专利名称：一种铋/蒙脱石光致发光材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种光致发光材料的制备方法，涉及一种铋/蒙脱石光致发光材料的制备方法。
背景技术：
光致发光材料是指用紫外光、可见光或红外光激发，能产生发光现象的一类材料。一般光致发光按发光时间的长度分为突光和磷光。发光时间短于10-8s称为突光,长于IO-Ss的称为磷光。目前不再严格的把光致发光分为荧光和磷光，广义上统称为荧光。光致发光材料在光通讯、照明器件和天文观测等领域有广泛的应用。发光材料主要由发光中心和基质材料两部分组成。无机光致发光材料的发光中心 有稀土元素和过渡金属元素离子，其基质主要采用晶体材料。因晶体场理论的指引，基质材料多采用人工合成的高纯晶体，矿物晶体由于其杂质含量高和种类繁多，影响发光性能，很少采用。然而，1999年，K. Murata等在铋掺杂的沸石中发现了近红外荧光，荧光中心在1000-1800nm之间；2011年,Zhenhua Bai等在秘掺杂的沸石中，发现了可见突光,突光中心为500nm。因此，具有一些特殊结构的矿物材料，引起了人们的关注。大多数学者推测，在这些特殊的结构矿物中，铋离子形成了一种新的荧光中心。沸石与蒙脱石具有相同的元素组成，都是硅铝酸盐矿物材料，但两者的空间结构截然不同。沸石具有多种不同的笼结构的微孔，而蒙脱石则为层状的空间结构。至今为止,与沸石具有相同结构方钠石,应用于秘掺杂的荧光材料已有报道,但与沸石结构不同的蒙脱石，应用于铋掺杂的荧光材料并无报道。
发明内容
本发明的目的是将激活剂铋引入到蒙脱石层间，利用蒙脱石层状结构的特殊性，制备一种全新的发光特性的铋掺杂的蒙脱石光致发光复合材料，该材料属于可见荧光材料，发光波段在590-630nm之间，为研究铋离子新型发光中心提供基础。实现上述目的，本发明提供了一种铋/蒙脱石光致发光材料的制备方法，以五水硝酸铋和钠基蒙脱石为原料，将其溶解后，混合均匀，然后分离出沉淀物，将沉淀物干燥后，研磨成粉，将该粉末放入小坩埚中，然后将小坩埚放入大坩埚中，并在大坩埚周围撒上碳粉，最后，在马弗炉中焙烧至40(Tl30(rC后，保温I飞小时，随炉冷却，其中，五水硝酸铋和钠基蒙脱石按质量比为4:1称取。作为本发明的优选实施例，所述五水硝酸铋和钠基蒙脱石是溶解在硝酸溶液中，所述硝酸的体积为20(T250ml，浓度为lmol/L ；作为本发明的优选实施例，所述五水硝酸铋和钠基蒙脱石是在恒温水浴锅内加热搅拌，其中你，恒温的温度为搅拌时间为l 9h ；作为本发明的优选实施例，所述沉淀物的分离采用离心机实现，其中，转速为3000"4000r/min,时间为 5 30min ；
作为本发明的优选实施例，所述干燥的温度为10(T20(TC，干燥时间为l 6h ；作为本发明的优选实施例，所述研磨在陶瓷研钵中进行，研磨后过200目筛。本发明一种铋/蒙脱石光致发光材料的制备方法至少具有以下优点本发明利用蒙脱石层间带负电，极易吸附阳离子的特性。在溶液中将三价铋离子引入到蒙脱石层间。然后，洗涤数次将吸附在蒙脱石表面的铋离子清除。再将样品烘干，放入碳粉创造的半还原气氛，进行煅烧，制备出铋/蒙脱石光致发光材料。
图I是用325nm波长激发本发明荧光材料的发射光谱图。
具体实施例方式本发明需解决问题是①如何将激活剂铋引入到蒙脱石层间；②通过何种工艺使·秘尚子成为发光中心。本发明采用的原材料为①五水硝酸铋，分析纯；②钠基蒙脱石，河北张家口市清河化工厂提供；③碳粉，分析纯。本发明发光材料的制备方法包括以下步骤I、按质量比为(2飞)1的比例称取五水硝酸铋和钠基蒙脱石，将其溶解在
