[发明专利]稀土氧化物纳米荧光粉及其制备方法

说明书

本发明涉及三价稀土离子激活的稀土氧化物纳米荧光粉及其制备方法。

纳米科学是八十年代后期诞生并正在飞速发展的新科学和技术。围绕纳米材料发展，出现一些新现象，新功能材料，促进人们的认识达到一个新层次。随着科学技术发展，人们对发光材料有着更高要求。颗粒尺寸在1-100nm范围的纳米荧光粉具有一些新功能特性，这是颗粒大小为微米级的传统体材料荧光粉所不能比拟的。因而，具有广阔应用价值。

本发明的目的是提供一种三价稀土离子激活的稀土氧化物纳米荧光粉及其制备方法。这类稀土纳米荧光粉在高压和低压电子束(阴极射线)，紫外及真空紫外光子，X射线及高能粒子激发下发射红、绿、蓝等不同颜色的可见光。由于颗粒很小，粒径分布窄且为球形，比表面积(g/cm²)很大，可用作CRT阴极射线管，场发射平板显示器(FED)，等离子体平板显示器(PDP)，绿色照明工程的荧光灯以及陶瓷闪烁体等领域，提高器件的分辨率，节省材料，降低成本。

本发明的稀土氧化物纳米荧光粉其通用化学组成式为：

(Ln_1-xR_x)₂O₃或Ln₂O₃:XR其中，Ln为Y,La,Gd,Lu或从中选取一种以上；

    R为三价的Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm；

    0＜X≤1.0克原子。

本发明采用均相沉淀法，或均相沉淀法与超声化学法相结合方法制造稀土纳米荧光粉。

均相沉淀法是控制溶液中的沉淀剂浓度，使之缓慢地增加，使溶液中的沉淀处于平衡状态，且沉淀能在整个溶液中均匀地出现，利用尿素加热分解，产生碳酸根沉淀剂：

在尿素溶液中成核时，控制溶液的PH，反应温度及反应物浓度，对产物颗粒大小的生成非常重要。最终产物为稀土碱式碳酸盐：

(1-X)

将此碱式碳酸盐作为前驱体，在900℃-1500℃下灼烧0.5-3小时，即得到三价稀土离子激活的稀土氧化物(Ln_1-xR_x)₂O₃纳米荧光粉。

为了克服均相沉淀法在混合物共沉淀过程中，沉淀的不均匀性，本发明还采用均相沉淀法与超声化学法相结合方法。超声化学法是利用超声空化的原理(A.Henglein,Ultrasonics sonochemistry.1995,2(2):S115)，在极短的时间内，在小的空化泡周围界面区域产生很高的温度，为化学反应提供了一个特殊的临界微环境。这种局域的高温和快速淬冷特征，使它具有高度的均一分散性，这为制造窄的粒径分布和掺杂均一的复合纳米体系提供一种很好的途径。

本发明的稀土氧化物纳米荧光粉，也称纳米发光材料，其制造方法简便，安全，无污染，原料来源宜得。

下面给出实施例和附图对本发明进行具体叙述。

实施例1．称取3.480gGd₂O₃和0.147gEu₂O₃，用浓度为1∶1的硝酸加热溶解，为A溶液；称取60.06g尿素，用去离子水溶解，得到B溶液。将A和B溶液混合，去离子水稀释至1000ml，用浓度为1∶1的氨水调至PH=7，在80-90℃水浴上恒温1-2小时，取下，放置使沉淀沉降。倾去上层清液，水洗沉淀物，离心分离，干燥，在空气中加热至900℃分解前驱体0.5小时，或在1200℃灼烧，即得到球形，颗粒尺寸分布窄，平均粒径大约为70nm的分散性好的Gd₂O₃:0.04Eu红色纳米荧光粉，经X射线衍射检测为立方结构，颗粒形貌和大小如图1所示。在254nm紫外光和阴极射线激发下发射强的红光，其发射光谱如图2所示，为典型的Eu³⁺的4f-4f的电子组态跃迁发射，主发射峰611nm为5D₀→7F₂能级跃迁发射。