一种掺铕钒磷酸钇纳米荧光粉的合成方法

专利名称：一种掺铕钒磷酸钇纳米荧光粉的合成方法
技术领域：
本发明涉及一种掺铕钒磷酸钇纳米荧光粉的合成方法。
背景技术：
在过去的几十年里，稀土荧光粉已广泛应用于荧光灯、阴极射线管、等离
子平板显示器、场发射显示器和X射线成像技术等领域。然而减小荧光粉颗粒
尺寸可以提高显示器的分辨率，而且可以提高显示器的涂布密度提高粘结流变
性从而减低用量(R.P.Rao，J.Lumin., 113,271 (2005))。因此，稀土纳米荧光粉 的合成备受关注。
在众多的稀土发光材料中，YV04:E^+已经成为重要的商用红光荧光粉，用 来制造高压汞灯。然而如果用部分的PO^离子代替VO^离子，YV04:E^+荧光 粉的稳定性和高温发光性能将会随之提高。近一步的研究表面，YVlA04:Ei^ 可能成为一种用来制造PDPs的红粉材料(C. C. Wu et al.， Chem. Mater., 19, 3278 (2007))。所以，研究YVkPx04:EuS+荧光粉的合成及其性能具有重要的意义。
目前，合成微米级的稀土磷酸盐、钒酸盐和钒磷酸发光材料的主要方法有 固相反应法、喷雾热解法、共沉淀法和溶胶凝胶法等。由于这些合成方法都需 要高温煅烧处理(>1100°C)，因此，合成的纳米材料存在不同程度的团聚现象。 近年来，水热法因其具有设备与操作简单、合成温度低、产物质量好和适合大 规模合成等优点，而广泛应用于纳米材料的制备。

发明内容
本发明的目的在于提供一种掺铕钒磷酸钇纳米荧光粉的合成方法，利用简 单的水热法，合成了结构与成分均一的掺铕钒磷酸钇纳米荧光粉，化学通式可 表达为YVLxPx04:Eu"，其中0.KxO.9，铕的摩尔百分浓度为1~8%，粒径为10 50 纳米。而且产物中钒磷比可以根据反应物中钒酸盐与磷酸盐的摩尔比控制。
本发明采用的技术方案的具体步骤如下
1) 将稀土硝酸钇和硝酸铕溶于去离子水中，其中，硝酸铕的摩尔数为总稀
土阳离子摩尔数的1~8%，控制两种稀土硝酸盐的总摩尔浓度为0.04-0.4摩尔/ 升；
2) 再在上述溶液中加入摩尔数为以上两种稀土硝酸盐的总摩尔数的钒酸盐 和磷酸盐，控制钒酸盐与磷酸盐的摩尔比为9:1 1:9，搅拌；3) 将最终配好的溶液放入高压釜中，填充度为70 90%，该高压釜在150 25(TC下水热处理4~100小时；
4) 将处理好的溶液离心、清洗，并把产物干燥，获得了一系列不同钒磷比 的掺铕钒磷酸钇纳米荧光粉。
所述的掺铕磷酸钇纳米稀土荧光粉，化学式为YV^Px04:Eu3、其中 0.1<x<0.9，铕的摩尔百分浓度为1 8%，粒径为10 100纳米。
所述的钒酸盐为偏钒酸钠NaV03'2H20、偏钒酸铵NH4V03或偏钒酸钾 KV03。
所述的磷酸盐为磷酸三钠Na3P04、酸式磷酸钠Na2HP04或酸式磷酸氨 (NH4)2HP04。
本发明具有的有益效果是-
本发明利用简单的水热法，在150 25(TC下实现了掺铕钒磷酸钇纳米荧光粉 的合成，而且钒磷比可以通过反应物中钒酸盐与磷酸盐的摩尔比来控制，所得 产物结晶与分散良好，粒径为10 50纳米。


图l是YVo,9P(u04:E^+纳米荧光粉的XRD图谱(a)、透射电镜照片(b) 和光致发光图谱(c)。
图2是YVo.6Po.404:Eu，内米荧光粉的XRD图谱(a)、透射电镜照片(b) 和光致发光图谱(c)。
