專利名稱：含金屬納米粒子的稀土摻雜氧化釔發(fā)光材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種摻雜稀土離子的氧化釔發(fā)光材料，尤其涉及一種含金屬納米粒子 的稀土摻雜氧化釔發(fā)光材料。本發(fā)明還涉及一種含金屬納米粒子的稀土摻雜氧化釔發(fā)光材 料的制備方法。
背景技術(shù)：
隨著高品質(zhì)顯示與照明器件在工作和生活中越來越廣泛的發(fā)展和應(yīng)用，高效率與 長使用壽命的熒光粉(即發(fā)光材料，下同)成為越來越重要的應(yīng)用材料。Y2O3 = Re發(fā)光材料 由于其發(fā)光強(qiáng)度高、穩(wěn)定性好而被廣泛應(yīng)用，在制備Y2O3 = Re發(fā)光材料時(shí)，可在發(fā)光材料中 加入金屬納米粒子，通過表面等離子體效應(yīng)(SP效應(yīng))有效增強(qiáng)發(fā)光材料的發(fā)光亮度。同 時(shí)，溶膠-凝膠(sol-gel)法是一種高效的邊緣制膜技術(shù)，具有多組分混合均勻、可以在很 短的時(shí)間內(nèi)獲得分子水平的均勻性，合成溫度較低，化學(xué)反應(yīng)更容易進(jìn)行等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng) 用于熒光材料的制備過程中。因此，如何通過溶膠_凝膠法，在所制備的發(fā)光材料中體現(xiàn)SP 效應(yīng)，從而增強(qiáng)所制備發(fā)光材料的發(fā)光亮度一直是材料學(xué)、光電子學(xué)及照明技術(shù)領(lǐng)域中研 究的重要內(nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種含金屬納米粒子的稀土摻雜氧化釔發(fā)光材料，用以解決 上述問題。本發(fā)明的另一目的是提供一種還涉及運(yùn)用了 SP效應(yīng)制備氧化釔發(fā)光材料的方法。本發(fā)明提供的一種含金屬納米粒子的稀土摻雜氧化釔發(fā)光材料，其化學(xué)通式為 Y2O3: Re，M ；其中，Re為銪(Eu)和/或鋱(Tb) ；Re在Y2O3中的摻雜濃度為0. -10% ;M為 金屬納米粒子，選自銀(Ag)、金(Au)、鉬(Pt)、鈀(Pd)中的一種或幾種；M的摩爾數(shù)與Re和 釔(Y)總摩爾數(shù)比為0. 00002 1 0.01 1。本發(fā)明提供的一種含金屬納米粒子的稀土摻雜氧化釔發(fā)光材料的制備方法，包括 如下步驟Si、提供Y的化合物原料和Re的化合物原料，加入溶劑中溶解，配置成Y離子和Re 離子總摩爾濃度為0. lmol/L-2. 00mol/L的Y、Re溶液；其中，Re為銪(Eu)和/或鋱(Tb)； Re在Y2O3中的摻雜濃度為0. -10% ；S2、量取所述Y、Re溶液，加入含有絡(luò)合劑的醇水混合溶液中，配置成Y離子和Re 離子總摩爾濃度為0. lmol/L-1. 00mol/L的Y、Re醇水混合溶液，隨后依次加入表面活性劑 和M的原料，于40-60°C水浴中攪拌4-6h，得到澄清的Y、Eu前驅(qū)體溶液，再于60_90°C烘箱 中陳化40-60h，得到含M的Y、Re膠體；其中，M為銀(Ag)、金(Au)、鉬(Pt)、鈀(Pd)中的一 種或幾種；M的摩爾數(shù)與Re和釔(Y)總摩爾數(shù)比為0. 00002 1 0. 01 1 ；S3、將所述M的Y、Re膠體置于100-200°C烘箱中陳化48_90h，隨后烘干，再將烘干 后的產(chǎn)物置于剛玉坩堝中，在空氣氣氛或還原氣氛中煅燒處理，制得化學(xué)通式為Y203:Re，M的含金屬納米粒子的稀土摻雜氧化釔發(fā)光材料。上述制備方法的步驟Sl中所述Y的化合物原料為Y的氧化物原料、Y的鹽酸鹽類原料、Y的硝酸鹽類原料或 Y的草酸鹽類原料； 所述Re的化合物原料為Re的氧化物原料、Re的鹽酸鹽類原料、Re的硝酸鹽類原 料或Re的草酸鹽類原料。上述制備方法中所述Y的金屬氧化物原料和Re的金屬氧化物原料分別為Y203、Eu2O3^ Tb4O7 ；所述Y的鹽酸鹽類原料和Re的鹽酸鹽類原料分別為YCl3 · 7H20、EuC13、 TbCl3 · 6H20 ；所述Y的硝酸鹽類原料和Re的硝酸鹽類原料分別為=Y(NO3)3 · 6H20、 Eu (NO3) 3 · 6H20、Tb (NO3) 3 · 6H20 ；所述Y的草酸鹽類原料和Re的草酸鹽類原料分別為能夠提供Y3+、Eu3+或Tb3+的 草酸鹽。