[发明专利]一种铽钇互掺的有机模板稀土硫酸盐发光材料及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种铽钇互掺的有机模板稀土硫酸盐发光材料及其制备方法，属于有机/无机杂化复合材料制备技术领域，所得材料具有良好的可控的发光性能。

背景技术：

据世界和美国的调查和研究表明，在产值和价格方面，稀土发光材料均位于前列。同时，稀土发光材料在我国的应用中，也占据着主要地位。稀土离子的发光是由4f电子在f-f组态之内或f-d组态之间的跃迁形成的。稀土原子或离子由于其未充满的4f壳层的存在，所以大约可观察到3万条谱线，遍布了从紫外到红外的各个波长的电磁辐射。稀土离子由于其丰富的能级和4f电子的跃迁特性使之可开发出更多更优的新型发光材料。稀土发光材料自身拥有许多优点:如发光谱带窄，转换效率高;波长分布宽;荧光寿命从纳秒到毫秒6个数量级等。这些良好的性能，使稀土发光材料被认为是发光领域的主角，对新光源、显示技术、光探测和图像学等领域的发展起了推进作用。同时，稀土发光材料被广泛地应用于发光显示以及制作瞬时发光和永久发光涂料，还有事故及隐蔽发光指示器等。

稀土硫酸盐在稀土家族中起着十分重要的作用，比较重要的稀土自然资源有硅酸盐(如：硅铍钇矿)、磷酸盐(如：磷钇矿和独居石)、碳酸盐等。在早期的稀土元素化学中，硫酸盐被广泛用来分馏和重结晶以得到纯净的稀土元素。随着分离技术的不断成熟和分离手段的不断发展，对于稀土化合物的研究也变得越来越广泛。20世纪50年代和20世纪60年代，为了研究稀土化合物的成分，无机和有机配体被引用到稀土化合物的制备之中。但是当时由于科技的发展水平有限，对于结构的研究还是很少。随着X射线晶体学技术的不断发展，大量的晶体结构被确定出来。

然而在纯稀土配合物中,稀土用量大、生产成本高,向配合物中掺杂低成本的不发光稀土离子,不仅可以降低发光材料成本,而且还可以增强发光稀土离子的特征发光强度,因而成为当今发光材料研究的热点之一。

发明内容：

本发明的目的是为了改进现有技术的不足而提供一种铽钇互掺的有机模板稀土硫酸盐发光材料，本发明的另一目的是提供上述材料的制备方法。

本发明采用的技术方案如下：一种铽钇互掺的有机模板稀土硫酸盐发光材料，特征在于其分子式为[H₃O]₂[(CH₃)₂NH₂][Tb_xY_1-x(SO₄)₃]，其中Tb、Y分别为稀土元素铽和钇；0.2≤x≤0.8。

本发明还提供了上述有机模板稀土硫酸盐发光材料的制备方法，其具体步骤如下：首先称取相应质量的稀土氧化物Y₂O₃和Tb₄O₇，混合加入到酰胺类溶剂中；再加入三聚氰胺粉末，其中三聚氰胺和混合稀土氧化物的质量比为0.45~1:1；最后用硫酸调节上述混合溶液的pH至1.0~2.0；混合溶液经搅拌均匀后转移到反应釜的内衬中并密封，放入烘箱在160~180摄氏度条件下反应4~6后天取出，待反应釜自然冷却后打开；所得产物用有机溶剂洗涤之后过滤并干燥，最后得到无色块状晶体，即铽钇互掺的有机模板稀土硫酸盐发光材料。

优选所述的酰胺类溶剂为N,N-二甲基甲酰胺(DMF)或N,N-二甲基乙酰胺(DMAC)。

优选酰胺类溶剂和混合稀土氧化物的质量比为30~40:1。

优选洗涤产物的用有机溶剂为醇类，如甲醇、乙醇等。

有益效果：

本发明将不同比例的混合稀土氧化物(Y₂O₃，Tb₄O₇)，三聚氰胺，硫酸，酰胺类溶剂混合作为反应物，采用溶剂热方法合成了铽钇互掺有机模板稀土硫酸盐发光材料；实现产物中铽、钇比例可控，荧光强度可控，产物在371nm激发波长下490nm到700nm范围内存在Tb³⁺在⁵D₄→⁷F_j(j=6,5,4,3)之间的特征发光。

本发明所需温度较低，制作条件温和，操作简便易行，且产物的化学组分可控，随着产物中铽和钇的比例变化，其表现出规律变化的发光特性。

附图说明：

图1是实施例1-5所得不同比例铽钇互掺硫酸盐晶体的荧光谱图；