图3是YVo.4Po.604:E^+纳米荧光粉的XRD图谱(a)、透射电镜照片(b) 和光致发光图谱(c)。
具体实施例方式
实施例l:
合成YVo.9P(u04:Eu3+(lo/o)。将2.730克的Y(N03V6H20(7.128毫摩尔)和0.032 克的Eu(N03V6H20 (0.072毫摩尔)加到180毫升去离子水中。然后把1.024克的 NaV03'2H20 (6.48毫摩尔)禾口0.095克的,4)210>04 (0.72毫摩尔)分别加到上 述溶液中，使得[PO^]/[VO,]为l:9。将上述溶液倒入不锈钢高压釜内的聚四氟 乙烯内衬后密封，内衬容积为200毫升，即该水热工艺填充度为90%。把高压釜 在20(TC下保温4小时后，自然冷却至室温。产物经过离心分离和清洗后，在6(TC 下干燥24小时，得到最终产物。图l (a)是该荧光粉的XRD图谱，该图谱与YV04 标准卡片JCPDS no. 72-0724相吻合，没有出现其他杂峰，说明产物为单相的钒 磷酸忆，即YVa9P(n04:Eu3、图l (b)是该荧光粉的TEM照片，从图中可以看出，产物粒径为30纳米，且分散良好。图l (c)是该荧光粉的光致发光谱图，从图 中可以看出，该纳米荧光粉在596和620纳米处呈现明显的橙光和红光发射。 实施例2:
合成YVo.6Pq.404:Eu3+(4Q/。)将5.883克的Y(N03)3'6H20 (15.36毫摩尔)和0.285 克的Eu(N03)3'6H20 (0.64毫摩尔)加到160毫升去离子水中。然后把1.325克的 KV03 (9.6毫摩尔)和1.049克的Na3PO4 (6.4毫摩尔)分别加到上述溶液中，使 得[P(V-]/[V04"为4:6。将上述溶液倒入不锈钢高压釜的聚四氟乙烯内衬中密封， 内衬容积是200毫升，即该水热工艺填充度为80%。把高压釜在150'C下保温20 小时后，自然冷却至室温。产物经过离心分离清洗后，在6(TC下干燥24小时， 得到最终产物。图2 (a)是该荧光粉的XRD图谱，该图谱的衍射峰介于YV04的 标准卡片JCPDS no. 72-0724和YP04标准卡片JCPDS no. 11-0254之间，没有其他 杂峰或分峰，说明产物为单相的钒磷酸钇，即YVo.6Po.404:E^+。图2 (b)是该荧 光粉的透射电镜照片，从图中可以看出产物粒径为10纳米，颗粒均匀并且分散 良好。图2 (c)是荧光粉的光致发光谱图，从图中可以看出，该纳米荧光粉在 596和620纳米附近呈现明显的橙光和红光发射。
实施例3:
合成YVo.4Po.604:Eu3+(6。/。)将15.301克的Y(N03)3'6H20 (39.95毫摩尔)和 1.138克的Eu(N03V6H20 (2.55毫摩尔)加到170毫升去离子水中。然后把1.989 克的NH4V03 (17毫摩尔)和3.620克的Na2HPO4 (25.5毫摩尔)分别加到上述溶 液中，使得[PO,]/[V04"为6:4。将上述溶液倒入不锈钢高压釜的聚四氟乙烯内 衬中密封，内衬容积是200毫升，即该水热工艺填充度为85%。把高压釜在20(TC 下保温60小时后，自然冷却至室温。产物经过离心分离清洗后，在60"C下干燥 24小时，得到最终产物。图3 (a)是该荧光粉的XRD图谱，该图谱的衍射峰介 于YV04的标准卡片JCPDS no. 72-0724和YPO4标准卡片JCPDS no. 11-0254之间， 没有其他杂峰或分峰，说明产物为单相的钒磷酸钇，即YV(hP().604:Eu3、图3 (b) 是荧光粉的透射电镜照片，可以看出产物粒径为30纳米，粒径均匀且分散良好。 图3 (c)是荧光粉的光致发光光谱图，从图中可以看出，该纳米荧光粉该产物 在596和620纳米附近呈现明显的橙光和红光发射。
