一种单离子Dy掺杂磷酸铋基发白光荧光粉及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种单离子Dy掺杂磷酸铋基发白光荧光粉及其制备方法，先取Bi(NO3)3·5H2O和Dy(NO3)3·6H2O固体粉末混合后加入到硝酸溶液中，搅拌均匀，反应生成Bi0.95NO3：0.05Dy3+，再向上溶液中滴加NH4H2PO4溶液，继续搅拌直到NH4H2PO4溶液充分溶解，调节混合溶液B的pH值至1.00～1.05，混合溶液在180℃～185℃下反应生成沉淀，至沉淀不增加时，自然冷却到室温，将得到的沉淀物离心分离，洗涤并干燥，最终得到单离子Dy掺杂磷酸铋基发白光荧光粉。本发明专利技术制得的BiPO4:Dy3+荧光粉结晶度高，发白光，且发光强度高。

Single ion Dy doped bismuth phosphate based white light fluorescent powder and preparation method thereof

The invention relates to a single ion Dy doped bismuth phosphate based white fluorescent powder and its preparation method, a Bi (NO3) 3 - 5H2O and Dy (NO3) 3 - 6H2O solid powder mixed into the nitric acid solution, mixing, reaction Bi0.95NO3:0.05Dy3+, the solution dropping NH4H2PO4 solution. Continue stirring until NH4H2PO4 solution dissolved, the mixed solution is adjusted B pH value to 1 ~ 1.05, the mixed solution of precipitation at 180 to 185 DEG C under reaction, to precipitation increases, natural cooling to room temperature, the precipitate centrifugal separation, washing and drying, the final single ion Dy doped bismuth phosphate radical white fluorescent powder. The BiPO4:Dy3+ phosphor prepared by the invention has high crystallinity, white light and high luminous intensity.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及稀土发光材料领域，具有涉及一种单离子Dy掺杂磷酸铋基发白光荧光粉及其制备方法。
技术介绍
稀土发光材料在整个固体发光领域占有很重要的地位，因为特殊的电子层结构使稀土元素具有一般元素无法比拟的性质。近几年来，因为具有吸收能力强、发光亮度高、合成温度适中等优点，稀土磷酸盐在照明、量子光学、彩色电视机和热释发光检测领域应用广泛，引起了科研工作者广泛的兴趣。因此，寻找制作工艺简单并且产物多功能化和特殊形貌的稀土磷酸盐的方法无论是在工业生产还是科学研究上都具有重要价值，也在合成其它纳米材料方面具有指导意义。BiPO4是一种重要的无机磷酸盐材料，具有六方相、低温单斜相和高温单斜相三种不同的结构，被广泛应用于光催化、离子传感器、锂离子电池、放射性元素分离、微波介电、超级电容器等方面。该材料的性能在很大程度上取决于它的形貌，尺寸、结构及其组成。关于BiPO4:Ln3+荧光粉的研究已经取得很大成就，现有固相法、微波水热法、溶剂热法、共沉淀法、静电纺丝法、声化学法、水热法等多种方法制备了多种结构形貌的BiPO4:Ln3+晶体。上述合成方法中，水热法工艺简单，反应条件温和，可很好地控制产物的形貌，尺寸、结构，与此同时表面活性剂在控制晶体形貌，结构中也扮演着重要的角色。