上述制備方法中，當(dāng)所述Y的化合物原料和Re的化合物原料分別選用 Y (NO3) 3 · 6H20、Eu (NO3) 3 · 6H20、Tb (NO3) 3 · 6H20、YCl3 · 7H20、EuCl3 或 TbCl3 · 6H20 作為原料 時(shí)，步驟Sl中，所述溶劑為去離子水和/或乙醇。上述制備方法中，當(dāng)所述Y的化合物原料和Re的化合物原料分別選用Y203、EU203、 Tb4O7或Y3+、Eu3+及Tb3+的草酸鹽時(shí)，步驟Sl中還包括步驟15°C -100°C加熱攪拌條件下， 所述Y的化合物原料和Re的化合物原料溶解于鹽酸或硝酸中。上述制備方法的步驟S2中所述醇水混合溶液中的醇為乙醇，水與乙醇的體積比為1 1-7;所述絡(luò)合劑為檸檬酸，在所述Y、Re的醇水溶液中，檸檬酸的摩爾數(shù)與原料中Y離 子和Re離子的總離子摩爾數(shù)比為1-5 1 ；所述表面活性劑為聚乙二醇6000、聚乙二醇8000、聚乙二醇10000、聚乙二醇 20000中的一種或幾種，所述表面活性劑加入后，其在所述Y、Re的醇水溶液的濃度為 0.05-0. 20g/mL ；M的原料為Ag、Au、Pt、Pd金屬納米粒子中的至少一種，或者為AgN03、HAuCl4, H2PtCl6^H2PdCl4 中的至少一種上述制備方法的步驟S3中，所述煅燒處理過程中，煅燒溫度為800-1300°C，煅燒時(shí)間為0. 5_6h ；所述還原氣氛為氮?dú)夂蜌錃饨M成的混合還原氣氛，碳粉還原氣氛或者氫氣還原氣 氛中的一種或幾種。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是1)該材料制備工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備要求低、制 備周期短；2)通過在發(fā)光材料中加入金屬納米粒子，通過SP效應(yīng)，提高了發(fā)光材料的發(fā)光 性能。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1制備的加入金屬納米粒子Pd、厚度為100納米的發(fā)光薄膜
5Y203:Eu在陰極射線激發(fā)下的光譜圖以及未加入加入金屬納米粒子Pd、厚度為100納米的 發(fā)光薄膜Y203: Eu在陰極射線激發(fā)下的光譜圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供的一種含金屬納米粒子的稀土摻雜氧化釔發(fā)光材料，其化學(xué)通式為 Y2O3: Re，M ；其中，Re為銪(Eu)和/或鋱(Tb) ；Re在Y2O3中的摻雜濃度為0. -10% ;M為 金屬納米粒子，選自銀(Ag)、金(Au)、鉬(Pt)、鈀(Pd)中的一種或幾種；M的摩爾數(shù)與Re和 釔(Y)總摩爾數(shù)比為0. 00002 1 0.01 1。本發(fā)明還提供了一種含金屬納米粒子的稀土摻雜氧化釔發(fā)光材料的制備方法，所 采用的技術(shù)方案如下使用原料為金屬氧化物原料為Y203、Eu2O3> Tb4O7 ；鹽酸鹽類原料為=YCl3· 7H20、EuC13、TbCl3 · 6H20 ；硝酸鹽類原料為=Y(NO3) 3 · 6H20、Eu (NO3) 3 · 6H20、Tb (NO3) 3 · 6H20 ；草酸鹽類原料為能夠提供Y3+、Eu3+或Tb3+的草酸鹽；分析純的鹽酸或分析純硝酸(HNO3 :65% 68%，濃度為14. 4 15. 2mol/L ；HCl 36 37%，濃度為11. 7mol/L)，用于溶解氧化物和草酸鹽；溶劑為去離子水(H2O)或無水乙醇(CH3CH2OH)；絡(luò)合劑為分析純的檸檬酸(C6H8O7 · H20)；表面活性劑為分析純的聚乙二醇6000、8000、10000、20000 ；M原料為Ag、Au、Pt、Pd金屬納米粒子中的一種或幾種，或者為AgN03、HAuCl4, H2PtCl6^H2PdCl4 中的至少一種。含金屬納米粒子的稀土摻雜氧化釔發(fā)光材料的制備步驟如下Si、提供Y的化合物原料和Re的化合物原料，加入溶劑中溶解，配置成Y離子和Re 離子總摩爾濃度為0. lmol/L-2. 