实施例4:
合成YVo.!Po.904:Eu3+(8。/。)将19.733克的丫(1^03)3'61120 (51.52毫摩尔)和 1.998克的Eu(N03)3'6H20 (4.48毫摩尔)加到140毫升去离子水中。然后把0.885 克的NaV(V2H20 (5.6毫摩尔)和6.653克的(,)2亚04 (50.4毫摩尔)分别加到上述溶液中，使得[P04"/[V(V']为9:1，搅拌。将上述溶液倒入不锈钢高压釜的 聚四氟乙烯内衬中密封，内衬容积是200毫升，即该水热工艺填充度为70%。把 高压在25(TC下保温100小时后，自然冷却至室温。产物经过离心分离清洗多次 以后，在60'C下干燥24小时，得到最终产物。该产物结晶良好，晶体结构与YP04 标准卡片一致，说明该产物为单相的钒磷酸钇，即YVcuPo.904:E^+。所得荧光粉 粒径为50纳米，分散均匀。
权利要求
1. 一种掺铕钒磷酸钇纳米荧光粉的合成方法，其特征在于该方法的步骤如下1)将稀土硝酸钇和硝酸铕溶于去离子水中，其中，硝酸铕的摩尔数为总稀土阳离子摩尔数的1～8％，控制两种稀土硝酸盐的总摩尔浓度为0.04～0.4摩尔/升；2)再在上述溶液中加入摩尔数为以上两种稀土硝酸盐的总摩尔数的钒酸盐和磷酸盐，控制钒酸盐与磷酸盐的摩尔比为9∶1～1∶9，搅拌；3)将最终配好的溶液放入高压釜中，填充度为70～90％，该高压釜在150～250℃下水热处理4～100小时；4)将处理好的溶液离心、清洗，并把产物干燥，获得了一系列不同钒磷比的掺铕钒磷酸钇纳米荧光粉。
2、 根据权利要求1所述的一种掺铕钒磷酸钇纳米荧光粉的合成方法，其特 征在于所述的掺铕磷酸钇纳米稀土荧光粉，化学式为YV^Px04:Ei^+，其中 0.1<x<0.9,铕的摩尔百分浓度为1 8%，粒径为10 100纳米。
3、 根据权利要求1所述的一种掺铕钒磷酸钇纳米荧光粉的合成方法，其特 征在于所述的钒酸盐为偏钒酸钠NaV(V2H20、偏钒酸铵NH4VCb或偏钒酸钾 KV03。
4、 根据权利要求1所述的一种掺铕钒磷酸钇纳米荧光粉的合成方法，其特 征在于所述的磷酸盐为磷酸三钠Na3P04、酸式磷酸钠Na2HP04或酸式磷酸氨 (NH4)2HP04。
全文摘要
本发明公开了一种掺铕钒磷酸钇纳米荧光粉的合成方法。是以稀土硝酸钇、硝酸铕、钒酸盐和磷酸盐为原料，在150～250℃下水热处理4～100小时合成了一系列不同钒磷比与不同掺铕浓度的磷酸钇纳米稀土荧光粉，化学式为YV_1-xP_xO₄:Eu³⁺，其中0.1＜x＜0.9，铕的摩尔百分浓度为1～8％，粒径为10～100纳米。本发明利用简单的水热法，在150～250℃下实现了掺铕钒磷酸钇纳米荧光粉的合成，而且钒磷比可以通过反应物中钒酸盐与磷酸盐的摩尔比来控制，所得产物结晶与分散良好，粒径为10～50纳米。
文档编号C09K9/00GK101284657SQ20081006178
公开日2008年10月15日 申请日期2008年5月20日 优先权日2008年5月20日
发明者姚奎鸿, 左佃太, 王正凯, 祝洪良, 顾小云 申请人:浙江理工大学