專利名稱：一種CaSCe，Sm發(fā)光材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光材料的制備方法，特別是一種CaS:Ce，Sm發(fā)光材料的制備方法。
背景技術(shù)：
堿土金屬類硫化物CaS以其較為簡單的立方結(jié)構(gòu)和明顯的晶場效應，使得其在發(fā) 光基質(zhì)熒光、薄膜顯示、長余輝材料的研究領(lǐng)域受到很大重視。稀土離子Ce、Sm激活的CaS 熒光材料被X射線、、射線、高能電子等輻照后，價帶上的電子被激發(fā)到導帶，被禁帶中陷 阱能級俘獲，當材料受到一定波長的紅外光照射激發(fā)后，陷阱中電子躍遷到導帶，最后與禁 帶中的發(fā)光中心復合，發(fā)出一定波長范圍的熒光光子。傳統(tǒng)的制備該類發(fā)光材料的方法是高溫固相法，即在高溫下采用碳還原或是硫還 原方法，固相法的反應溫度高、反應時間長，產(chǎn)物粒度大且產(chǎn)率底，在某種程度上限制了該 類材料的發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種CaS:Ce，Sm發(fā)光材料的制備方法，制備方 法和操作設備簡單，明顯降低了材料的反應溫度，產(chǎn)物的粒度很小，甚至達納米級，同時，在 不同的環(huán)節(jié)為發(fā)光薄膜、纖維和塊體的制備提供了基礎(chǔ)。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種CaS:Ce，Sm發(fā)光材料的制備方法，以含鈣化合 物和硫脲為目標離子，乙二醇為溶劑，正硅酸乙酯為添加劑，混合均勻后，靜置，除去上層有 機溶液，再摻入六水硝酸鈰和氧化釤，制得均勻溶膠；取玻璃基板，清洗干凈后，采用浸漬提 拉法，將上述均勻溶膠涂覆在玻璃基板上，最后在氮氣氛圍下燒結(jié)即可，其中，含鈣的化合 物與硫脲和乙二醇的摩爾比為1 2 2，鈣離子與硅離子的摩爾比為7 3，鈣離子與鈰 離子的摩爾比以及鈣離子與釤離子的摩爾比均為1 0.1。本發(fā)明又提供一種CaS:Ce，Sm發(fā)光材料的制備方法，以含鈣化合物和硫脲為目標 離子，乙二醇為溶劑，正硅酸乙酯為添加劑，混合均勻后，靜置，除去上層有機溶液，再摻入 六水硝酸鈰和氧化釤，制得均勻溶膠；最后，將均勻溶膠烘干，制得干凝膠后，在氮氣氛圍下 燒結(jié)即可，其中，含鈣的化合物與硫脲和乙二醇的摩爾比為1 2 2，鈣離子與硅離子的摩 爾比為7 3，鈣離子與鈰離子的摩爾比以及鈣離子與釤離子的摩爾比均為1 0.1。本發(fā)明又提供一種CaS:Ce，Sm發(fā)光材料的制備方法，取含鈣化合物和硫脲并溶解 于蒸餾水中，所述蒸餾水以溶解含鈣化合物和硫脲為宜，完全溶解后，向其中加入乙二醇， 攪拌均勻后，向其中加入正硅酸乙酯，充分攪拌后，靜置，離心，去除上層有機溶液，其中，含 鈣化合物和硫脲以及乙二醇的摩爾比為1 2 2，鈣離子與硅離子的摩爾比為7 3;接 著，向去除掉上層有機溶液的混合物中摻入六水硝酸鈰和氧化釤，其中，鈣離子與鈰離子的 摩爾比以及鈣離子與釤離子的摩爾比均為1 0.1，攪拌均勻后，調(diào)節(jié)pH為中性；接著，在 40°C水浴中攪拌2小時后，陳化24小時，制得均勻溶膠；最后，將均勻溶膠采用浸漬提拉法
3涂覆在玻璃基板上，再在氮氣氛圍下燒結(jié)成發(fā)光薄膜或者將均勻溶膠制成干凝膠后，在氮 氣氛圍下燒結(jié)，最后研磨成發(fā)光粉體。作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，采用浸漬提拉法將均勻溶膠涂覆在玻璃基板上時，提 拉速度為2cm/min，鍍膜次數(shù)為2 3次，浸漬時間為10秒。作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，每次鍍膜完成后，在空氣中自然晾干后，再進行下一次鍍膜。作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述將均勻溶膠涂覆在玻璃基板之前，首先將玻璃基 板依次用洗滌劑超聲水洗、超聲水洗、乙醇超聲洗各15分鐘。作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述發(fā)光薄膜的燒結(jié)方法為首先在以2°C /min的速 率從25°C升溫至300°C，接著，保溫60分鐘，然后，以5°C /min的速率升溫至500°C，接著， 保溫120分鐘，最后，在氮氣氛圍下隨爐冷卻至室溫。