00mol/L的Y、Re溶液；其中，Re為銪(Eu)和/或鋱(Tb)； Re在Y2O3中的摻雜濃度為0. -10% ；S2、量取所述Y、Re溶液，加入含有絡(luò)合劑的醇水混合溶液中，配置成Y離子和Re 離子總摩爾濃度為0. lmol/L-1. 00mol/L的Y、Re醇水混合溶液，隨后依次加入表面活性劑 和M的原料，于40-60°C水浴中攪拌4-6h，得到澄清的Y、Eu前驅(qū)體溶液，再于60_90°C烘箱 中陳化40-60h，得到含M的Y、Re膠體；其中，M為銀(Ag)、金(Au)、鉬(Pt)、鈀(Pd)中的一 種或幾種；M的摩爾數(shù)與Re和釔(Y)總摩爾數(shù)比為0. 00002 1 0. 01 1 ；S3、將所述M的Y、Re膠體置于100-200°C烘箱中陳化48_90h，隨后烘干，再將烘干 后的產(chǎn)物置于剛玉坩堝中，在空氣氣氛或還原氣氛中煅燒處理，制得化學(xué)通式為Y203:Re，M 的含金屬納米粒子的稀土摻雜氧化釔發(fā)光材料。優(yōu)選，步驟Sl中還包括如下步驟在15°C -100°C加熱攪拌條件下，將所述Y的化 合物原料和Re的化合物原料溶解于所述鹽酸或硝酸中。優(yōu)選，步驟S2中，所述醇水混合溶液中的醇為乙醇；水與乙醇的體積比為 1 1-7;所述絡(luò)合劑為檸檬酸；在所述Y、Re醇水溶液中，所述檸檬酸的摩爾數(shù)與原料中Y 離子和Re離子總摩爾數(shù)比為1-5 1 ；
所述表面活性劑為聚乙二醇6000、聚乙二醇8000、聚乙二醇10000、聚乙二醇 20000中的一種或幾種；所述表面活性劑加入后，其在所述Y、Re醇水溶液的質(zhì)量濃度為 0.05-0. 20g/mL。優(yōu)選，步驟S3中，所述煅燒處理過程中，煅燒溫度為800-1300°C，煅燒時(shí)間為 0. 5-6h ；所述還原氣氛為氮?dú)夂蜌錃饨M成的混合還原氣氛，碳粉還原氣氛或者氫氣還原氣 氛中的一種或幾種。下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)說明。實(shí)施例1室溫下，準(zhǔn)確稱取37. 9180g Y(NO3)3 ·6H20 和 0. 444Ig Eu(NO3)3 ·6Η20 溶于去離子 水中，配置Eu在Y2O3中的摻雜濃度為1%、Y離子和Eu離子總摩爾濃度為lmol/L的Y、Eu 水溶液100mL。量取20mL上述的Y、Eu水溶液，加入20mL無水乙醇作為溶劑，接著加入0. 4mL濃 度為0. 01mol/L的Pd納米粒子溶液，再加入15. 3712g檸檬酸和5g聚乙二醇10000，于60°C 水浴條件下攪拌4h后，得到澄清的Y、Eu前驅(qū)體溶液，將所得到的前驅(qū)體溶液于80°C烘箱 中陳化56h，形成均勻的含Pd納米粒子的Y、Eu膠體。將上述膠體置于100°C烘箱中干燥48h，然后在800°C馬弗爐中保溫2h，得到含Pd 納米粒子的Y2O3 = Eu發(fā)光材料。實(shí)施例2室溫下，準(zhǔn)確稱取28.6899g草酸釔和1. 7201g草酸銪在15 °C攪拌條件下溶于 20mL硝酸中，在加去離子水至IOOmL,配置Eu在Y2O3中的摻雜濃度為5 %、Y離子和Eu離子 總摩爾濃度為lmol/L的Y、Eu水溶液100mL。量取20mL上述的Y、Eu水溶液，加入20mL無水乙醇作為溶劑，加入0. 2mL濃度為 0. lmol/L的HAuCl4溶液，再加入7. 6858g檸檬酸和5g聚乙二醇10000，于60°C水浴條件下 攪拌4h后，得到澄清的Y、Eu前驅(qū)體溶液，將所得到的前驅(qū)體溶液于60°C烘箱中陳化60h， 形成均勻的含Au納米粒子的Y、Eu膠體。將上述膠體置于100°C烘箱中干燥56h，然后在800°C馬弗爐中保溫2h，得到含Au 納米粒子的Y2O3 = Eu發(fā)光材料。實(shí)施例3室溫下，準(zhǔn)確稱取18. 7675g Y (NO3) 3 ·6H20 和 0. 446Ig Eu (NO3) 3 ·6Η20 溶于去離子 水中，配置Eu在Y2O3中的摻雜濃度為2%、Y離子和Eu離子總摩爾濃度為0. 5mol/L的Y、 Eu水溶液lOOmL。量取8mL上述Y、Eu水溶液，加入32mL無水乙醇作為溶劑，加入2. 5mL濃度為 0. 001mol/L的Ag納米粒子溶液，再加入7. 6856g檸檬酸和2. 2g聚乙二醇8000，于40°C水 浴條件下攪拌6h后，得到澄清的Y、Eu前驅(qū)體溶液，將所得到的前驅(qū)體溶液于90°C烘箱中 陳化60h，形成均勻的含Ag納米粒子的Y、Eu膠體。