2008年，Guan等人首次报道了由纳米棒组成的海胆状微球BiPO4:Ln3+(Eu3+，Tb3+，Dy3+)荧光粉具有优异的发光性能，是一种优异的稀土发光材料基质，研究了不同Bi3+离子含量和反应时间对形貌的影响，提出了海胆状微球的合成机理(CrystalGrowthandDesign,2008,8(8):2694-2697.)；赵明磊等人通过改变稀土离子的掺杂量以及进行煅烧处理来影响BiPO4基荧光粉的晶相，使BiPO4基掺杂稀土离子的荧光粉的晶相发生从单斜相转为六方相，再转为单斜相的现象，研究了其对发光性能的影响(Inorg.Chem.,2013,52(2),pp807–815)；JoannaCybinska等人首次使用离子液体辅助的微波合成的方法，研究了BiPO4:Ln3+(Ln＝Sm，Eu，Tb，Dy)稀土离子掺杂的颜色可调控的发光材料(JournalofLuminescence，2016,170:641-647)。在现有的很多制备方法中，Dy3+发光都比较弱，掺杂在有些基质中甚至不发光，很少有人研究，也没有相应的性能测试说明。迄今为止，现有的稀土离子掺杂BiPO4基发光荧光粉的制备方法中还没有报道过单独Dy3+掺杂BiPO4基发白光且结晶度高，发光性能好的荧光粉的制备方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种单离子Dy掺杂磷酸铋基发白光荧光粉及其制备方法，该方法工艺流程简单，成本较低，制得的荧光粉具有结晶度高，发光强度高的优点。为了达到上述目的，本专利技术方法采用如下技术方案：包括以下步骤：(1)取Bi(NO3)3·5H2O和Dy(NO3)3·6H2O粉末混合后加入到硝酸溶液中，搅拌均匀得到混合溶液A；(2)再向混合溶液A中滴加NH4H2PO4溶液，继续搅拌直到NH4H2PO4溶液充分溶解，得到混合溶液B；其中Bi(NO3)3·5H2O、Dy(NO3)3·6H2O和NH4H2PO4的比为(4-x)mmol：xmmol：10mL：4mmol，x＝0.1～0.3；(3)调节混合溶液B的pH值至1.00～1.05，得到混合溶液C；(4)混合溶液C在180℃～185℃下反应生成沉淀，至沉淀不增加时，自然冷却到室温；(5)将步骤(4)得到的沉淀物离心分离，将离心分离得到的沉淀物洗涤并干燥，得到单离子Dy掺杂磷酸铋基发白光荧光粉。进一步地，步骤(1)中硝酸溶液的体积分数为13％～13.6％；步骤(2)中NH4H2PO4溶液是将NH4H2PO4加入去离子水中搅拌20～30min制得的，其浓度为0.2～0.4mol/L；硝酸溶液和NH4H2PO4的比为10mL：4mmol。进一步地，步骤(1)中搅拌10～15min得到混合溶液A。进一步地，步骤(2)中搅拌20～30min得到混合溶液B。进一步地，步骤(4)中，混合溶液C先搅拌40～60min，再转移到带聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中密封反应。进一步地，不锈钢反应釜体积填充度为80％。进一步地，步骤(4)反应12～12.5h。进一步地，步骤(5)中离心分离是在转速为10000r/min的条件下离心分离5～5.5min；洗涤是用水洗涤两次，接着用乙醇洗涤一次。进一步地，步骤(5)中的干燥是在75～85℃干燥箱中干燥10～12h。一种利用如上所述的制备方法制得的单离子Dy掺杂磷酸铋基发白光荧光粉。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术制备方法中，具有以下优点：(1)本专利技术以Bi(NO3)3·5H2O、Dy(NO3)3·6H2O和NH4H2PO4等为原料，采用水热法合成的BiPO4:Dy3+荧光粉，工艺流程简单，成本较低，适合批量生产。(2)本专利技术通过水热法单独Dy3+掺杂合成BiPO4:Dy3+发白光荧光粉，结果证明，由水热法单独Dy3+掺杂合成BiPO4:Dy3+发白光荧光粉结晶度高，发光强度高。并且还没有通过水热法单独Dy3+掺杂合成BiPO4:Dy3+发白光荧光粉的制备方法的相关报道。(4)本专利技术由水热法单独Dy3+掺杂合成BiPO4:Dy3+发白光荧光粉，其发光特性对研究发光材料有重要意义，对目前商业化生产发白光荧光粉有巨大作用。