[发明专利]掺杂金属纳米粒子的铌酸钇发光材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及发光材料领域，尤其涉及一种掺杂金属纳米粒子的铌酸钇发光材料及制备方法。

背景技术

场发射显示器是一种新型平板显示器，其工作原理和CRT类似。要制备优良性能FED的关键因素之一是荧光粉的制备。目前大部分FED用荧光粉是借鉴传统的CRT用荧光粉类型，并对其加以改进。所采用的荧光粉主要为硫化物和氧化物。对于硫化物荧光粉来说，发光亮度较高，且有一定的导电性，但稳定性差，在低压大电流电子束轰击下易分解产生，分解产生的硫对阴极发射针具有“毒化”作用，生成的沉淀物覆盖在荧光粉表面，降低了荧光粉的发光效率，缩短FED的使用寿命。氧化物荧光粉稳定性好，但发光效率相对较低，两者性能都有待于改进和提高。

发明内容

本发明所要解决的问题在于提供一种发光效率较高、可用于场发射的掺杂金属纳米粒子的铌酸钇发光材料。

本发明的技术方案如下：

一种掺杂金属纳米粒子的铌酸钇发光材料，其化学通式为：Y_1-xNbO₄:Bi_x,M_y，其中，M为掺杂金属纳米粒子，选自Ag、Au、Pt、Pd、Cu金属纳米粒子中的至少一种，x为Bi原子取代Y原子的摩尔数，x的取值范围为0<x≤0.2，y为M与Y_1-xNbO₄:Bi_x的摩尔之比，y的取值范围为0＜y≤1×10^-2；Y_1-xNbO₄:Bi_x为发光材料，冒号“：”表示为Bi的掺杂。

所述掺杂金属纳米粒子的铌酸钇发光材料，优选，x的取值范围为0.01≤x≤0.08，y的取值范围为1×10^-5≤y≤5×10^-3。

本发明还涉及一种掺杂金属纳米粒子的铌酸钇发光材料的制备方法，包括如下步骤：

将M的盐溶液、起分散作用的助剂和还原剂混合反应后，制得M纳米粒子胶体溶液；

按照Y_1-xNbO₄:Bi_x,M_y中的各元素化学计量比，量取Y和Bi盐的乙醇水溶液、Nb盐溶液，再量取所述M纳米粒子胶体溶液，然后加入柠檬酸络合剂和聚乙二醇表面活性剂，于60～80℃搅拌2～6h，得到前驱体溶胶；其中，柠檬酸与Y、Nb、Bi总金属离子之和的摩尔比为1～5:1；聚乙二醇的浓度为0.05～0.20g/mL；

将前驱体溶胶于70～150℃干燥6～20h，使溶剂挥发，得到干凝胶，研磨干凝胶，将研磨粉体放于马弗炉中在空气中于400～800℃预烧2～6小时，冷却后再研磨预烧样品，然后再将预烧样品粉末于1300-1600°C煅烧2-12h，冷却至室温、研磨，即得到Y_1-xNbO₄:Bi_x,M_y发光材料；

上述步骤中，M为Ag、Au、Pt、Pd、Cu金属纳米粒子中的至少一种，x为Bi原子取代Y原子的摩尔比；x的取值范围为0<x≤0.2，y为M与Y_1-xNbO₄:Bi_x的摩尔之比，y的取值范围为0＜y≤1×10^-2。

所述掺杂金属纳米粒子的铌酸钇发光材料的制备方法，优选，所述还原剂为水合肼、抗坏血酸、柠檬酸钠或硼氢化钠中的至少一种，所述还原剂与M的摩尔比为0.5:1～10:1；实际使用中，还原剂需要配置成水溶液，其浓度为1×10^-4mol/L～1mol/L；助剂为聚乙烯砒咯烷酮、柠檬酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠中的至少一种，助剂的添加量在最终得到的M纳米粒子胶体中的含量为1×10^-4g/mL～5×10^-2g/mL。

所述掺杂金属纳米粒子的铌酸钇发光材料的制备方法，优选，M的盐溶液、助剂和还原剂混合反应的时间为10～45min。

所述掺杂金属纳米粒子的铌酸钇发光材料的制备方法，优选，所述聚乙二醇的分子量为100-20000，表示为聚乙二醇100-20000，下同，更优选，所述聚乙二醇的分子量为2000-10000；聚乙二醇为表面活性剂，聚乙二醇的浓度为0.05～0.30g/mL。