將上述膠體置于150°C烘箱中干燥96h，然后在1300°C馬弗爐中保溫0. 5h，得到加 入金屬納米粒子Ag的Y2O3 = Eu發(fā)光材料。實(shí)施例4室溫下，準(zhǔn)確稱取76. 5254g Y(NO3)3 ·6Η20 和 0. 0892Eu (NO3) 3 ·6Η20 溶于去離子水中，配置Eu在Y2O3中的摻雜濃度為0. 1 %、Y離子和Eu離子總摩爾濃度為2mol/L的Y、Eu 水溶液100mL。量取20mL上述Y、Eu水溶液，加入20mL無水乙醇作為溶劑，接著加入0. 8mL濃度 為0. 001mol/L的Ag納米粒子溶液，再加入7. 6856g檸檬酸和8. 2g聚乙二醇10000，于50°C 水浴條件下攪拌6h后，得到澄清的Y、Eu前驅(qū)體溶液，將所得到的前驅(qū)體溶液于60°C烘箱 中陳化60h，形成均勻的含Ag納米粒子的Y、Eu膠體。將上述膠體置于200°C烘箱中干燥50h，然后在1000°C馬弗爐中保溫3h，得到含Ag 納米粒子的Y2O3 = Eu發(fā)光材料。實(shí)施例5室溫下，準(zhǔn)確稱取10. 7260g Y2OjPO. 8798g Eu2O3在60°C攪拌條件下溶于27mL鹽 酸中，再加去離子水至IOOmL,配置Eu在Y2O3中的摻雜濃度為5%、Y離子和Eu離子總摩爾 濃度為Imol/L的Y、Eu水溶液100mL。量取8mL上述Y、Eu水溶液，加入32mL無水乙醇作為溶劑，接著加入1. 6mL濃度 為0. 001mol/L的Pt納米粒子，再加入6. 1485g檸檬酸和5g聚乙二醇6000，于60°C水浴條 件下攪拌4h后，得到澄清的Y、Eu前驅(qū)體溶液，將所得到的前驅(qū)體溶液于70°C烘箱中陳化 60h，形成均勻的含Pt納米粒子的Y、Eu膠體。將上述膠體置于100°C烘箱中干燥48h，然后在800°C馬弗爐中保溫2h，得到含Pt 納米粒子的Y2O3 = Eu發(fā)光材料。實(shí)施例6室溫下，準(zhǔn)確稱取37. 9180g Y(NO3)3 ·6H20 和 0. 444Ig Eu(NO3)3 ·6Η20 溶于去離子 水中，配置Eu在Y2O3中的摻雜濃度為1%、Y離子和Eu離子總摩爾濃度為lmol/L的Y、Eu 水溶液100mL。量取4mL上述Y、Eu水溶液，加入ImL去離子水及35mL無水乙醇作為溶劑，接著加 Λ 0. 4mL濃度為0. 01mol/L的AgNO3溶液，再加入3. 0742g檸檬酸和5g聚乙二醇10000，于 60°C水浴條件下攪拌4h后，得到澄清的Y、Eu前驅(qū)體溶液，將所得到的前驅(qū)體溶液置于90°C 烘箱中陳化40h，形成均勻的含Ag納米粒子的Y、Eu膠體。將上述膠體置于100°C烘箱中干燥48h，然后在800°C馬弗爐中保溫2h，得到含Ag 納米粒子的Y2O3 = Eu發(fā)光材料。實(shí)施例7室溫下，準(zhǔn)確稱取10. 7260g Y2O3和0. 8798g Eu2O3在60°C攪拌條件下溶于27mL鹽 酸中，再加去離子水至IOOmL,配置Eu在Y2O3中的摻雜濃度為5%、Y離子和Eu離子總摩爾 濃度為lmol/L的Y2O3 = Eu水溶液100mL。量取8mL上述Y、Eu水溶液，加入32mL無水乙醇作為溶劑，接著加入1. 6mL濃度為 0. 001mol/L的Au納米粒子溶液，再加入6. 1485g檸檬酸和5g聚乙二醇10000，于60°C水浴 條件下攪拌4h后，得到澄清的Y、Eu前驅(qū)體溶液，將所得到的前驅(qū)體溶液于70°C烘箱中陳 化60h，形成均勻的含Au納米粒子的Y、Eu膠體。將所述膠體置于100°C烘箱中干燥48h，然后在800°C馬弗爐中保溫2h，得到含Au 納米粒子的Y2O3 = Eu發(fā)光材料。實(shí)施例8
8
室溫下，準(zhǔn)確稱取37. 9180g Y (NO3) 3 ·6H20 和 0. 444Ig Eu (NO3) 3 ·6Η20 溶于去離子 水中，配置Eu在Y2O3中的摻雜濃度為1%、Y離子和Eu離子總摩爾濃度為lmol/L的Y、Eu 水溶液100mL。量取20mL上述Y、Eu水溶液，加入20mL無水乙醇作為溶劑，接著加入2mL濃度為 0. lmol/L WH2PdCl4溶液，再加入15. 3712g檸檬酸和5g聚乙二醇20000，于60°C水浴條件下 攪拌4h后，得到澄清的Y、Eu前驅(qū)體溶液，將所得到的前驅(qū)體溶液于80°C烘箱中陳化56h， 形成均勻的含Pd納米粒子的Y、Eu膠體。