài)下加入到上述溶液中，待檸檬酸溶解后，室溫下持續(xù)攪拌15min；量取30ml硼酸溶液加入到上述混合溶液中，繼續(xù)攪拌30min。將混合溶液置于60℃水浴48 h形成黃色濕凝膠。然后置于電阻爐上進(jìn)行預(yù)燃燒，形成灰黑色粉末。將灰黑色粉末放入馬弗爐中，經(jīng)700℃熱處理2 h，最終得到LaBO₃: Eu³⁺發(fā)光粉。圖2(a) 是所合成的LaBO₃:Eu³⁺發(fā)光粉的X-射線衍射圖，說(shuō)明產(chǎn)物為屬于單斜晶系的LaBO₃:Eu³⁺晶相。改變摻雜離子濃度對(duì)晶相的形成沒(méi)有影響。

實(shí)施例5: 分別量取0.1mol/l 濃度的27 ml La(NO₃)₃和3ml Eu(NO₃)₃于燒杯中，混合攪拌；稱取1.2608g的檸檬酸，在攪拌狀態(tài)下加入到上述溶液中，待檸檬酸溶解后，室溫下持續(xù)攪拌15min；量取30ml硼酸溶液加入到上述混合溶液中，繼續(xù)攪拌30min。將混合溶液置于75℃水浴36h形成黃色濕凝膠。然后置于電阻爐上進(jìn)行預(yù)燃燒，形成灰黑色粉末。將灰黑色粉末放入馬弗爐中，經(jīng)900℃熱處理2h，最終得到LaBO₃:Eu³⁺發(fā)光粉。圖2(b)是所合成的LaBO₃:Eu³⁺發(fā)光粉的X-射線衍射圖，說(shuō)明產(chǎn)物為屬于正交晶系的LaBO₃:Eu³⁺晶相。結(jié)果表明：隨檸檬酸用量增加，晶相可從單斜晶系完全轉(zhuǎn)變呈正交晶系。

實(shí)施例6: 分別量取0.1mol/l 濃度的27 ml La(NO₃)₃和3.0 ml Eu(NO₃)₃于燒杯中，混合攪拌；稱取0.6304g的檸檬酸，在攪拌狀態(tài)下加入到上述溶液中，待檸檬酸溶解后，室溫下持續(xù)攪拌15min；量取45ml硼酸溶液加入到上述混合溶液中，繼續(xù)攪拌30min。將混合溶液置于80℃水浴24 h形成黃色濕凝膠。然后置于電阻爐上進(jìn)行預(yù)燃燒，形成灰黑色粉末。將灰黑色粉末放入馬弗爐中，經(jīng)700℃熱處理2h，最終得到LaBO₃:Eu³⁺發(fā)光粉。