一种铈铕铽共掺杂纳米晶荧光粉及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种铈铕铽共掺杂纳米晶荧光粉，化学通式为CexEunTb1‑x‑nF3(0＜x+n≤1)；x代表Ce3+的摩尔浓度；n代表Eu3+的摩尔浓度。其制备方法，包括以下步骤：(1)称取Ce(NO3)3·6H2O、Eu(NO3)3·6H2O和Tb(NO3)3·6H2O，加[Bmim]NO3，于55‑65℃搅拌30‑45min，得混合液；(2)将混合液加入[Bmim]PF6中，95‑105℃、10‑30Hz下超声分散1‑3h；(3)将超声分散液冷却至室温，液体分层后，吸取下层液体，用丙酮洗涤，然后离心，干燥，制得。该制备方法简单，耗能低，腐蚀性小，制得的纳米晶荧光粉发光性能好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及稀土发光材料
，具体涉及一种铈铕铽共掺杂纳米晶荧光粉及其制备方法。
技术介绍
目前己经开发出多种合成稀土掺杂纳米颗粒的方法，包括高温固相法、水热/热熔剂法、溶胶–凝胶法、微波法、超声波法等。固相反应法合成稀土发光材料，是应用最早和最多的传统方法，也是目前唯一实现工业化生产的方法，其主要过程是，将达到纯度要求的原料按照一定比例称重，加入一定量的助熔剂充分混合后磨匀，然后在一定的温度气氛的时间条件下进行灼烧。虽然高温固相法经过人们多年的研究，工艺比较成熟，但是该方法本身存在着固有的缺陷：灼烧温度高，多数要在1300℃以上；反应时间长，一般都需要6–8h左右；产物晶粒大，密度高，硬度大。但由于试剂应用需要的均为粉末材料，因此必须将高温固相产物经过球磨工艺过程，而研磨很容易破坏发光材料的晶体结构，从而导致发光性能大幅度下降。现有多数稀土荧光粉生产企业生产的产品仍是单一的稀土无机粉末材料，工艺设备严重落后，产品功能单一，纯度较低，质量不高，生产方法也多采用能耗较高的高温固相法，并借助于有毒易挥发有机溶剂或高腐蚀性酸碱的作用制备稀土荧光固体材料，这就造成了生产过程中对能源的浪费和环境的破坏，降低了生产安全性，无形中也增加了生产成本。少数稀土荧光粉是两种或三种稀土掺杂制得，当铈和铕进行掺杂时，但微量轻稀土铈的存在会严重影响含铕红粉的发光性能，因此铈铕共掺荧光粉往往性能很差，不能达到使用标准。
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供一种铈铕铽共掺杂纳米晶荧光粉及其制备方法，可有效解决制备时间长，耗能高，高腐蚀性以及铈的存在会影响含铕红粉的发光性能的问题。为实现上述目的，本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种铈铕铽共掺杂纳米晶荧光粉，其化学通式为CexEunTb1-x-nF3(0＜x+n≤1)；其中x代表稀土离子Ce3+的摩尔浓度；n代表稀土离子Eu3+的摩尔浓度。进一步地，一种铈铕铽共掺杂纳米晶荧光粉，其化学式为Ce0.3Eu0.5Tb0.2F3。进一步地，一种铈铕铽共掺杂纳米晶荧光粉，其化学式为Ce0.3Eu0.2Tb0.5F3。上述铈铕铽共掺杂纳米晶荧光粉的制备方法，包括以下步骤：(1)分别称取稀土原料Ce(NO3)3·6H2O、Eu(NO3)3·6H2O和Tb(NO3)3·6H2O，混合，加入离子液体[Bmim]NO3，于55-65℃搅拌30-45min，得混合液；其中各稀土原料与离子液体[Bmim]NO3摩尔比均为1:1-3；(2)将步骤(1)所得混合液用微量进样器注射到离子液体[Bmim]PF6中，在95-105℃、10-30Hz条件下超声分散1-3h；其中离子液体[Bmim]PF6与各稀土原料之间的摩尔比均为1-3:1；(3)将步骤(2)所得超声分散液冷却至室温，液体分层后，吸取下层液体，用丙酮洗涤，然后在8000-10000r/min转速下离心分离，得白色固体，最后置于90-100℃真空干燥2-3h，得铈铕铽共掺杂纳米晶荧光粉，同时回收上层液体，可用水从上层液体中萃取出过量的离子液体[Bmim]NO3和残留的稀土硝酸盐。进一步地，步骤(1)中各稀土原料与离子液体[Bmim]NO3摩尔比均为1:3。进一步地，步骤(1)中搅拌温度为60℃，搅拌时间为30min。进一步地，步骤(2)中离子液体[Bmim]PF6与各稀土原料之间的摩尔比均为1:1。进一步地，步骤(2)中混合液注射流速为1-5μL/s。进一步地，步骤(3)中离心转速为8000r/min。进一步地，步骤(3)中真空干燥温度为90℃，干燥时间为2h。本专利技术提供的铈铕铽共掺杂纳米晶荧光粉及其制备方法，具有以下有益效果：(1)本专利技术以离子液体为基质的超声辅助合成法，结合自动进样设备和离子液体回收工艺的研发，克服了高温固相法的高能耗及凝胶-溶胶法制备时间长的缺点，实现低能耗，高产率，绿色环保制备高质量稀土纳米晶材料。