將上述膠體置于100°C烘箱中干燥96h，然后在800°C馬弗爐中保溫6h，得到含Pd 納米粒子的Y2O3 = Eu發(fā)光材料。實(shí)施例9室溫下，準(zhǔn)確稱取37. 5350g Y (NO3) 3 ·6H20 和 0. 9061g Tb (NO3) 3 ·6Η20 溶于去離子 水中，配置Tb在Y2O3中的摻雜濃度為2%、Y離子和Tb離子總摩爾濃度為lmol/L的Y、Tb 水溶液100mL。量取12mL上述Y、Tb水溶液，加入28mL無水乙醇作為溶劑，接著加入0. 6mL濃度 為0. 001mol/L的Au納米粒子溶液，再加入9. 2227g檸檬酸和5g聚乙二醇10000，于60°C 水浴條件下攪拌4h后，得到澄清的Y、Tb前驅(qū)體溶液，將所得到的前驅(qū)體溶液于90°C烘箱 中陳化56h，形成均勻的含Au納米粒子的Y、Tb膠體。將上述膠體置于100°C烘箱中干燥96h，然后在1000°C馬弗爐中碳粉還原保溫2h， 得到含Au納米粒子Au的Y2O3 = Tb發(fā)光材料。實(shí)施例10室溫下，準(zhǔn)確稱取27. 1780g草酸釔和3. 5099g草酸鋱?jiān)?5 °C攪拌條件下溶于 20mL硝酸中，再加去離子水至IOOmL,配置Tb在Y2O3中的摻雜濃度為1 %、Y離子和Tb離子 總摩爾濃度為lmol/L的Y、Tb水溶液100mL。量取IOmL上述Y、Tb水溶液，加入30mL無水乙醇作為溶劑，接著加入0. 8mL濃度為 0. lmol/L的AgNO3溶液，再加入7. 6858g檸檬酸和5g聚乙二醇10000，于60°C水浴條件下 攪拌4h后，得到澄清的Y、Tb前驅(qū)體溶液，將所得到的前驅(qū)體溶液于80°C烘箱中陳化50h， 形成均勻的含Ag納米粒子的Y、Tb膠體。將上述膠體置于100°C烘箱中干燥53h，然后在1300°C馬弗爐中H2/N2還原下保溫 2h，得到含Ag納米粒子的Y2O3 = Tb發(fā)光材料。實(shí)施例11室溫下，準(zhǔn)確稱取31. 1728YC13* 1. 1198g TbCl3 · 6H20溶于去離子水中，配置Tb 在Y2O3中的摻雜濃度為3%、Y離子和Tb離子總摩爾濃度為lmol/L的Y、Tb水溶液100mL。量取4mL上述Y、Tb水溶液，加入36mL無水乙醇作為溶劑，接著加入0. 4mL濃度為 0. lmol/L的H2PtCl6溶液，再加入6. 2125g檸檬酸和5g聚乙二醇10000，于60°C水浴條件下 攪拌5h后，得到澄清的Y、Tb前驅(qū)體溶液，將所得到的前驅(qū)體溶液于60°C烘箱中陳化60h， 形成均勻的含Pt納米粒子的Y、Tb膠體。將上述膠體置于180°C烘箱中干燥60h，然后在1000°C馬弗爐中H2/N2還原下保溫 3h，得到含Pt納米粒子的Y2O3 = Tb發(fā)光材料。實(shí)施例12
室溫下，準(zhǔn)確稱取37. 9180g Y (NO3) 3 ·6H20 和 0. 444Ig Eu (NO3) 3 ·6Η20 溶于去離子 水中，配置Eu在Y2O3中的摻雜濃度為1%、Y離子和Eu離子總摩爾濃度為lmol/L的Y、Eu 水溶液100mL。量取4mL上市Y、Eu水溶液，加入ImL去離子水及35mL無水乙醇作為溶劑，接著 加入2. OmL濃度為0. 01mol/L的Pd納米粒子溶液，再加入3. 0742g檸檬酸和5g聚乙二醇 10000,于60°C水浴條件下攪拌4h后，得到澄清的Y、Eu前驅(qū)體溶液，將所得到的前驅(qū)體溶 液置于90°C烘箱中陳化40h，形成均勻的含Pd納米粒子的Y、Eu膠體。將上述膠體置于130°C烘箱中干燥59h，然后在1100°C馬弗爐中保溫2h，得到含Pd 納米粒子的Y2O3 = Eu發(fā)光材料。實(shí)施例13室溫下，準(zhǔn)確稱取11. 0647g Y2O3和0. 3739g Tb4O7在100°C攪拌條件下溶于27mL 鹽酸中，再加水至IOOmL,配置Tb在Y2O3中的摻雜濃度為2%、Y離子和Tb離子總摩爾濃度 為 lmol/L 的 Y、Tb 水溶液 100mL。量取15mL上述Y、Tb水溶液，加入25mL無水乙醇作為溶劑，接著加入0. 75mL濃度 為0. 01mol/L的HAuCl4溶液，再加入5. 7642g檸檬酸和5g聚乙二醇10000，于50°C水浴條 件下攪拌5h后，得到澄清的Y、Tb前驅(qū)體溶液，將所得到的前驅(qū)體溶液于90°C烘箱中陳化 60h，形成均勻的含Au納米粒子的Y、Tb膠體。