专利名称：采用溶剂热法制备BaHfO<sub>3</sub>:Ce纳米发光粉体的方法
技术领域：
本发明涉及一种纳米发光材料的制备方法，特别是涉及一种采用溶剂热法制备 BaHf03:Ce纳米发光粉体的方法。
背景技术：
随着纳米技术不断发展，纳米材料不断展现出高活性、高比表面能等独特性 质，研究表明，发光颗粒的尺寸对发光性能影响很大，颗粒尺寸越小，发光效果越好。 BaHf03具有对X射线超强阻止本领，衰减快，光输出较高等优良特性，是适应快速响应 探测器的极有前途的闪烁体基质材料之一，但至今仍未能将其烧制成透明陶瓷，故制备 出性能优良的BaHf03粉体成为研究的热点问题。要获得光学性能优良的闪烁陶瓷，需要 烧结活性好，粒度均勻，近球形的粉体作为烧结原料，同时激活剂在基质中的均勻掺杂 也非常重要。这就对BaHf03粉体的制备工艺提出了更高的要求。纳米发光材料的制备方法很多，采用共沉淀法、溶胶-凝胶法、微乳液法等都 可制备出BaHf03粉体，其形貌和粒径存在不同差异。共沉淀法很难实现各种离子同时沉 淀，因此容易造成稀土激活剂掺杂不均勻；溶胶凝胶得到粉体的形貌不易控制；相比之 下，水热法简单易行，团聚少，粒径和形貌通过调整工艺参数可以得到控制，激活剂在 基质中掺杂较为均勻。而采用混合溶剂作为溶剂，缓和了实验条件，改善粉体的粒径、 形貌。混合溶剂热法在这方面具有独特的优势乙醇可以降低去离子水的介电常数，从 而降低BaHf03的溶解度，产生高的饱和度，使成核与生长速度增大，而成核所需的过饱 和度较生长所需更高，因此所得粉体粒径较小；还可以降低粉体的表面活性；加入乙醇 可促进前驱物迅速脱水，促进反应速率，有利于形核。混合溶剂热法制备纳米粉体，可 通过改变溶剂的组成配比，使生成的纳米粒子的大小、粒度分布以及存在的形态得到控 制。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用溶剂热法制备BaHf03:Ce纳米发光粉体的方 法，即乙醇/水溶剂热法制备纳米BaHf03:Ce发光粉体的方法，该方法制备的纳米 BaHf03:Ce发光粉体工艺简单，操作方便易行，制备粉体粒径和形貌可控性很强。本发明的目的是通过以下技术方案实现的
采用溶剂热法制备BaHf03:Ce纳米发光粉体的方法，该方法采用高纯Ba(N03)2， Hf0Cl2 8H20作为反应原料，以Ce (N03) 3作为激活剂，KOH作为矿化剂，乙醇/水混 合溶剂作为反应时的溶剂；制备过程包括原料配置、矿化剂加入、混合、水热反应、过 滤、洗涤及干燥过程；BaHf03:Ce纳米发光粉体中Ce的含量在0.1-1.1 mol%之间。所述的采用溶剂热法制备BaHf03:Ce纳米发光粉体的方法，采用的乙醇/水混合 溶剂的体积比为5:1。所述的采用溶剂热法制备BaHf03:Ce纳米发光粉体的方法，溶液混合后PH值12.5-14 ；水热温度120-220 °C ；保温时间8h_24 h ；干燥温度70-100 °C。本发明的优点与效果是
本发明所采用的工艺可控，成本低廉，操作环节简单，无需煅烧，节省能耗。在制 备过程中，通过控制原料的配比，调节水热温度，保温时间，PH值、不同溶剂配比等条 件，可实现产品的晶型、形貌以及粒径大小的控制。前驱物在水热温度100 200 °C保 温12 24h，PH值为9 13.5，溶剂配比V(C2H5OH) :V(H20)为5:1得到尺寸约为50 nm的BaHf03:Ce纳米粉体，其形貌为近球形，分散性较好。该制备BaHf03:Ce纳米粉体 的方法在实际应用中有广阔的前景。
图1为溶剂配比V(C2H50H):V(H20)为3:1，PH值为13.5，水热温度200°C保 温24 h后得到的粉体形貌的SEM图2为溶剂配比V(C2H50H):V(H20)为4:1，PH值为13.5，水热温度200°C保温24 h后得到粉体的SEM图3为溶剂配比V(C2H50H):V(H20)为5:1，PH值为13.5，水热温度200°C保温24 h后制备出的样品SEM图4为不同Ce含量(0.1%-1.1%)粉体的发光性能的比较。注本发明的图2—图4为产物状态的分析示意图或照片，图中文字或影像不清 晰并不影响对本发明技术方案的理解。
具体实施例方式
下面对本发明进行详细说明。本发明材料选用
