[发明专利]一种掺镨氧化钆橙黄光发光薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种掺镨氧化钆橙黄光发光薄膜及其制备方法。

背景技术

稀土元素由于具有优良的荧光和激光特性，以及在彩色玻璃和陶瓷的釉料方面的应用潜能，得到了许多科研工作的格外关注。因为稀土元素含量有限，为了使稀土元素的性能得到更好的应用，最近一二十年开始出现了有关稀土离子掺杂的纳米发光材料的研究报道[周建国，李振泉，赵凤英，夏树屏，高世扬，纳米Y₂O₃:Eu³⁺发光材料的研究综述，化工进展，6(2003)：573-577]。

Pr³⁺的跃迁发射颜色强烈地依赖于掺杂Pr³⁺的基质晶格。红色发射来源于¹D₂能级；绿色发射来源于³P₀能级；蓝色发射来源于¹D₂能级。

掺镨氧化钆是性能优良的橙黄光荧光材料，它广泛应用于彩色电视机显像管、三基色荧光灯以及彩色玻璃、陶瓷的釉料等。[杨志平，郭智，王文杰，Pr³⁺摩尔浓度对CaTiO₃:Pr³⁺红色长余辉材料的影响，功能材料与器件学报，9(4)(2003)：473-476]。

电化学镀膜方法制备掺杂镨的氧化钆薄膜是一种全新的制备方法，并能制备出性能优良的薄膜。通过反应参数的调节，可以在衬底材料上均匀生长氧化钆和氧化镨共沉积薄膜，既可以减少反应用料，又省去后续的涂敷工艺，大大降低生产成本。另外，电化学方法成膜均匀，沉积厚度可控，设备与操作简单、反应条件温和、环境污染小，是一种全新的、洁净、温和、环境友好的方法。

发明内容

本发明的目的在于提出一种掺镨氧化钆橙黄光发光薄膜及其制备方法，以可溶性钆盐和镨盐溶液为原料，通过电化学方法在铜衬底上沉积掺镨氧化钆薄膜，经高温退火得到掺镨氧化钆橙黄光发光薄膜。

本发明采用的技术方案步骤如下：

一、一种掺镨氧化钆橙黄光发光薄膜：

在铜衬底一个面上沉积有一层掺镨氧化钆橙黄光发光薄膜。

所述的发光薄膜的化学式为Gd₂O₃:Pr³⁺，该薄膜材料在560～640纳米间存在宽带橙黄光发射光谱。

二、一种掺镨氧化钆橙黄光发光薄膜的制备方法，该方法的步骤如下：

1)分别将可溶性钆盐和镨盐，溶于去离子水中，搅拌，均配成摩尔浓度0.05～0.2mol/l的钆盐溶液和镨盐溶液；

2)取上述钆盐和镨盐溶液组成混合均匀的溶液，通过恒温水浴控制溶液温度在50℃～70℃；

3)利用由工作电极、对电极和参比电极组成的三电极电化学池进行铜衬底上的薄膜沉积，将三电极插入钆盐和镨盐溶液组成的混合溶液中，调节工作电极与NHE标准氢电极间的电压在-0.7V～-1.2V之间，沉积时间控制在30分钟～60分钟；

4)将沉积好的薄膜，用去离子水清洗，并干燥，随后，将薄膜在400℃～600℃氩气气氛保护下退火烧结60分钟～120分钟。

所述的三电极电化学池中，工作电极为铜电极，对电极为铂金电极、金电极或者石墨电极，参比电极为NHE标准氢电极。

所述的可溶性钆盐与镨盐为硝酸盐。

所述的发光薄膜的化学式为Gd₂O₃:Pr³⁺，该薄膜成膜均匀致密无开裂，在560～640纳米间存在宽带橙黄光发射光谱。

本发明具有的有益效果是：

本发明通过简单的电化学沉积方法和后续高温退火过程，制得一种新型的掺镨氧化钆橙黄光发光薄膜，该薄膜材料均匀致密无开裂，在560～640纳米间存在宽带橙黄光发射光谱。本发明工艺方法简单、原料易得、成本低，能耗低，无毒，成膜均匀致密无开裂。

附图说明

图1是铜衬底上掺镨氧化钆橙黄光发光薄膜结构示意图：

图1中：1、掺镨氧化钆橙黄光发光薄膜，2、铜衬底。

图2是实施例1所得产物的能谱图。

图3是实施例1所得产物的XRD谱图。

图4是实施例1所得产物的电镜照片(低倍)图。

图5是实施例1所得产物的电镜照片(高倍)图。

图6是实施例1所得产物的光致发光发射光谱。

具体实施方式