O.8 1.2mol/L硝酸溶液中。2、在4(T80°C的恒温水浴锅中水浴加热搅拌Ih 9h。3、用大功率离心机把步骤2得到的溶液进行离心分离，离心时间5min 30min，转速 3000r/min 4000r/min。4、将步骤3得到的沉淀物在电热鼓风干燥箱中进行干燥，干燥温度100°C 200 °C，干燥时间约Ih 6h。5、将干燥后的沉淀物在陶瓷研钵中研磨，过200目筛。6、把研磨后的粉末倒入较小坩埚，再放入大坩埚中，在大坩埚周围撒入适量碳粉，在马弗炉中焙烧至400 1300°C，保温Ih 5h后随炉冷却，其中加入到小坩埚中粉末与碳粉的质量比例为1:1-1:3。7、将处理过的上述样品装袋后进行XRD、荧光等测试。下面结合具体实施例对本发明方法做详细阐述实施例II、按质量比为2:1的比例称取五水硝酸铋和钠基蒙脱石，将其溶解在lmol/L硝酸溶液中。2、在50°C的恒温水浴锅中水浴加热搅拌Ih。3、用大功率离心机把步骤2得到的溶液进行离心,离心时间5min IOmin,转速3000r/min 3500r/min。4、将步骤3得到的沉淀物在电热鼓风干燥箱中进行干燥，干燥温度100°C 200 °C，干燥时间约Ih 4h。5.将干燥后的沉淀物在陶瓷研钵中研磨，过200目筛。6.把研磨后的粉末倒入较小坩埚，再放入大坩埚中，在大坩埚周围撒入适量碳粉(粉体与碳粉质量比为I : 1)，在马弗炉中焙烧至1000°c，保温Ih后随炉冷却。7.将处理过的上述样品装袋后进行XRD、荧光等测试。实施例2I、按质量比为4:1的比例称取五水硝酸铋和钠基蒙脱石，将其溶解在O. 8mol/L硝酸溶液中。2、在80°C的恒温水浴锅中水浴加热搅拌4h。3、用大功率离心机把烧杯中的溶液进行离心，离心时间7min 20min，转速3200r/min 3800r/min。4、将沉淀物在电热鼓风干燥箱中进行干燥，干燥温度150°C 200°C，干燥时间约 Ih 3h。5.将干燥后的沉淀物在陶瓷研钵中研磨，过200目筛。6.把研磨后的粉末倒入较小坩埚，再放入大坩埚中，在大坩埚周围撒入适量碳粉(粉体与碳粉质量比为1:2)，在马弗炉中焙烧至700°C，保温3h后随炉冷却。7.将处理过的上述样品装袋后进行XRD、荧光等测试。实施例3I、按质量比为6:1的比例称取五水硝酸铋和钠基蒙脱石，将其溶解在I. lmol/L硝酸溶液中。2、在40°C的恒温水浴锅中水浴加热搅拌4h。3、用大功率离心机把烧杯中的溶液进行离心，离心时间IOmin 30min，转速3000r/min 4000r/min。4、将沉淀物在电热鼓风干燥箱中进行干燥，干燥温度120°C 180°C，干燥时间约4h 6h。5.将干燥后的沉淀物在陶瓷研钵中研磨，过200目筛。6.把研磨后的粉末倒入较小坩埚，再放入大坩埚中，在大坩埚周围撒入适量碳粉(粉体与碳粉质量比为I : 1)，在马弗炉中焙烧至1000°c，保温2h后随炉冷却。7.将处理过的上述样品装袋后进行XRD、荧光等测试。实施例4I、按质量比为4:1的比例称取五水硝酸铋和钠基蒙脱石，将其溶解在I. 2mol/L硝酸溶液中。2、在80°C恒温水浴锅中水浴加热搅拌9h。3、用大功率离心机把烧杯中的溶液进行离心，离心时间20min，转速3600r/min。4、将沉淀物在电热鼓风干燥箱中进行干燥，干燥温度130°C 200°C，干燥时间约2h 4h。5.将干燥后的沉淀物在陶瓷研钵中研磨，过200目筛。6.把研磨后的粉末倒入较小坩埚，再放入大坩埚中，在大坩埚周围撒入适量碳粉(粉体与碳粉质量比为1:3)，在马弗炉中焙烧至800°C，保温3h后随炉冷却。7.将处理过的上述样品装袋后进行XRD、荧光等测试。实施例5I、按质量比为4:1的比例称取五水硝酸铋和钠基蒙脱石，将其溶解在lmol/L硝酸溶液中。2、在80°C的恒温水浴锅中水浴加热搅拌8h。3、用大功率离心机把烧杯中的溶液进行离心，离心时间20min 30min，转速3500r/min 4000r/min。4、将沉淀物在电热鼓风干燥箱中进行干燥，干燥温度100°C 150°C，干燥时间约3h 6h。5.将干燥后的沉淀物在陶瓷研钵中研磨，过200目筛。
