稀土发光材料的合成方法(3)

第1期　　　　　　　　　　　　　　　　孙彦彬等:稀土发光材料的合成方法

45

Dy),并无余辉。初产物还需经活性炭覆盖于高温炉中在800℃还原1～2小时,获得的产物为纯白色(SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+)。

又如,铝酸盐绿色荧光粉(Ce,Tb)MgAl12O20.5的合成。将高纯稀土氧化物CeO2和Tb4O7用硝酸溶解,制成硝酸盐溶液。所需Al(NO3)3和Mg(NO3)2均为分析纯试剂。按一定化学计量将对应的硝酸盐溶液放入一长筒烧杯中进行加热使溶液沸腾。沸腾后加入适当比例的尿素(燃料)和硼酸(助熔剂)。水分快蒸干时开始反应,释放出大量气体,反应物起泡而膨胀,伴随耀眼的白光形成疏松的白色泡沫,占据了烧杯的大部分容积,整个反应过程不到5min。反应完毕冷却后,将泡沫状产物取出研磨成粉末即可。

2.3　水热合成法

水热合成法是高温高压下在水(水溶液)或水蒸汽等流体中进行有关化学反应(水热反应)来合成超细微粉的一种方法,自1982年开始用水热反应制备超细微粉的水热法已引起国内外的重视。用水热法制备的超细微粉最小粒径已经达到数纳米的水平。水热法也是发光材料合成的新方法,利用该方法已经合成了LaPO4∶Ln1)、NaGdF4∶Eu

3+[21]

[20]

3+

10.0NH4HF2∶200H2O混合均匀,调节pH值约4～5,并将混合物装入聚四氟乙烯内衬的反应釜中,

于240℃晶化5天;得到的产物用二次水充分洗涤并烘干,即得六方结构的NaGdF4:Eu3+发光粉,在真空紫外光激发下可以发生双光子发射,其量子效率约为160%。若将水热方法得到的六方结构NaGdF4分子放在管式反应炉中进行高温处理,即在空气中于950℃加热一小时,骤冷至室温,可使六方结构的NaGdF4转变为CaF2立方结构。2.4　缓冲溶液沉淀法

把缓冲溶液作为一种沉淀介质,将金属盐溶液与之混合,生成沉淀,通过洗涤、干燥,然后在一定温度和一定气氛下焙烧,冷却即得发光粉。例如,张中太等人[22]将Al、Sr、Eu和Dy的可溶性盐配制成一定浓度的溶液,利用缓冲液作为一种沉淀介质,在一定的条件下混合、沉淀、洗涤、干燥。然后加入少量的添加剂,在一定的温度下,在还原气氛中进行焙烧,最后制得性能优良的SrAl2O4∶Eu2+,Dy3+发光粉。

软化学方法合成发光材料的共同优点是,其反应的各组分的混合是在分子、原子级别上进行的,反应能够达到分子水平上的高度均匀性,掺杂范围广,便于准确控制掺杂量,适合制备多组分体系,使合成温度大大降低,产物物相纯度高,可获得较小颗粒,设备简单,易于操作。但与高温固相合成法相比,发光效率低,余辉性能差,结晶质量逊色,晶粒形状难以控制,不易工业化。

、SrnAl2O3+n∶Eu,Dy(n≤

等发光材料。

例如长余辉发光材料SrnAl2O3+n∶Eu,Dy(n≤

1)的合成。首先在60～70℃温度下从Al和Eu、Dy的硫酸盐的混合溶液中制备出Al2O3 xH2O(2≤x≤10)凝胶,然后洗去凝胶中的SO42-离子,再将SrO粉体与该凝胶充分混合均匀。把该混合液与含有游离CO2的蒸馏水一起装入聚四氟乙烯高压釜中,在240℃～250℃保持6h～8h。最后将分离出的产品进行水洗、干燥,所得粉体在850℃～1150℃于N2+H2流中处理即得SrnAl2O3+n∶Eu,Dy(n≤1)。又如NaGdF4∶Eu的合成。将分析纯的原料按摩尔比为4.0NaF∶0.5Gd2O3∶0.5Eu2O3∶

3+

3　物理合成法

3.1　微波辐射合成法

微波是指频率在0.3GHz～300GHz之间的电磁波。与可见光不同,微波是连续的和可极化的,

[23]

与激光相类似。依赖于被作用物质的不同,微波可以被传播、

吸收或反射。

图2　微波加热系统方框图

Fig.2　Flowschemeofmicrowaveheatingsystem