原料 Ba (N03) 2 (纯度 99.99%)，Hf0Cl2 8H20 (纯度 99.99%)，Ce (N03) 3 (纯度 99.9%)，KOH(纯度82%)，乙醇为分析纯试剂，蒸馏水为二次水。以上试剂均没有经过
纯化处理。本发明制备过程
将原料Ba(N03)2，Hf0Cl2 8H20配置成初始溶液，再加入5 10ml不同浓度的稀 土溶液Ce(N03)3，在磁力搅拌器不断搅拌下混合均勻，滴加2mol/L的KOH溶液，调节 PH值12.5-14，溶液变浑浊，搅拌一段时间后后放入150 ml反应釜中，填充乙醇，填充 度70% 80%，在120°C -220°C温度范围内及8_24 h条件下进行水热反应。水热产物经 过过滤，无水乙醇洗涤后将过滤后的沉淀物放入真空干燥箱中于70 °C -100 °C干燥12 24 h，获得样品经碾磨过筛后得到BaHf03:Ce3+粉体。本发明的有益效果 实施例1
按照制备过程，将贴饭03)2和^002 8压0溶于301111的去离子水中，用磁力搅拌 器进行搅拌，再加入0.3m0l%Ce(N03)3，不断搅拌。在不断搅拌的情况下，加入矿化剂 KOH,调节PH值达到13.5，溶液变浑浊，搅拌一段时间后装入150 ml的反应釜中，填充 乙醇，填充度70% 80%，即反应釜中溶剂V(C2H50H):V(H20)为3:1，调节温度200°C保温24h后得到白色沉淀，将其过滤，用无水乙醇洗涤多次后置于真空干燥箱中80°C干 燥24h后得到白色粉体，经碾磨过筛后得到样品。对不同水热温度，不同保温时间下得 到的样品进行XRD分析。对所得样品的形貌进行SEM分析，可以直接看出颗粒尺寸。 所得粉体为多边形，表面有絮状物质，颗粒粒径分布不均，尺寸为IOOnm左右，如图1 所示。实施例2
改变溶剂体积含量使V (C2H5OH) :V (H2O)为4:1，即将Ba (NO3) 2和HfOCl2？ 8H20溶 于24ml的去离子水中，其他条件如实施例1，所得粉体形貌如图2中SEM图所示，粉体 呈近球形，粒径分布不均，表面絮状物质明显减少，粒径约50nm。实施例3
改变反应溶剂体积含量V (C2H5OH) V (H2O)为5:1，即将Ba (NO3) 2和HfOCl2？ 8H20 溶于20 ml的去离子水中，其他条件如实施例1，所得粉体的形貌如图3所示，粉体形貌 基本为球形，分散性较好，粒径在50 nm左右。实施例4
改变Ce含量在0.1 mol%-l.l mol%范围内，其他条件如实施例3，所得粉体的发光性能如图4所示。当Ce含量为0.3 mol%时，粉体发光性能最佳。
权利要求
1.采用溶剂热法制备BaHf03:Ce纳米发光粉体的方法，其特征在于该方法采用高纯 Ba(NO3)2，Hf0Cl2 8H20作为反应原料，以Ce(NO3)3作为激活剂，KOH作为矿化剂， 乙醇/水混合溶剂作为反应时的溶剂；制备过程包括原料配置、矿化剂加入、混合、水 热反应、过滤、洗涤及干燥过程；BaHf03:Ce纳米发光粉体中Ce的含量在0.1-1.1 mol% 之间。
2.根据权利要求1所述的采用溶剂热法制备BaHfCVCe纳米发光粉体的方法，其特征 在于采用的乙醇/水混合溶剂的体积比为5:1。
3.根据权利要求1所述的采用溶剂热法制备BaHf03:Ce纳米发光粉体的方法，其特 征在于溶液混合后PH值12.5-14 ；水热温度120-220 V ；保温时间8h_24 h ；干燥温度 70-100 "C。
全文摘要
采用溶剂热法制备BaHfO3:Ce纳米发光粉体的方法，涉及一种纳米发光材料的制备方法，其特征在于该方法采用高纯Ba(NO3)2，HfOCl2·8H2O作为反应原料，以Ce(NO3)3作为激活剂，KOH作为矿化剂，乙醇/水混合溶剂作为反应时的溶剂；制备过程包括原料配置、矿化剂加入、混合、水热反应、过滤、洗涤及干燥过程；BaHfO3:Ce纳米发光粉体中Ce的含量在0.1-1.1mol%之间。本发明制备BaHfO3:Ce发光纳米粉体的方法工艺简单，粉体形貌及粒径可控性好。本发明闪烁体基质材料，可将其烧制成光学性能优良的闪烁、透明陶瓷。
文档编号C09K11/67GK102020987SQ20101055540
公开日2011年4月20日 申请日期2010年11月23日 优先权日2010年11月23日
发明者李玉玲, 杨化仁, 温强, 苑晓宇, 马伟民 申请人:沈阳化工大学