專利名稱：一種Zn₂TiO₄:Eu³⁺熒光粉的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鈦酸鹽納米熒光粉的制備領(lǐng)域，特別涉及ー種Zn2TiO4 = Eu3+熒光粉的制備方法。
背景技術(shù)：
在全球能源與環(huán)保的雙重壓カ之下，以白光LED為代表的新一代照明由于具有能耗低、壽命長(zhǎng)，品質(zhì)高等優(yōu)勢(shì)受到了國(guó)內(nèi)外的高度關(guān)注。白光LED可以利用LED芯片配合熒光粉來實(shí)現(xiàn)，而目前應(yīng)用最多的熒光粉為YAG:Ce3 +熒光粉，其熱穩(wěn)定性較差，顯色指數(shù)低，難以滿足高品質(zhì)照明的需要。因此，制備一種熱穩(wěn)定性好、顯色指數(shù)高、高效且與商業(yè)藍(lán)光芯片匹配的紅色熒光粉成為研究的熱點(diǎn)。目前，鈦酸鹽熒光粉體系由于熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好、顯色指數(shù)高、環(huán)境友好、生物相容性高及成本低廉等特點(diǎn)，受到了人們的高度關(guān)注，常用的合成方法是固相合成法，其主要缺點(diǎn)在于合成溫度高、顆粒尺寸大且不可控制，例如Eric等在Alloys andCompounds. Vol. 374(2004)pp. 202-206 報(bào)道了 CaTiO3:Pr3+ 突光粉，F(xiàn)u 等在 Journal ofLuminescence. Vol. 130 (2010) pp231_235 報(bào)道了 CaTiO3 = Eu3+熒光粉，然而這些熒光粉的合成溫度過高(1350-1400°C)，顆粒尺寸大且不可控制，難以實(shí)現(xiàn)鈦酸鹽熒光粉的大規(guī)模應(yīng)用。因此，低溫條件下制備尺寸可控、形貌規(guī)則且與藍(lán)光芯片匹配的紅色熒光粉成為我們面臨的ー個(gè)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。Sun 等在 Alloys and Compounds. Vol. 493 (2010)pp. 561-564 報(bào)道了 CaTi03:Eu3+包裹ニ氧化娃顆粒的核殼結(jié)構(gòu)的突光粉；Wu等在Crystal Engineering Communication.Vol. 14(2012)pp. 2094-2099報(bào)道了多種規(guī)則形貌的CaTiO3 = Eu3+的紅色熒光粉，它們的合成溫度較低，發(fā)光性能較好，且尺寸可控，形貌規(guī)則。然而這些熒光粉很難與商業(yè)的藍(lán)光芯片相結(jié)合且發(fā)光效率有待進(jìn)ー步提高。因此，制備ー種高效率且與商業(yè)藍(lán)光芯片相結(jié)合的紅色熒光粉成為研究的熱點(diǎn)。我們通過研究，合成了ー種Zn2TiO4 = Eu3+熒光粉，它形貌規(guī)則、尺寸可控、發(fā)光性能好且能與商業(yè)的藍(lán)光芯片較好的匹配。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供ー種Zn2TiO4 = Eu3+熒光粉的制備方法，該方法簡(jiǎn)單，成本低，所得Zn2TiO4 = Eu3+熒光粉形貌規(guī)則、尺寸可控、發(fā)光性能好且能與商業(yè)的藍(lán)光芯片較好的匹配。本發(fā)明的ー種Zn2TiO4 = Eu3+熒光粉的制備方法，包括(I)將鈦酸四異丙酯溶于無水こ醇中得到溶液；將ニ水こ酸鋅和硝酸銪依次溶于上述溶液并快速攪拌，鈦酸四異丙酯、ニ水こ酸鋅和硝酸銪的摩爾比為1:2:0. 05-0. 25，再向其中加入去離子水，經(jīng)持續(xù)攪拌3-5h后形成溶膠；將溶膠陳化后形成凝膠，將凝膠干燥后得到Zn2TiO4 = Eu3+干凝膠；
