[发明专利]具有蓝色荧光的纳米镓酸锌的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种纳米材料技术领域的方法，具体是一种具有蓝色荧光的纳米镓酸锌的制备方法。

背景技术

纳米材料因其特有的功能和性质受到了很大的关注，其在纳米电子学、磁学、光电子学等众多领域有着重要的作用，因此纳米材料的控制合成已经受到了越来越多的重视，特别是采用简便廉价的水热方法合成半导体功能材料。水热法是在密闭系统中进行，可以控制反应气氛而形成氧化或还原反应条件，实现其它方法难以得到的物质的某些物相生成；该方法得到的纳米晶是在相对较低的热应力条件下生长，因此其位错密度远低于高温熔体中生长的晶体的，这对于某些纳米材料的光学性能是有益处的。

作为一种在近紫外区域的透明导电氧化物，ZnGa₂O₄是一种具有很高的化学稳定性的低压荧光半导体材料。与硫化物相比，ZnGa₂O₄在强电子束流中具有很好的化学稳定性被广泛应用于真空荧光显示器、场发射显示装置、薄膜电致发光显示器而吸引了越来越多的关注。ZnGa₂O₄是ZnO和Ga₂O₃的复合氧化物，具有尖晶石型结构(空间群是Fd3m)，带隙宽约4.4eV。与其它宽带隙半导体一样，当紫外光或低压电子流激发后具有自激发中心的ZnGa₂O₄能显示较强的蓝光发射，其发光体以其良好的颜色纯度，化学热稳定性而备受关注。同时它本身也是一种很好的发光材料的基质，通过掺杂其它过渡金属或稀土离子作为激活离子时，ZnGa₂O₄显示出独特且可调控的荧光发光性质。例如：掺锰的ZnGa₂O₄:Mn荧光粉在505nm处发很强的绿光，而ZnGa₂O₄:Cr在690nm处发红光。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种具有蓝色荧光的纳米镓酸锌的制备方法，解决了现有技术得到发纯正蓝光的发光材料较少，且大多此类材料都是高温固相烧结而成，普遍存在分散性较差或发光性能不好等缺点，本发明工艺简单，生产成本低，所得的镓酸锌纳米材料能进一步满足工业需求。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明通过将锌盐溶液中加入表面活性剂配制成锌络和离子溶液，再依次加入镓盐并控制pH值，最后经加热反应制备得到镓酸锌纳米材料。

所述的锌盐溶液采用醋酸锌、硝酸锌或硫酸锌的水溶液，其质量百分比浓度为0.1％-5％。

所述的镓盐采用氯化镓、硝酸镓或硫酸镓，其用量与锌盐质量比为1-100∶1-50；

所述的表面活性剂采用十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠或十六烷基三甲基溴化铵，其用量与锌盐质量比为2-200∶1-50；

所述的控制pH值是指：通过加入氢氧化钠溶液或氨水溶液调节pH值至8～12后剧烈搅拌2小时。

所述的加热反应是指：采用聚四氟乙烯反应釜加热到160-200℃并反应6-96小时，反应结束后自然冷却到60℃，将产物分离并用无水乙醇、水洗涤数次，真空抽干，即获得镓酸锌纳米材料。

本发明涉及上述方法制备得到的镓酸锌纳米材料，为纯相的立方结构的ZnGa₂O₄，紫外-可见最大吸收位于285～300nm，最大荧光发射峰位于425～435nm。

本方法简单廉价，无机盐为前驱物，水为反应介质，表面活性剂控制其成核，使其为反应提供模板和导向作用，使得纳米粒子具有较好的结晶度和均匀性。采用了水热技术，一方面可以提高产物的结晶速度，另一方面操作步骤简单，成本低，反应速度快，效率高，且具有一定的普适性。

本发明制备的镓酸锌纳米材料能显示较强的蓝光发射，可作为蓝色荧光粉，也可作为基质通过掺杂其它过渡或稀土离子调控出其它颜色的发光材料。

附图说明

图1为实施例1所得的镓酸锌扫描电镜照片，插图为所得的镓酸锌乙醇分散溶液通过365nm单色光源的数码照片。

图2为实施例2所得的镓酸锌扫描电镜照片，插图为所得的镓酸锌乙醇分散溶液通过365nm单色光源的数码照片。

图3为实施例3所得的镓酸锌扫描电镜照片，插图为所得的镓酸锌乙醇分散溶液通过365nm单色光源的数码照片。

图4为实施例4所得的镓酸锌扫描电镜照片，插图为所得的镓酸锌乙醇分散溶液通过365nm单色光源的数码照片。

具体实施方式