[发明专利]一种微波辐射制备(Y,Gd)2O3:Eu发光材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微波辐射(Y，Gd)₂O₃:Eu发光材料的制备方法，属于无机材料的制备领域。

背景技术

Y₂O₃是一种重要的陶瓷原料，是荧光粉中应用较多的稀土氧化物之一。Y₂O₃具有优良的耐热、耐腐蚀和高温稳定性，对还原介质稳定性好，介电常数高，并可制成透明性优良的多晶陶瓷材料，主要用于红外导弹的窗口和整流罩、天线罩、微波基板、绝缘支架、光纤掺杂、红外发生器管壳、红外透镜及其他高温窗等。Y₂O₃颗粒的超细化，能显著提高产品的性能，其弥散在合金中可得到超耐热合金；用超细Y₂O₃稳定的氧化锆粉术可烧结成高强度、高韧性的稳定氧化锆陶瓷，用于刀具和机械零件；同时它还能显著提高彩电的图像质量，荧光灯的发光效率以及延长使用寿命等。在添加Nd³⁺，Eu³⁺等稀土元素以后，则可作为固体激光器的工作物质。Y₂O₃掺杂其他物质制备的发光材料、荧光材料、超导材料等广泛应用于诸多领域。

制备Y₂O₃基体发光材料的制备方法主要分为固相法，液相法。其中固相法的实施办法是，是将水合草酸钇和草酸铕，混入一定体积的氨水按一定比例混合，然后加入适量的玛瑙球放入玛瑙罐中，置于行星磨上，以设定的球磨方式和速度球磨所需的时间得到球磨反应产物，然后真空干燥，最后得到的前驱体在一定的温度下煅烧得到氧化物粉体。这种方法所需灼烧温度在1000℃以上，灼烧后产物粒径较大，需要再球磨粉碎以减小粒径来满足现代工艺需要，而且球磨会使荧光粉的结晶形态破坏，致使发光度大幅度下降，严重影响荧光粉的使用性能。

液相法是选择一种或多种可溶性金属盐类，按所制备的材料的组成计量配制成溶液，使各元素成离子态，再选择一种合适的沉淀剂，采用加热、蒸发、升华、水解等方法合成粉体。

微波水热合成中，微波作用的本质是电磁波对带电粒子的作用，是物质在外加电磁场作用下内部介质极化产生的极化强度矢量滞后于电场变化而导致与电场同相的电流产生，导致了材料的内耗，因此微波作用与其频率和功率密度密切相关，也与介质的介电性能密切相关。微波之所以能在化学合成领域中应用，是因为化学反应所涉及的反应物中带有水、醇类、羧酸类等各种极性分子。在通常情况下，这些分子呈杂乱无章的运动状态，当微波炉磁控管辐射出频率极高的微波时，微波能场以每秒二三十亿次的速度不断地变换下负极性，分子运动发生了巨变，分子排列起来并高速运动，产生相互碰撞、摩擦、挤压，从而使动能-微波能转化为热能。山于此种能量来自反应物溶剂内部，本身不需要传热媒体，不靠对流，样品温度便可以很快上升，从而可以全面、快速、均匀地加热反应物溶剂，达到提高化学反应速率的目的。微波除了有热效应还有非热效应。可以有选择性地加热，从而使化学反应具有一定的选择性。归纳起来，水热条件下水的作用有：(1)有时作为化学组分起化学反应；(2)反应和重排的促进剂；(3)起压力传递媒介的作用；(4)起溶剂作用；(5)起低熔点物质的作用；(6)提高物质的溶解度。

刘桂霞等人(无机化学学报，2006，22(8)：1535～1539)用三步水热合成了铕掺杂的氧化钇球形颗粒：首先形成碳酸氢氧化物胶体溶液，然后水热合成碳酸盐前驱体，最后煅烧得到氧化物。该方法具体实施步骤为：第一，把氧化钇(99.99％)和氧化铕(99.99％)溶解到少量硝酸中，然后蒸发干燥，加入一定量的水配制硝酸钇和硝酸铕溶液，形成0.05mol/L的Y(NO₃)₃和0.01mol/L的Eu(NO₃)₃再与2mol/L的(NH₃)₂CO混合，所得的混合溶液在80℃的盖紧烧杯中保温2小时，形成胶体物；第二将胶状物放入50ml的高压釜放入烘箱在120℃保温18小时；第三将所得到的产物过滤，在80℃下烘干，再把所得的前驱体在850℃下煅烧2小时，制得所需的氧化物。这种方法比较复杂，所需时间长，制得的氧化钇(铕)纳米颗粒的尺寸较大，分散性比较差，且大小不均匀团聚现象严重。大量合成时更不容易控制形貌，因此不适合工业化。

发明内容