6.把研磨后的粉末倒入较小坩埚，再放入大坩埚中，在大坩埚周围撒入适量碳粉(粉体与碳粉质量比为1:1)，在马弗炉中焙烧至900°c，保温Ih后随炉冷却。7.将处理过的上述样品装袋后进行XRD、荧光等测试。本发明利用蒙脱石层间带负电，极易吸附阳离子的特性，在溶液中将三价铋离子引入到蒙脱石层间。然后，洗涤数次将吸附在蒙脱石表面的铋离子清除。再将样品烘干，放入碳粉创造的半还原气氛，进行煅烧，制备出铋/蒙脱石光致发光材料。请参阅图I所示，用325nm波长激发本发明方法制备的荧光材料，在可见区出现2个突光峰。以上所述仅为本发明的一种实施方式，不是全部或唯一的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。
权利要求
1.一种铋/蒙脱石光致发光材料的制备方法，其特征在于以五水硝酸铋和钠基蒙脱石为原料，将其溶解后，混合均匀，然后分离出沉淀物，将沉淀物干燥后，研磨成粉，将该粉末放入小坩埚中，然后将小坩埚放入大坩埚中，并在大坩埚周围撒上碳粉，最后，在马弗炉中焙烧至70(Ti00(rc后，保温广3小时，随炉冷却，其中，五水硝酸铋和钠基蒙脱石按质量比为(2 6) : I称取。
2.如权利要求I所述的一种铋/蒙脱石光致发光材料的制备方法，其特征在于，所述五水硝酸铋和钠基蒙脱石是溶解在硝酸溶液中，所述硝酸的浓度为O. 8^1. 2mol/L。
3.如权利要求I所述的一种铋/蒙脱石光致发光材料的制备方法，其特征在于，所述五水硝酸铋和钠基蒙脱石是在恒温水浴锅内加热搅拌，其中，恒温的温度为4(T80°C。
4.如权利要求I所述的一种铋/蒙脱石光致发光材料的制备方法，其特征在于，所述沉淀物的分离采用离心机实现，其中，转速为300(T4000r/min，时间为5 30min。
5.如权利要求I所述的一种铋/蒙脱石光致发光材料的制备方法，其特征在于，所述干燥的温度为10(T20(TC，干燥时间为l 6h。
6.如权利要求I所述的一种铋/蒙脱石光致发光材料的制备方法，其特征在于，所述研磨在陶瓷研钵中进行，研磨后过200目筛。
7.如权利要求6所述的一种铋/蒙脱石光致发光材料的制备方法，其特征在于，所述过筛的粉体在碳粉创造的半还原气氛焙烧，其中粉体与碳粉的质量例为1:1-1:3。
8.一种铋/蒙脱石光致发光材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤 Cl)按照质量比为(2飞):I称取五水硝酸铋和钠基蒙脱石，将其溶解在O. 8^1. 2mol/L硝酸溶液中； (2)在4(T80°C的恒温水浴锅水浴加热搅拌Ih 9h; (3)把步骤2得到的溶液进行离心分离，离心时间5min 30min,转速3000r/min 4000r/min ； (4)将步骤3得到的沉淀物在电热鼓风干燥箱中进行干燥，干燥温度100°C 200°C，干燥时间约Ih 6h ; (5)将干燥后的沉淀物在陶瓷研钵中研磨，过200目筛； (6)把研磨后的粉末倒入较小坩埚，再放入大坩埚中，在大坩埚周围撒入碳粉，在马弗炉中焙烧至700 1000°C，保温Ih 3h后随炉冷却，其中粉体与碳粉的质量比为I: f 1: 3。
全文摘要
本发明提供了一种铋/蒙脱石光致发光材料的制备方法，以五水硝酸铋和钠基蒙脱石为原料，将其溶解后，混合均匀，然后分离出沉淀物，将沉淀物干燥后，研磨成粉，将该粉末放入小坩埚中，然后将小坩埚放入大坩埚中，并在大坩埚周围撒上碳粉，最后，在马弗炉中焙烧至400~1300℃后，保温1~5小时，随炉冷却，其中，五水硝酸铋和钠基蒙脱石按质量比为4:1称取。本发明利用蒙脱石层间带负电，极易吸附阳离子的特性。在溶液中将三价铋离子引入到蒙脱石层间。然后，洗涤数次将吸附在蒙脱石表面的铋离子清除。再将样品烘干，放入碳粉创造的半还原气氛，进行煅烧，制备出铋/蒙脱石光致发光材料。
文档编号C09K11/64GK102807861SQ20121029652
公开日2012年12月5日 申请日期2012年8月20日 优先权日2012年8月20日
发明者赵彦钊, 高乐文, 王兰, 王伟超, 郭文姬, 古先文, 张亚莉 申请人:陕西科技大学