作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，所述發(fā)光粉體的燒結(jié)方法為首先在以2V /min的速 率從25°C升溫至500°C，接著，保溫120分鐘，最后，在氮氣氛圍下隨爐冷卻至室溫。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點1.在反應的開始，各原料是以分子 的形式引入體系，因此，仍保持其物理性質(zhì)和化學性質(zhì)，所以各組分的比倒易得到控制，可 達到分子水平上的均勻；2.需設備比較簡單；反應溫度較低，一般為室溫或稍高溫度，能 達到節(jié)能效果，且由于不涉及高溫反應，因此能避免雜質(zhì)的引人，可保證最終產(chǎn)品的純度； 3.反應時間短，僅1小時；4.制得的產(chǎn)物的粒徑可達納米級；5.用該方法可制備某些甚至 采用復雜的燒成工藝和熔融工藝也無法制備的材料，比如纖維或是薄膜。


圖1是本發(fā)明CaS:Ce，Sm發(fā)光粉體的XRD圖；圖2是本發(fā)明CaS:Ce，Sm發(fā)光薄膜的表面形貌圖；圖3是本發(fā)明CaS:Ce，Sm發(fā)光材料的發(fā)射光譜圖；圖4是本發(fā)明CaS:Ce，Sm發(fā)光材料的激發(fā)光譜圖。
具體實施例方式本發(fā)明CaS:Ce，Sm發(fā)光材料的制備方法包括以下步驟實施例1 (1)均勻溶膠的制備A 取lmol的醋酸鈣和2mol的硫脲溶解于50ml的蒸餾水中，完全溶解后，加入 2mol的乙二醇，攪拌均勻后，加入正硅酸乙酯，所述鈣離子與硅離子的摩爾比為7 3，充分 攪拌后，靜置；B 離心分離，以除去上層多余的有機溶液；C:向上述離心后的溶液中，加入六水硝酸鈰和氧化釤，所述鈣離子與鈰離子的摩 爾比以及鈣離子與釤離子的摩爾比均為1 0.1，攪拌均勻后，加入氨水或硝酸，調(diào)節(jié)pH為 9 ；D 接著，在40°C的水浴中攪拌2小時后，陳化24小時，即得均勻溶膠，備用。(2)CaS:Ce, Sm發(fā)光薄膜的制備
A 取玻璃基板，依次用洗滌劑超聲水洗15分鐘、超聲水洗15分鐘、乙醇超聲洗15 分鐘，清洗完成后，用氮氣吹干；B 采用提拉鍍膜儀在玻璃基板上涂覆均勻溶膠，以鍍膜，其中，提拉速度為2cm/ min，鍍膜次數(shù)為2 3次，浸漬時間為10秒，每次鍍膜完成后，在空氣中自然晾干后，再進 行下一次鍍膜；C 鍍膜完成后，在氮氣氛圍下燒結(jié)，首先，在25°C的溫度下，以2V Mn的速率升 溫至300°C，接著，保溫60分鐘，然后，以5°C /min的速率升溫至500°C，再保溫120分鐘，最 后，繼續(xù)在氮氣氛圍下，隨爐冷卻至25°C。在本實施方式的發(fā)光薄膜的制備過程中，可以通過改變每次鍍膜的自然晾干時間 以及改變每次鍍膜時均勻溶膠的加入量來控制溶膠的粘度，從而，控制薄膜的厚度。實施例2 (1)均勻溶膠的制備A 取Imol的醋酸鈣和2mol的硫脲溶解于50ml的蒸餾水中，完全溶解后，加入 2mol的乙二醇，攪拌均勻后，加入正硅酸乙酯，所述鈣離子與硅離子的摩爾比為7 3，充分 攪拌后，靜置；B 離心分離，以除去上層多余的有機溶液；C:向上述離心后的溶液中，加入六水硝酸鈰和氧化釤(n(Ca2+) η(Ce3+)= 1 0. 1 ；η (Ca2+) η (Sm3+) =1 0. 1)，攪拌均勻后，加入氨水或硝酸，調(diào)節(jié)ρΗ為9 ；D 接著，在40°C的水浴中攪拌2小時后，陳化24小時，即得均勻溶膠，備用。(2) CaS: Ce，Sm發(fā)光粉體的制備在步驟(1)得到的均勻溶膠移轉(zhuǎn)至烘箱內(nèi)，在75°C的溫度下烘干，從而，制成干凝 膠，接著，將干凝膠在氮氣氛圍下進行燒結(jié)，首先將干凝膠在25°C的溫度下，以2V Mn的 速率升溫至500°C，接著，保溫120分鐘，最后，繼續(xù)在氮氣氛圍下隨爐冷卻至25°C。從圖1和圖2中亦可得知，產(chǎn)物的粒度為納米級，小于lOOnm。以上所述僅為本發(fā)明的一種實施方式，不是全部或唯一的實施方式，本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員通過閱讀本發(fā)明說明書而對本發(fā)明技術(shù)方案采取的任何等效的變換，均為本發(fā)明 的權(quán)利要求所涵蓋。