將上述膠體置于130°C烘箱中干燥59h，然后在1100°C馬弗爐中H2/N2還原下保溫 2h，得到含Au納米粒子的Y2O3 = Tb發(fā)光材料。實(shí)施例14室溫下，準(zhǔn)確稱取18. 7675g Y (NO3) 3 ·6H20 和 0. 446Ig Eu (NO3) 3 ·6Η20 溶于去離子 水中，配置Eu在Y2O3中的摻雜濃度為2%、Y離子和Eu離子總摩爾濃度為0. 5mol/L的Y、 Eu水溶液lOOmL。量取8mL上述Y、Eu水溶液，加入32mL無水乙醇作為溶劑，接著加入0. 8mL濃度 為0. 01mol/L的HAuCl4溶液，再加入7. 6856g檸檬酸和2g聚乙二醇10000，于40°C水浴條 件下攪拌6h后，得到澄清的Y、Eu前驅(qū)體溶液，將所得到的前驅(qū)體溶液于90°C烘箱中陳化 60h，形成均勻的含Au納米粒子的Y、Eu膠體。將所制備膠體置于130°C烘箱中干燥59h，然后在1200°C馬弗爐中保溫2h，得到含 Au納米粒子的Y2O3 = Eu發(fā)光材料。實(shí)施例15室溫下，準(zhǔn)確稱取76. 5254g Y (NO3) 3 ·6H20 和 0. 0892Eu (NO3) 3 ·6Η20 溶于去離子水 中，配配置Eu在Y2O3中的摻雜濃度為0. 1 %、Y離子和Eu離子總摩爾濃度為2mol/L的Y、 Eu水溶液lOOmL。量取20mL上述Y、Eu水溶液，加入20mL無水乙醇作為溶劑，接著加入2. OmL濃度 為0. 01mol/L的Pd納米粒子溶液，再加入7. 6856g檸檬酸和8g聚乙二醇10000，于50°C水 浴條件下攪拌6h后，得到澄清的Y、Eu前驅(qū)體溶液，將所得到的前驅(qū)體溶液于60°C烘箱中 陳化60h，形成均勻的含Pd納米粒子的Y、Eu膠體。將所制備膠體置于130°C烘箱中干燥59h，然后在1200°C馬弗爐中保溫2h，得到含 Pd納米粒子的Y2O3 = Eu發(fā)光材料。
實(shí)施例16室溫下，準(zhǔn)確稱取28.6899g草酸釔和1. 7201g草酸銪在15°C攪拌條件下溶于 20mL硝酸中，在加去離子水至IOOmL,配置Eu在Y2O3中的摻雜濃度為5 %、Y離子和Eu離子 總摩爾濃度為lmol/L的Y、Eu水溶液100mL。量取20mL上述Y、Eu水溶液，加入20mL無水乙醇作為溶劑，加入0. 4mL濃度為 0. lmol/L的AgNO3溶液，再加入7. 6858g檸檬酸和5g聚乙二醇10000，于60°C水浴條件下 攪拌4h后，得到澄清的Y、Eu前驅(qū)體溶液，將所得到的前驅(qū)體溶液于60°C烘箱中陳化60h， 形成均勻的含Ag納米粒子的Y、Eu膠體。將所制備膠體置于100°C烘箱中干燥48h，然后在900°C馬弗爐中保溫2h，得到含 Ag納米粒子的Y2O3 = Eu發(fā)光材料。實(shí)施例17室溫下，準(zhǔn)確稱取37. 5350g Y(NO3)3 ·6H20 和 0. 9061g Tb (NO3)3 ·6Η20 溶于去離子 水中，配置Tb在Y2O3中的摻雜濃度為2%、Y離子和Tb離子總摩爾濃度為lmol/L的Y、Tb 水溶液100mL。量取12mL上述Y、Tb水溶液，加入28mL無水乙醇作為溶劑，接著加入0. 24mL濃度 為0. 001mol/L的Pt納米粒子，再加入9. 2227g檸檬酸和5g聚乙二醇10000，于60°C水浴 條件下攪拌4h后，得到澄清的Y、Tb前驅(qū)體溶液，將所得到的前驅(qū)體溶液于90°C烘箱中陳 化56h，形成均勻的含Pt納米粒子的Y、Tb膠體。將所制備膠體置于150°C烘箱中干燥90h，然后在1300°C馬弗爐中碳粉還原保溫 0. 5h，得到含Pt納米粒子的Y2O3 = Tb發(fā)光材料。實(shí)施例18室溫下，準(zhǔn)確稱取11. 0647g Y2O3和0. 3739g Tb4O7在100°C攪拌條件下溶于27mL 鹽酸中，再加水至IOOmL,配置Tb在Y2O3中的摻雜濃度為2%、Y離子和Tb離子總摩爾濃度 為 lmol/L 的 Y、Tb 水溶液 100mL。量取15mL所述Y、Tb水溶液，加入25mL無水乙醇作為溶劑，接著加入3. OmL濃度 為0. 001mol/L的Ag納米粒子溶液，再加入5. 7642g檸檬酸和5g聚乙二醇10000，于50°C 水浴條件下攪拌5h后，得到澄清的Y、Tb前驅(qū)體溶液，將所得到的前驅(qū)體溶液于90°C烘箱 中陳化60h，形成均勻的含Ag納米粒子的Y、Tb膠體。