(2)本专利技术采用稳定性好，不挥发的离子液体作为溶剂可实现溶剂的回收和循环使用，较传统工艺所使用的易挥发有机溶剂具有更低的毒性，相对于强酸强碱具有更低的腐蚀性，能够降低反应溶液对仪器的腐蚀和损耗。(3)本专利技术利用离子液体[Bmim]NO3作为对三价铈的配位保护能力，并采用超声辅助合成的低温制备工艺，能有效地避免三价铈离子的氧化，从而避免四价铈对铕的荧光猝灭作用，提高所制备的稀土荧光粉的发光强度。(4)本专利技术制备的铈铕铽共掺杂纳米晶荧光粉具有粒径均匀，比表面大，光效高，热稳定性好，光谱可调的优点。附图说明图1为本专利技术铈铕铽共掺杂纳米晶荧光粉的制备方法流程图。图2为实施例3所得的铈铕铽共掺杂纳米晶荧光粉的投射透射电镜图。图3为实施例3所得的铈铕铽共掺杂纳米晶荧光粉的粒径分布图。图4为实施例1所得的Ce0.2Eu0.8F3纳米晶荧光粉的发射光谱图。图5为实施例2所得的铈铕铽共掺杂纳米晶荧光粉的发射光谱图。图6为实施例3所得的铈铕铽共掺杂纳米晶荧光粉的发射光谱图。图7为实施例4所得的Ce0.7Tb0.3F3纳米晶荧光粉的发射光谱图。图8为实施例1-4所得的稀土共掺杂纳米晶荧光粉的色坐标示意图。具体实施方式铈铕铽共掺杂纳米晶荧光粉的制备方法，其流程图见图1。实施例1一种铈铕铽共掺杂纳米晶荧光粉，其化学式为Ce0.2Eu0.8F3。上述铈铕铽共掺杂纳米晶荧光粉的制备方法，包括以下步骤：(1)按Ce3+和Eu3+的摩尔比为0.2:0.8，分别称取稀土原料Ce(NO3)3·6H2O和Eu(NO3)3·6H2O，混合，加入离子液体[Bmim]NO3，于60℃搅拌30min，得混合液；其中各稀土原料与离子液体[Bmim]NO3摩尔比均为1:3；(2)将步骤(1)所得混合液用微量进样器注射到离子液体[Bmim]PF6中，在100℃、20Hz条件下超声分散1h；其中混合液注射流速为4μL/s；其中离子液体[Bmim]PF6与各稀土原料之间的摩尔比均为1:1；(3)将步骤(2)所得超声分散液冷却至室温，液体分层后，吸取下层液体，用丙酮洗涤，然后在8500r/min转速下离心分离10min，得白色固体，最后置于90℃真空干燥2h，得铈铕铽共掺杂纳米晶荧光粉，同时回收上层液体，上层液体为离子液体[Bmim]NO3和残留的稀土硝酸盐，可用水从上层液体中萃取出过量的离子液体[Bmim]NO3和残留的稀土硝酸盐，对其进行循环利用。上述方法制得的铈铕铽共掺杂纳米晶荧光粉，在250nm的紫外光激发下发射主峰为612nm的红光，如图8所示，其色度坐标(x,y)＝(0.5929,0.3872)。实施例2一种铈铕铽共掺杂纳米晶荧光粉，其化学式为Ce0.3Eu0.5Tb0.2F3。上述铈铕铽共掺杂纳米晶荧光粉的制备方法，包括以下步骤：(1)按Ce3+、Eu3+和Tb3+的摩尔比为0.3:0.5:0.2，分别称取稀土原料Ce(NO3)3·6H2O、Eu(NO3)3·6H2O和Tb(NO3)3·6H2O，混合，加入离子液体[Bmim]NO3，于60℃搅拌30min，得混合液；其中各稀土原料与离子液体[Bmim]NO3摩尔比均为1:3；(2)将步骤(1)所得混合液用微量进样器注射到离子液体[Bmim]PF6中，在100℃、20Hz条件下超声分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铈铕铽共掺杂纳米晶荧光粉，其特征在于，化学通式为CexEunTb1‑x‑nF3(0＜x+n≤1)；其中x代表Ce3+的摩尔浓度；n代表Eu3+的摩尔浓度。

【技术特征摘要】
1.一种铈铕铽共掺杂纳米晶荧光粉，其特征在于，化学通式为CexEunTb1-x-nF3(0＜x+n≤1)；其中x代表Ce3+的摩尔浓度；n代表Eu3+的摩尔浓度。2.根据权利要求1所述的铈铕铽共掺杂纳米晶荧光粉，其特征在于，化学式为Ce0.3Eu0.5Tb0.2F3。3.根据权利要求1所述的铈铕铽共掺杂纳米晶荧光粉，其特征在于，化学式为Ce0.3Eu0.2Tb0.5F3。4.如权利要求1-3任一项所述的铈铕铽共掺杂纳米晶荧光粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)分别称取稀土原料Ce(NO3)3·6H2O、Eu(NO3)3·6H2O和Tb(NO3)3·6H2O，混合，加入[Bmim]NO3，于55-65℃搅拌30-45min，得混合液；其中各稀土原料与[Bmim]NO3摩尔比均为1:1-3；(2)将步骤(1)所得混合液用微量进样器注射到[Bmim]PF6中，在95-105℃、10-30Hz条件下超声分散1-3h；其中[Bmim]PF6与各稀土原料之间的摩尔比均为1-3:1；(3)将步骤(2)所得超声分散液冷却至...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵映，付刚，刘倩琛，贾元波，伍建军，李波，万宁，
申请(专利权)人：四川省有色冶金研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51