(2)采用二次煅燒エ藝對(duì)上述Zn2TiO4 = Eu3+干凝膠進(jìn)行煅燒后，得到立方相的Zn2TiO4IEu3+ 突光粉。步驟(I)和(2)中的Zn2TiO4 = Eu3+中銪摻雜量為5_25mol%。步驟(I)中溶膠陳化溫度為30_50°C，時(shí)間為48_72h。步驟(I)中凝膠干燥溫度為90_120°C，時(shí)間為12_24h。步驟(2)中的二次煅燒エ藝首先將Zn2TiO4 = Eu3+干凝膠 升溫至350-450°C，保溫4-8h，冷卻至室溫；然后將經(jīng)過上述處理后的干凝膠研磨成粉體，升溫至500-700°C，保溫2-4h，冷卻至室溫。
_4] 有益.效果(I)本發(fā)明的制備方法簡(jiǎn)單，成本低，所需生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單，反應(yīng)溫度低，減少能源消耗，易于エ業(yè)化生產(chǎn)；(2)本發(fā)明得到的Zn2TiO4 = Eu3+熒光粉形貌規(guī)則、尺寸可控、發(fā)光性能好且與能與商業(yè)的藍(lán)光芯片較好的匹配，因此，它在白光LED方面具有良好的應(yīng)用前景。


圖I為Zn2TiO4 = Eu3+熒光粉的X射線衍射圖；圖2為Zn2TiO4: Eu3+熒光粉的場(chǎng)發(fā)射電鏡照片；圖3為Zn2TiO4 = Eu3+熒光粉的熒光光譜；圖4為Zn2TiO4 = Eu3+熒光粉的銪摻量的發(fā)射光譜。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)ー步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定的范圍。實(shí)施例I將O. 711g鈦酸四異丙酯溶于15ml無水こ醇中，得到溶液。再稱取I. 097g ニ水こ酸鋅、O. 042g硝酸銪依次溶于上述溶液并快速攪拌lh，再向其加入Iml去離子水，在持續(xù)攪拌5h，形成溶膠。將溶膠放入30°C烘箱中陳化72h，形成凝膠；隨后將烘箱升溫至90°C，干燥24h，得到干凝膠。將干凝膠放入干鍋中，并將其放入馬弗爐中，緩慢升溫至350°C，保溫8h，冷卻至室溫，將經(jīng)過上述處理后的干凝膠研磨成粉體后放入馬弗爐中，緩慢室溫至500°C，保溫4h，冷卻至室溫即得到Zn2TiO4 = Eu3+熒光粉。圖I為產(chǎn)物的X射線衍射圖譜，圖中的衍射峰表明已經(jīng)合成了立方相Zn2TiO4 = Eu3+熒光粉。圖2為產(chǎn)物的場(chǎng)發(fā)射電鏡照片，觀察表明已形成Zn2TiO4 = Eu3+熒光粉。圖3為產(chǎn)物的熒光光譜圖，其主要激發(fā)峰位于466nm處，發(fā)射峰位于614nm處。圖4為產(chǎn)物的銪摻量的發(fā)射光譜，分析表明其最優(yōu)銪摻量為20mol%。實(shí)施例2稱取O. 568g鈦酸四異丙酯溶于20ml無水こ醇中，得到溶液。再稱取O. 872g ニ水こ酸鋅、O. 168g硝酸銪依次溶于上述溶液并快速攪拌2h，再向其加入2ml去離子水，在持續(xù)攪拌4h，形成溶膠。將溶膠放入40°C烘箱中陳化60h，形成凝膠；隨后將烘箱升溫至100°C，干燥18h，得到干凝膠。將干凝膠放入干鍋中，并將其放入馬弗爐中，緩慢升溫至400°C，保溫6h，冷卻至室溫，將經(jīng)過上述處理后的干凝膠研磨成粉體后放入馬弗爐中，緩慢升溫至600°C，保溫3h冷卻至室溫即得到Zn2TiO4熒光粉。X射線衍射圖譜分析表明合成了立方相Zn2TiO4 = Eu3+熒光粉。場(chǎng)發(fā)射電鏡照片觀察表明已形成Zn2TiO4 = Eu3+熒光粉。熒光光譜分析表明產(chǎn)物主要激發(fā)峰位于466nm處，發(fā)射峰位于614nm處。銪摻量的發(fā)射光譜分析表明其最優(yōu)銪摻量為20mol%。實(shí)施例3稱取O. 853g鈦酸四異丙酯溶于30ml無水こ醇中，得到溶液 。再稱取I. 311g ニ水こ酸鋅、O. 210g硝酸銪依次溶于上述溶液并快速攪拌3h，再向其加入3ml去離子水，在持續(xù)攪拌3h，形成溶膠。將溶膠放入50°C烘箱中陳化48h，形成凝膠；隨后將烘箱升溫至120°C，干燥12h，得到干凝膠。