將所制備膠體置于180°C烘箱中干燥85h，然后在1300°C馬弗爐中碳粉還原保溫 0. 5h，得到含Ag納米粒子的Y2O3 = Tb發(fā)光材料。實(shí)施例19室溫下，準(zhǔn)確稱取31. 1728YC13* 1. 1198g TbCl3 · 6H20溶于去離子水中，配置Tb 在Y2O3中的摻雜濃度為3%、Y離子和Tb離子總摩爾濃度為lmol/L的Y、Tb水溶液100mL。量取4mL上述Y、Tb水溶液，加入36mL無水乙醇作為溶劑，接著加入2. OmL濃度為 0. 001mol/L的Pt納米粒子，再加入6. 2125g檸檬酸和5g聚乙二醇10000，于60°C水浴條 件下攪拌5h后，得到澄清的Y、Tb前驅(qū)體溶液，將所得到的前驅(qū)體溶液于60°C烘箱中陳化 60h，形成均勻的含Pt納米粒子的Y、Tb膠體。將所制備膠體置于160°C烘箱中干燥96h，然后在1300°C馬弗爐中碳粉還原保溫 0. 5h，得到含Pt納米粒子的Y2O3 = Tb發(fā)光材料。
實(shí)施例20室溫下，準(zhǔn)確稱取27. 1780g草酸釔和3. 5099g草酸鋱?jiān)?5 °C攪拌條件下溶于 20mL硝酸中，再加去離子水至IOOmL,配置Tb在Y2O3中的摻雜濃度為10%、Y離子和Tb離 子總摩爾濃度為lmol/L的Y、Tb水溶液100mL。量取IOmL上述Y、Tb水溶液，加入30mL無水乙醇作為溶劑，加入0. ImL濃度為 0. lmol/L的H2PdCl4溶液，再加入7. 6858g檸檬酸和5g聚乙二醇6000，于60°C水浴條件下 攪拌4h后，得到澄清的Y、Tb前驅(qū)體溶液，將所得到的前驅(qū)體溶液于80°C烘箱中陳化50h， 形成均勻的含Pd納米粒子的Y、Tb膠體。將所制備膠體置于170°C烘箱中干燥96h，然后在1300°C馬弗爐中碳粉還原保溫 0. 5h，得到含Pd納米粒子的Y2O3 = Tb發(fā)光材料。應(yīng)當(dāng)理解的是，上述針對(duì)本發(fā)明較佳實(shí)施例的表述較為詳細(xì)，并不能因此而認(rèn)為 是對(duì)本發(fā)明專利保護(hù)范圍的限制，本發(fā)明的專利保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
1權(quán)利要求
一種含金屬納米粒子的稀土摻雜氧化釔發(fā)光材料，其特征在于，該氧化釔發(fā)光材料的化學(xué)通式為Y2O3:Re，M；其中，Re為銪和/或鋱；Re在Y2O3中的摻雜濃度為0.1％ 10％；M為金屬納米粒子，選自銀、金、鉑、鈀中的一種或幾種；M的摩爾數(shù)與Re和Y總摩爾數(shù)比為0.00002∶1～0.01∶1。
2.一種含金屬納米粒子的稀土摻雜氧化釔發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，包括如 下步驟51、提供Y的化合物原料和Re的化合物原料，加入溶劑中溶解，配置成Y離子和Re離 子總摩爾濃度為0. lmol/L-2. OOmo 1/L的Y、Re溶液；其中，Re為銪和/或鋱；Re在Y2O3中 的摻雜濃度為0. 1% -10% ；52、量取所述Y、Re溶液，加入含有絡(luò)合劑的醇水混合溶液中，配置成Y離子和Re離子 總摩爾濃度為0. lmol/L-1. 00mol/L的Y、Re醇水混合溶液，隨后依次加入表面活性劑和M 的原料，于40-60°C水浴中攪拌4-6h，得到澄清的Y、Eu前驅(qū)體溶液，再于60-90°C烘箱中陳 化40-60h，得到含M的Y、Re膠體；其中，M為銀、金、鉬、鈀中的一種或幾種；M的摩爾數(shù)與 Re和Y總摩爾數(shù)比為0. 00002 1 0. 01 1;53、將所述含M的Y、Re膠體置于100-200°C烘箱中陳化48_90h，隨后烘干，再將烘干后 的產(chǎn)物置于剛玉坩堝中，在空氣氣氛或還原氣氛中煅燒處理，制得化學(xué)通式為Y203:Re，M的 含金屬納米粒子的稀土摻雜氧化釔發(fā)光材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟Sl中，所述Y的化合物原料為Y的氧化物原料、Y的鹽酸鹽類原料、Y的硝酸鹽類原料或Y的 草酸鹽類原料；所述Re的化合物原料為Re的氧化物原料、Re的鹽酸鹽類原料、Re的硝酸鹽類原料或 Re的草酸鹽類原料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述Y的金屬氧化物原料和Re的金屬氧化物原料分別為=Y2O3，Eu2O3，Tb4O7 ；所述Y的鹽酸鹽類原料和Re的鹽酸鹽類原料分別為YC13 · 7H20, EuCl3, TbCl3 · 6H20 ；所述Y的硝酸鹽類原料和Re的硝酸鹽類原料分別為=Y(NO3)3 · 6H20, EU(NO3)3 · 6H20, Tb (NO3) 3 · 6H20 ；所述Y的草酸鹽類原料和Re的草酸鹽類原料分別為能夠提供Y3+，Eu3+或Tb3+的草酸Τττ . ο
