[发明专利]一种稀土离子掺杂CePO4微球的制备方法

说明书

技术领域：

本发明属于特殊形貌稀土磷酸盐材料领域，涉及一种六方晶型结构微米CePO₄球形颗粒材料和激活剂稀土掺杂的六方晶型微米CePO₄球形颗粒材料的制备方法，特点是采用四价铈源、有机醇还原剂和水溶性聚合物为原料。

背景技术：

稀土磷酸铈在荧光材料、可加工陶瓷、导体材料、离子交换、催化剂材料等方面有着广泛的应用前景，是无机材料研究的热点领域。稀土化合物由于其独特的电子结构和跃迁模式，而呈现出独特的光学性能，已在光电子纳米器件以及生物荧光标记等方面得到应用。其中稀土磷酸盐发光材料的优点是吸收能力强，转换效率高，在紫外-可见-红外区域有很强的发射能力，且具有良好的物理化学稳定性，可应用于等离子体平板显示(PDP)器的制作。其合成温度较低，色坐标值高，是最具市场发展潜力的新一代光学材料之一。磷酸铈晶体是由[CeO₈]多面体与[PO₄]四面体相互连接组成的，按不同的空间排列方式可以形成六方晶型和单斜晶型(独居石结构)结构。六方晶相是低温相，经高温煅烧可以转化为稳定的单斜晶相。Ce³⁺离子的4f电子可以激发到能量较低的5d态，电子从4f态激发到5d态后，又返回到4f态时就会产生发光。Ce³⁺离子的发射带位置的差别很大，可以从紫外一直到可见区，其覆盖范围大于20000cm^-1。由于Ce³⁺的发光是属于5d→4f跃迁的带状发射，所以其发射强度比其它三价稀土离子的f→f跃迁的线状发射要强。

稀土磷酸盐材料的制备方法主要包括水热法、超声波法、微波合成法、高温固相反应法、溶胶-凝胶法、燃烧法及共沉淀等。其中报道最多的是水热合成法，采用此法制得的粉体晶粒发育完整，结晶度良好，粒径小且分布均匀，有利于改善材料的性能，而且团聚程度很轻，无需煅烧和研磨，避免了晶粒团聚、长大以及杂质和结构缺陷，具有发光损失小等优点。如文献“Youjin Zhang，Hangmin Guan.J.Crystal Growth.2003，256，156-161”报道了采用水热合成法制备六方晶形和单斜晶形CePO₄单晶纳米线。掺杂稀土离子发光材料的能级结构及荧光特性是一个全新的领域，人们已发现了某些掺杂稀土离子材料表现出优异的荧光特性，稀土离子中Eu³⁺、Sm³⁺、Tm³⁺、Tb³⁺、Dy³⁺、Yb³⁺等作为掺杂离子已广泛应用于稀土磷酸盐发光材料的合成中。目前，有关掺杂稀土磷酸盐材料的合成研究已有报道。“A.K.Gulnar，V.Sudarsan，R.K.Vatsa，R.C.Hubli，U.K.Gautam，A.Vinu and A.K.Tyagi.Crystal Growth & Design，2009，9(5)，2451-2456”报道了CePO₄:Ln(Ln＝Tb³⁺and Dy³⁺)材料的制备方法及在发光性能方面的研究。目前，关于磷酸铈材料的合成报道中多以三价铈源为原料，合成产物也多为六方或单斜晶型CePO₄纳米颗粒或-维纳米材料。不同微观形貌、颗粒尺寸和微观结构的材料具有不同的性能，因此开发具有球形颗粒形貌CePO₄的制备方法，对于特殊形貌CePO₄材料的合成意义重大。许多研究者发现通过改变材料的不同微观形貌和颗粒尺寸可以使材料表现出一些普通材料所不具备的性能。球形颗粒材料因具有较低的摩擦系数、良好的流动性、密堆性和分散性等优点在各种领域中具有重要应用价值。磷酸铈陶瓷由于CePO₄与一些氧化物之间的结合较弱，且化学相容性好，可用于改善氧化物陶瓷的可加工性，且已证实其具有显著效果。

发明内容：

本发明的目的是提供一种球形颗粒形貌规则、晶相纯度高、发光性能显著的六方晶型结构微米CePO₄球形颗粒材料和激活剂稀土掺杂的六方晶型微米CePO₄球形颗粒材料的制备方法。

本发明的技术方案：