一种锰铥共掺的硫化锌荧光粉及其制备方法与流程

1.本发明提供一种锰铥共掺的硫化锌荧光粉及其制备方法，属荧光粉材料制备应用技术领域。


背景技术：

[0002] ii
‑
vi半导体(如zns、cdse、cds和cdte)作为一种有趣的候选材料已被广泛研究，可用于led、太阳能电池和环境修复的光催化等各种应用。在已知的ii
‑
vi材料中，zns作为一种重要的宽带隙半导体，由于其毒性小、成本低、天然丰富等有利特性，引起了人们的极大兴趣。zns的过渡金属掺杂是定制zns纳米颗粒光发射特性的关键。在所有可能的掺杂离子中，cu
2+
、ag
+
、au
3+
、mn
2+
、fe
3+
、ni
2+
、mg
2+
、pb
2+
、gd
3+
、cd
2+
、eu
3+
、dy
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、sn
2+
、nd
2+
已经被掺杂到zns纳米结构中，以提高其整体光学性能。掺杂离子占据了zns晶格位点，并作为电子和空穴的陷阱位点。通过吸收等于或大于带隙的能量，电子从zns价带被激发到传导带，并导致连续的弛豫。当这些光激发的电子返回到基态时，发生辐射衰变，从而实现发光发射。但是非单一离子的掺杂还有待研究。
[0003]
迄今为止，已经报道了许多制备zns纳米晶的合成方法。例如：(1)化学沉淀法合成纯zns和掺杂ni
2+
的zns；(2)溶剂热法合成掺ag的zns；(3)水热法合成zns和掺杂mn的zns。(4)溶胶
‑
凝胶法制备掺mn的zns，(5)机械化学法制备纯zns，(6)反向胶束法制备掺mn的zns，(7)微波辅助法制备掺zr、rh和pd的zns。但这些方法合成的zns的比表面积较小，在65.8~87.4 m2/g之间，在一些合成路线中，由于操作复杂，需要模板等等进一步限制了工业化生产。


技术实现要素：

[0004]
1.为了解决上述问题，本发明提供了一种锰铥共掺的硫化锌荧光粉及其制备方法。本发明提供了一种荧光粉，其化学式为zns:x%mn,y%tm，其中0.1≤x≤0.5，0.2≤y≤0.4，通过化学共沉淀法制备了纯的荧光粉，制备的荧光粉比表面积高，为171~196 m2/g。本发明提供的制备方法工艺简单，产品性能稳定，可用作吸附剂，适合工业化生产。
[0005]
2.本发明的技术方案如下：按照化学计量比称量纯度大于99.9%的(ch3coo)2mn、tm(no3)3和mg(no3)2作为原料。将上述原料在室温下溶于蒸馏水中，金属离子的浓度为1~3mol/l。将溶液在200~300rpm的速率下搅拌30~60min。然后静置陈化8~12h，得到前驱体沉淀。将沉淀过滤、洗涤，最后在70~90℃下进行干燥，得到所述荧光粉。
[0006]
有益效果1.本发明制备的荧光粉比表面积高，为171~196 m2/g，比表面积相比传统的zns荧光粉（65.8~87.4 m2/g）大大提升，吸附能力强，同时由于mn和tm的掺杂，对阴离子染料具有特定的吸附。
[0007] 2.本发明提供的方法在制备荧光粉的过程中，选用高纯的原料粉体，并严格控制
杂质的引入，非常适合用于高纯荧光粉的制备。
[0008]
3.本发明提供的荧光粉的制备方法，产量和产率高，制备过程简单，对制备时间安排要求不苛刻，可有效提高产量和降低生产成本，非常适合工业化生产。
附图说明
[0009]
图1为实施例制备荧光粉的xrd图谱；图2的(a)(b)(c)(d)分别为实施例1、2、3、4制备粉体的tem图像；图3为实施例制备的荧光粉的氮气吸附等温线。
具体实施方式
[0010] 下面结合具体实例对本发明做进一步的说明，但不应以此限制本发明的保护范围。
[0011]
实施例1：zns:0.1%mn,0.4%tm按照化学计量比称量纯度大于99.9%的(ch3coo)2mn、tm(no3)3和mg(no3)2作为原料。将上述原料在室温下溶于蒸馏水中，金属离子的浓度为3mol/l。将溶液在200rpm的速率下搅拌60min。然后静置陈化8h，得到前驱体沉淀。将沉淀过滤、洗涤，最后在90℃下进行干燥，得到所述荧光粉。
[0012]
实施例2：zns:0.3%mn,0.3%tm按照化学计量比称量纯度大于99.9%的(ch3coo)2mn、tm(no3)3和mg(no3)2作为原料。将上述原料在室温下溶于蒸馏水中，金属离子的浓度为1mol/l。将溶液在300rpm的速率下搅拌30min。然后静置陈化12h，得到前驱体沉淀。将沉淀过滤、洗涤，最后在70℃下进行干燥，得到所述荧光粉。
[0013]
实施例3：zns:0.4%mn,0.2%tm按照化学计量比称量纯度大于99.9%的(ch3coo)2mn、tm(no3)3和mg(no3)2作为原料。将上述原料在室温下溶于蒸馏水中，金属离子的浓度为2mol/l。将溶液在230rpm的速率下搅拌45min。然后静置陈化10h，得到前驱体沉淀。将沉淀过滤、洗涤，最后在80℃下进行干燥，得到所述荧光粉。
[0014]
实施例4：zns:0.5%mn,0.4%tm按照化学计量比称量纯度大于99.9%的(ch3coo)2mn、tm(no3)3和mg(no3)2作为原料。将上述原料在室温下溶于蒸馏水中，金属离子的浓度为2mol/l。将溶液在230rpm的速率下搅拌45min。然后静置陈化10h，得到前驱体沉淀。将沉淀过滤、洗涤，最后在80℃下进行干燥，得到所述荧光粉。
[0015]
由图1中的xrd图谱可以看出，通过本发明提供的方法成功合成了纯相的zns: mn, tm荧光粉，呈现出非晶相。根据图2荧光粉的tem图像显示，制备的荧光粉为大量松散团聚的不规则纳米颗粒。因此，通过本发明所述制备方法获得的锰铥共掺的硫化锌荧光粉比表面积得到了大大的提高。并且，如图3的氮气吸附等温线所示，制备的荧光粉的比表面积在171~196 m2/g之间，与普通zns荧光粉比表面积(65.8~87.4 m2/g)相比，比表面积大大提升，吸附能力更强，同时由于mn和tm的掺杂，对阴离子染料具有特定的吸附，因此非常适合用作阴离子染料吸附剂。
[0016]
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。