權(quán)利要求
一種CaS:Ce，Sm發(fā)光材料的制備方法，其特征在于以含鈣化合物和硫脲為目標離子，乙二醇為溶劑，正硅酸乙酯為添加劑，混合均勻后，靜置，除去上層有機溶液，再摻入六水硝酸鈰和氧化釤，制得均勻溶膠；取玻璃基板，清洗干凈后，采用浸漬提拉法，將上述均勻溶膠涂覆在玻璃基板上，最后在氮氣氛圍下燒結(jié)即可，其中，含鈣的化合物與硫脲和乙二醇的摩爾比為1∶2∶2，鈣離子與硅離子的摩爾比為7∶3，鈣離子與鈰離子的摩爾比以及鈣離子與釤離子的摩爾比均為1∶0.1。
2.—種CaS:Ce，Sm發(fā)光材料的制備方法，其特征在于以含鈣化合物和硫脲為目標離 子，乙二醇為溶劑，正硅酸乙酯為添加劑，混合均勻后，靜置，除去上層有機溶液，再摻入六 水硝酸鈰和氧化釤，制得均勻溶膠；最后，將均勻溶膠烘干，制得干凝膠后，在氮氣氛圍下燒 結(jié)即可，其中，含鈣的化合物與硫脲和乙二醇的摩爾比為1 2 2，鈣離子與硅離子的摩爾 比為7 3，鈣離子與鈰離子的摩爾比以及鈣離子與釤離子的摩爾比均為1 0.1。
3.—種CaS:Ce，Sm發(fā)光材料的制備方法，其特征在于取含鈣化合物和硫脲并溶解于 蒸餾水中，所述蒸餾水以溶解含鈣化合物和硫脲為宜，完全溶解后，向其中加入乙二醇，攪 拌均勻后，向其中加入正硅酸乙酯，充分攪拌后，靜置，離心，去除上層有機溶液，其中，含鈣 化合物和硫脲以及乙二醇的摩爾比為1 2 2，鈣離子與硅離子的摩爾比為7 3;接 著，向去除掉上層有機溶液的混合物中摻入六水硝酸鈰和氧化釤，其中，鈣離子與鈰離子的 摩爾比以及鈣離子與釤離子的摩爾比均為1 0.1，攪拌均勻后，調(diào)節(jié)pH為中性；接著，在 40°C水浴中攪拌2小時后，陳化24小時，制得均勻溶膠；最后，將均勻溶膠采用浸漬提拉法 涂覆在玻璃基板上，再在氮氣氛圍下燒結(jié)成發(fā)光薄膜或者將均勻溶膠制成干凝膠后，在氮 氣氛圍下燒結(jié)，最后研磨成發(fā)光粉體。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于采用浸漬提拉法將均勻溶膠涂覆在玻璃基 板上時，提拉速度為2cm/min，鍍膜次數(shù)為2 3次，浸漬時間為10秒。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于每次鍍膜完成后，在空氣中自然晾干后，再 進行下一次鍍膜。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于將均勻溶膠涂覆在玻璃基板之前，首先將玻 璃基板依次用洗滌劑超聲水洗、超聲水洗、乙醇超聲洗各15分鐘。
7.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述發(fā)光薄膜的燒結(jié)方法為首先在以 2°C /min的速率從25°C升溫至300°C，接著，保溫60分鐘，然后，以5°C /min的速率升溫至 500°C，接著，保溫120分鐘，最后，在氮氣氛圍下隨爐冷卻至室溫。
8.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述發(fā)光粉體的燒結(jié)方法為首先在以 2°C /min的速率從25°C升溫至500°C，接著，保溫120分鐘，最后，在氮氣氛圍下隨爐冷卻至 室溫。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種CaS:Ce，Sm發(fā)光材料的制備方法，將醋酸鈣，硫脲，氧化鈰和氧化釤原料溶于溶劑生成前驅(qū)物，通過sol-gel制備CaS:Ce，Sm發(fā)光材料。本發(fā)明制備方法的設備及操作簡單，且明顯降低材料的反應溫度，產(chǎn)物的粒度很小，甚至可達納米級，同時在不同的環(huán)節(jié)為發(fā)光薄膜、纖維和塊體的制備提供了基礎(chǔ)。
文檔編號C09K11/56GK101979458SQ201010509680
公開日2011年2月23日 申請日期2010年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月15日
發(fā)明者吳海東, 莊永勇, 王博, 蒲永平, 許寧, 陳凱 申請人:陜西科技大學