將干凝膠放入干鍋中，并將其放入馬弗爐中，緩慢升溫至450°C，保溫4h，冷卻至室溫，將經(jīng)過上述處理后的干凝膠研磨成粉體后放入馬弗爐中，緩慢室溫至700°C，保溫2h冷卻至室溫即得到Zn2TiO4 = Eu3+熒光粉。X射線衍射圖譜分析表明合成了立方相Zn2TiO4 = Eu3+熒光粉。場(chǎng)發(fā)射電鏡照片觀察表明已形成Zn2TiO4 = Eu3+熒光粉。熒光光譜分析表明產(chǎn)物主要激發(fā)峰位于466nm處，發(fā)射峰位于614nm處。銪摻量的發(fā)射光譜分析表明其最優(yōu)銪摻量為20mol%。
權(quán)利要求
1.ー種Zn2TiO4 = Eu3+熒光粉的制備方法，包括 (1)將鈦酸四異丙酯溶于無水こ醇中得到溶液；將ニ水こ酸鋅和硝酸銪依次溶于上述溶液并快速攪拌，鈦酸四異丙酯、ニ水こ酸鋅和硝酸銪的摩爾比為1:2:0. 05-0. 25，再向其中加入去離子水，經(jīng)持續(xù)攪拌3-5h后形成溶膠；將溶膠陳化后形成凝膠，將凝膠干燥后得到Zn2Ti04:Eu3+干凝月交； (2)采用二次煅燒エ藝對(duì)上述Zn2TiO4= Eu3+干凝膠進(jìn)行煅燒后，得到立方相的Zn2TiO4IEu3+ 熒光粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種Zn2TiO4= Eu3+熒光粉的制備方法，其特征在于所述步驟(1)和(2)中的Zn2TiO4= Eu3+中銪摻雜量為5_25mol%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種Zn2TiO4= Eu3+熒光粉的制備方法，其特征在于所述步驟Cl)中溶膠陳化溫度為30-50°C，時(shí)間為48-72h。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種Zn2TiO4= Eu3+熒光粉的制備方法，其特征在于所述步驟Cl)中凝膠干燥溫度為90-120°C，時(shí)間為12-24h。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種Zn2TiO4= Eu3+熒光粉的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中的二次煅燒エ藝首先將Zn2TiO4= Eu3+干凝膠升溫至350-450°C，保溫4_8h，冷卻至室溫；然后將經(jīng)過上述處理后的干凝膠研磨成粉體，升溫至500-700°C，保溫2-4h，冷卻至室溫。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種Zn2TiO4:Eu3+熒光粉的制備方法，包括(1)以鈦酸四異丙酯、無水乙醇、二水乙酸鋅和硝酸銪為原料，采用溶膠-凝膠法得到Zn2TiO4:Eu3+干凝膠；(2)通過二次煅燒工藝對(duì)干凝膠進(jìn)行煅燒后，得到立方相的Zn2TiO4:Eu3+熒光粉。本發(fā)明的制備方法簡(jiǎn)單，成本低，所需生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單，反應(yīng)溫度低，減少能源消耗，易于工業(yè)化生產(chǎn)，所得Zn2TiO4:Eu3+熒光粉具有好的發(fā)光性能且在466nm處具有好的激發(fā)強(qiáng)度，此處激發(fā)能與商業(yè)藍(lán)光芯片較好的匹配，因此在白光LED方面具有良好的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C09K11/67GK102690651SQ20121018156
公開日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年6月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月5日
發(fā)明者吳斌, 張青紅, 李耀剛, 王宏志 申請(qǐng)人:東華大學(xué)