发光材料及其制备方法
【专利说明】—种带漩涡的椭球状Zn8[ (BO3) 302 (OH) 3]: Eu3+发光材料及其制备方法
技术领域
[0001]本发明属于无机荧光材料技术领域，具体涉及一种带漩涡的椭球状ZrU(BO3) 302 (0H) 3]: Eu3+发光材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]金属硼酸盐具有一系列优良的物理化学性质，受到广大科研工作者的广泛关注，而不同形貌尺寸的硼酸盐对其性质有重要的影响。水合硼酸锌早在1940年已被作为阻燃添加剂使用，当时使用的是2Ζη0.3Β203.3H20和2Zn0.3B203.7H20两种水合硼酸锌。七十多年的发展，硼酸锌已被广泛研宄应用在阻燃剂、润滑剂、防腐剂、荧光主题材料等其他领域，并且越来越多的水合硼酸锌被报道，如4Zn0.B2O3.H2O, Zn0.B2O3.1.12H20、2Zn0.2.2B203.3H20、Zn0.B2O3.2H20、6Zn0.5B203.3H20、2Zn0.3B203.7H20、2Zn0.3B203.3H20、3Zn0.5B203.14H20、Zn0.5B203.4.5H20 和 16Zn0.3B203.3H20。但是关于掺杂硼酸锌的报道还很罕见，Venkata Reddy等人研宄了 Fe3+掺杂的硼酸锌并报道了其光谱性质；Shim Jaesool等人报道了 Co2+和Ni 2+掺杂的硼酸锌并研宄了其光学性能；Sarma G.V.S.S.等人研宄了 Mn2+掺杂的硼酸锌并研宄了其光谱性能；郑云辉等人研宄了Eu3+掺杂的硼酸锌并研宄了其荧光性；邹文国等人研宄了过渡金属Ni 2+、Mn2+单掺的正硼酸锌(Zn3(BO3)2)和 Eu3+、Dy3+共掺，Ce'Tb3+共掺，Mn2+、Eu3+共掺的正硼酸锌(Zn3 (BO3)2) ο 还有一些学者研宄了 Tb'Pr'Er3+掺杂的硼酸锌玻璃材料并报道了其荧光性能。迄今为止，水合硼酸锌作为稀土掺杂基质的报道还很少见，乐天等人研宄了 Eu3+单掺和Eu 'Tb3+共掺的一种水合硼酸锌(2Zn0.2.2Β203.3H20)。以上报道的无水硼酸锌主要采用高温固相法合成，此法合成温度高，一般较难获得纯相的产品，且合成的水合硼酸锌含水量高，而水的存在会降低荧光强度。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题在于提供一种单分散、形貌均一的带漩涡的椭球状Zn8[ (BO3) 302 (OH) 3]:Eu3+发光材料，以及该发光材料的制备方法。
[0004]解决上述技术问题所采用的技术方案是该带漩涡的椭球状Ζη8[(Β03)302 (0Η)3]:Eu3+发光材料由下述方法制备得到:
[0005]将锌盐水溶液与硝酸铕混合均匀后，加入与锌盐水溶液等体积的硼酸铵水溶液，其中锌盐与硼酸铵的摩尔比为I?3:1，硝酸铕的摩尔量为硝酸铕和锌盐总摩尔量的4%?6%，在130?160°C下水热反应9?20小时，冷却、抽滤、洗涤、干燥，制备成带漩涡的椭球状 Zn8 [ (BO3) 302 (OH) 3]: Eu3+发光材料。
[0006]本发明带漩涡的椭球状Zn8 [ (BO3) 302 (OH) 3]: Eu3+发光材料优选由下述方法制备得到:
[0007]将锌盐水溶液与硝酸铕混合均匀后，加入与锌盐水溶液等体积的硼酸铵水溶液，其中锌盐与硼酸铵的摩尔比为2:1，硝酸铕的摩尔量为硝酸铕和锌盐总摩尔量的5%，在140?150°C下水热反应12?15小时，冷却、抽滤、洗涤、干燥，制备成带漩涡的椭球状Zn8[(BO3)3O2 (OH) 3]: Eu3+发光材料。
[0008]上述的锌盐水溶液的浓度为0.2?0.4mol/L，硼酸铵水溶液的浓度为0.1?