本专利技术制得的Dy掺杂BiPO4:Dy3+荧光粉为纯相的单斜相结构，结晶度高，发白光，以λem＝480nm作为监测波长时BiPO4:Dy3+荧光粉的激发光谱，激发峰分别位于325,350,364,387,427,453nm，属于Dy3+的f-f跃迁，分别对应于从基态6H15/2到4K15/2,6P7/2,6P5/2,4I13/2,4G11/2,4I15/2态的跃迁，其中6H15/2→6P7/2(350nm)是最强的峰；以λex＝350nm作为监测波长时BiPO4:Dy3+荧光粉的发射光谱，发射峰分别位于480nm和574nm，其分别对应于Dy3+的4F9/2→6H15/2和4F9/2→6H13/2的跃迁，其发射峰都比较高，而白光即源于这两个跃迁的复合发光；且发光强度高，对开发BiPO4基发光材料具有重要意义。【附图说明】图1是本专利技术由水热法单独Dy3+掺杂合成BiPO4:Dy3+发白光荧光粉的XRD图；图2是本专利技术由水热法单独Dy3+掺杂合成BiPO4:Dy3+发白光荧光粉的激发光谱和发射光谱；图3是本专利技术由水热法单独Dy3+掺杂合成BiPO4:Dy3+发白光荧光粉的CIE色坐标图。【具体实施方式】下面结合附图，对本专利技术作进一步详细说明。本专利技术以Bi(NO3)3·5H2O、Dy(NO3)3·6H2O和NH4H2PO4等为原料，通过水热法合成单独Dy3+掺杂合成BiPO4:Dy3+发白光荧光粉，研究了其荧光粉的结构及发光性能。本专利技术制备方法，包括以下步骤：(1)Bi(NO3)3·5H2O、Dy(NO3)3·6H2O和0.4mol/L的NH4H2PO4溶液，备用；其中NH4H2PO4溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单离子Dy掺杂磷酸铋基发白光荧光粉的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)取Bi(NO3)3·5H2O和Dy(NO3)3·6H2O粉末混合后加入到硝酸溶液中，搅拌均匀得到混合溶液A；(2)再向混合溶液A中滴加NH4H2PO4溶液，继续搅拌直到NH4H2PO4溶液充分溶解，得到混合溶液B；其中Bi(NO3)3·5H2O、Dy(NO3)3·6H2O和NH4H2PO4的比为(4‑x)mmol：xmmol：10mL：4mmol，x＝0.1～0.3；(3)调节混合溶液B的pH值至1.00～1.05，得到混合溶液C；(4)混合溶液C在180℃～185℃下反应生成沉淀，至沉淀不增加时，自然冷却到室温；(5)将步骤(4)得到的沉淀物离心分离，将离心分离得到的沉淀物洗涤并干燥，得到单离子Dy掺杂磷酸铋基发白光荧光粉。

【技术特征摘要】
1.一种单离子Dy掺杂磷酸铋基发白光荧光粉的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)取Bi(NO3)3·5H2O和Dy(NO3)3·6H2O粉末混合后加入到硝酸溶液中，搅拌均匀得到混合溶液A；(2)再向混合溶液A中滴加NH4H2PO4溶液，继续搅拌直到NH4H2PO4溶液充分溶解，得到混合溶液B；其中Bi(NO3)3·5H2O、Dy(NO3)3·6H2O和NH4H2PO4的比为(4-x)mmol：xmmol：10mL：4mmol，x＝0.1～0.3；(3)调节混合溶液B的pH值至1.00～1.05，得到混合溶液C；(4)混合溶液C在180℃～185℃下反应生成沉淀，至沉淀不增加时，自然冷却到室温；(5)将步骤(4)得到的沉淀物离心分离，将离心分离得到的沉淀物洗涤并干燥，得到单离子Dy掺杂磷酸铋基发白光荧光粉。2.根据权利要求1所述的一种单离子Dy掺杂磷酸铋基发白光荧光粉的制备方法，其特征在于：步骤(1)中硝酸溶液的体积分数为13％～13.6％；步骤(2)中NH4H2PO4溶液是将NH4H2PO4加入去离子水中搅拌20～30min制得的，其浓度为0.2～0.4mol/L；硝酸溶液和NH4H2PO4的比为10mL：4mmol。3.根据权利要求1所述的一种单离子Dy掺杂...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘运，马随艳，赵敏竹，刘丁菡，王凯，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61