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，當(dāng)所述Y的化合物原料和Re的化 合物原料分別選用 Y(NO3)3 · 6H20, Eu(NO3)3 · 6H20，Tb(NO3)3 · 6H20，YCl3 · 7H20, EuCl3 或 TbCl3 · 6H20作為原料時(shí)，步驟Sl中，所述溶劑為去離子水和/或乙醇。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，當(dāng)所述Y的化合物原料和Re的化合 物原料分別選用Y2O3，Eu2O3，Tb4O7,或Y3+、Eu3+及Tb3+的草酸鹽時(shí)，步驟Sl中，所述溶劑為鹽 酸或硝酸。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，步驟Sl中還包括如下步驟在 15°C -100°C加熱攪拌條件下，將所述Y的化合物原料和Re的化合物原料溶解于所述鹽酸或 硝酸中。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟S2中，所述醇水混合溶液中的醇為乙醇；水與乙醇的體積比為1 1-7; 所述絡(luò)合劑為檸檬酸；在所述Y、Re醇水溶液中，所述檸檬酸的摩爾數(shù)與原料中Y離子 和Re離子總摩爾數(shù)比為1-5:1;所述表面活性劑為聚乙二醇6000、聚乙二醇8000、聚乙二醇10000、聚乙二醇 20000中的一種或幾種；所述表面活性劑加入后，其在所述Y、Re醇水溶液的質(zhì)量濃度為 0.05-0. 20g/mL。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟S2中 所述M的原料為Ag、Au、Pt或Pd納米粒子中的至少一種； 所述 M 的原料為 AgN03、HAuCl4, H2PtCl6, H2PdCl4 至少一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟S3中， 所述煅燒處理過程中，煅燒溫度為800-1300°C，煅燒時(shí)間為0. 5-6h ；所述還原氣氛為氮?dú)夂蜌錃饨M成的混合還原氣氛，碳粉還原氣氛或者氫氣還原氣氛中 的一種或幾種。
全文摘要
本發(fā)明屬于光電子和照明技術(shù)領(lǐng)域，其公開了一種含金屬納米粒子的稀土摻雜氧化釔發(fā)光材料，其化學(xué)通式為Y2O3:Re，M；其中，Re為銪(Eu)和/或鋱(Tb)；Re在氧化釔發(fā)光材料中的摻雜濃度為0.1％-10％；M為金屬納米粒子，選自銀(Ag)、金(Au)、鉑(Pt)、鈀(Pd)中的一種或幾種；M的摩爾數(shù)與Re和釔(Y)的摩爾數(shù)之和的比值為0.00002∶1～0.01∶1。本發(fā)明還公開了一種含金屬納米粒子的稀土摻雜氧化釔發(fā)光材料的制備方法。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是1)該材料制備工藝簡(jiǎn)單、設(shè)備要求低、制備周期短；2)通過在發(fā)光材料中加入金屬納米粒子，通過SP效應(yīng)，提高了發(fā)光材料的發(fā)光性能。
文檔編號(hào)C09K11/78GK101899300SQ20101021159
公開日2010年12月1日 申請(qǐng)日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月25日
發(fā)明者呂婷, 周明杰, 王燁文, 馬文波 申請(qǐng)人:海洋王照明科技股份有限公司;深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司