0.2mol/L，优选锌盐水溶液的浓度为0.4mol/L，硼酸钱水溶液的浓度为0.2mol/L，所述的锌盐为硝酸锌或醋酸锌，优选硝酸锌，所述的硼酸铵为四硼酸铵或五硼酸铵，优选四硼酸铵。
[0009]本发明方法简单，反应原料成本低，无需添加任何表面活性剂，反应效率高，所制备的Zn8[(BO3)3O2(OH)3]:Eu3+发光材料为纳米片自组装而成的带漩涡的椭球状，其分散性好，形貌均一，纯度高，可以作为良好的红色发光基质材料，应用于显示显像、灯光光源、医学检测等不同领域，适合工业生产。
【附图说明】
[0010]图1是实施例1制备的Zn8 [ (BO3) 302 (OH) 3]: Eu3+发光材料的XRD图。
[0011]图2是实施例1制备的Zn8 [ (BO3) 302 (OH) 3]: Eu3+发光材料的SEM图。
[0012]图3是实施例1制备的Zn8 [(BO3) A(OH)3]: Eu3+发光材料的SEM放大图。
[0013]图4是实施例1制备的Zn8 [ (BO3) 302 (OH) 3]: Eu3+发光材料的PL图。
[0014]图5是实施例2制备的Zn8 [(BO3) A(OH)3]:Eu3+发光材料的SEM图。
[0015]图6是实施例3制备的Zn8 [(BO3) A(OH)3]:Eu3+发光材料的SEM图。
[0016]图7是实施例4制备的Zn8 [ (BO3) 302 (OH) 3]: Eu3+发光材料的SEM图。
[0017]图8是实施例5制备的Zn8 [ (BO3) 302 (OH) 3]: Eu3+发光材料的SEM图。
[0018]图9是实施例6制备的Zn8 [(BO3) A(OH)3]:Eu3+发光材料的SEM图。
[0019]图10是实施例7制备的Zn8[(BO3) A(OH)3]:Eu3+发光材料的SEM图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。
[0021]实施例1
[0022]将30mL 0.4mol/L的硝酸锌水溶液加入到10mL聚四氟乙烯反应釜中，再加入
0.28g(0.63mmol)硝酸铕，室温磁力搅拌20分钟，再将30mL 0.2mol/L的硼酸铵水溶液加入上述溶液中，室温磁力搅拌30分钟后加封不锈钢反应釜外壳，置于烘箱中150°C水热反应12小时，自然冷却至室温，将反应所得产物抽滤，依次用蒸馏水和无水乙醇各洗涤3次，置于烘箱内60°C干燥12小时，得到白色带漩涡的椭球状Zn8[(BO3)3O2(OH)3]:Eu3+发光材料。
[0023]采用Rigaku D/MAX-1IIC型X射线粉末衍射仪(工作条件为:Cu靶Ka线，石墨片滤波，管压40kV，电流30mA，步长0.02° /s，扫描范围:10°?50° )、Quanta200型扫描电子显微镜、F-7000型荧光分光光度计(激发狭缝宽度和发射狭缝宽度都为0.25nm，激发波长为Aex= 245nm)对制备的白色带漩涡的椭球状Zn 80 (OH) (BO3) 3: Eu3+发光材料进行表征，结果见图1?3。
[0024]由图1可见，制备的产物的衍射数据与Zn8[(BO3)3O2(OH)3]的JCPDS标准卡片(FileN0.97-041-6894)的衍射数据相一致，可以指认该产物为Zn8[ (BO3) 302 (OH)3]:Eu3+。由图2?3可见，制备的ZrU(BO3)3O2(OH)3]:Eu3+发光材料分散性好且形貌均一，且是由纳米片一个压着一个旋转生长，自组装而成的带漩涡的椭球状结构。从图4中可以看出，制备的Zn8[(B
O3)302 (OH) 3]:Eu3+发光材料在波长为580、590?600、600?630nm处有Eu 3+的特征峰，分别对应于5Dq-7Fc^5Dq-7FJP 5Dq—％的跃迀，其在