[发明专利]一种六磷酸根合锗酸镉蓝色荧光晶体材料的制备方法及用途

说明书

本申请公开了一种新型晶体材料，其制备方法及应用。该晶体材料的化学式为Cd₇Ge(PO₄)₆，属于三方晶系，空间群为R‑3，晶胞参数为α＝β＝90°，γ＝120°，Z＝3。该晶体材料表现出较好的蓝色荧光发射性能，最强发射峰在440nm处(最佳激发波长363nm)。此外，该晶体材料采用较温和的溶剂热制备方法，具有非常好的热稳定性。在工业和住宅照明、发光二极管、场发射显示器等领域有潜在的广泛的应用前景。

技术领域

本申请涉及一种新型过渡金属锗磷酸盐晶体材料及其合成方法。

背景技术

荧光材料由于在工业和住宅照明、发光二极管、场发射显示器等领域的广泛应用成为了研究热点。锗磷酸盐由于含有锗氧基团和磷氧基团，对其掺杂过渡金属(Zn，Cd等)或稀土离子(Eu³⁺，Tb³⁺等)，以较温和的制备条件、较高的化学稳定性、高亮度的掺杂发光、结构的独特多样性、较低的热猝灭现象等特点，使其成为探索新型发光材料基质的首选，近年来被用作基底材料也得到了人们在光学方面的研究。然而目前文献报道的相关材料的制备大多为高温固相合成，而且化合物的纯相难以制备，荧光性能的研究也很少报道。

本申请制备了一种新型结构的过渡金属锗磷酸盐晶体材料，将过渡金属Cd引入到锗磷酸盐体系中，得到了新型无水镉锗磷酸盐化合物Cd₇Ge(PO₄)₆，其制备方法温和、简便，目前制备方法以及相关工作未见报道。Cd₇Ge(PO₄)₆表现出有较高的热稳定性和较好的蓝色荧光发射性能，是具有潜在应用价值的新型荧光晶体材料。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供了一种新型蓝色荧光晶体材料，该晶体材料表现出较好的蓝色荧光发射性能，最强发射峰在440nm处(最佳激发波长363nm)。此外，该晶体材料采用较温和的溶剂热制备方法，具有非常好的热稳定性。在工业和住宅照明、发光二极管、场发射显示器等领域有广泛的应用前景。

所述晶体材料，其特征在于，化学式为Cd₇Ge(PO₄)₆，属于三方晶系，空间群为R-3，晶胞参数为α＝β＝90°，γ＝120°，Z＝3。

优选地，所述晶体材料的晶胞参数为Z＝3，晶胞体积为

所述锗磷酸盐化合物Cd₇Ge(PO₄)₆的晶体结构如图1所示。每个Ge原子与6个O原子连接形成GeO₆八面体，其中的每个O原子与PO₄四面体相连，形成类似于风车的簇，在PO₄四面体中，O1和O2分别与2个Cd1桥联，O3与2个Cd1和1个Cd2桥联，O4与1个Ge原子桥联，而每个Cd原子与6个O原子连接形成CdO₆八面体。多面体GeO₆、PO₄CdO₆共同连接形成的3D密堆积结构。

根据本申请的又一方面，提供了所述晶体材料的制备方法，其特征在于，采用溶剂热法制备，选用三乙胺、1,2-丙二醇、水作为溶剂，将镉源、锗源、磷源混合形成的初始凝胶混合物，于160～190℃下晶化得到。

优选地，所述初始凝胶混合物中，镉元素、锗元素、磷元素和氧元素的摩尔比为Cd:Ge:P:O＝0.1～10:0.5～20:1.0～20:6～2000。进一步优选地，所述初始凝胶混合物中，镉元素、锗元素、磷元素和氧元素的摩尔比为Cd:Ge:P:O＝0.2～6.0:0.5～10:1.0～12:10～800。更进一步优选地，所述初始凝胶混合物中，镉元素、锗元素、磷元素和氧元素的摩尔比为Cd:Ge:P:O＝0.2～4.0:0.5～2:1.0～3:10～200。