专利名称：一种立方状锆酸镧掺铈铽绿色发光材料的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种立方状锆酸镧掺铈铽绿色发光材料的制备方法。
背景技术：
稀土锆酸盐(Re2Zr207)用途非常广泛，且具有很多独特性能，如锆酸镧作为 一种功能材料具有高熔点、高离子导电性、高化学稳定性、高催化活性等。
锆酸镧作为热障涂层，由于很低的导热性、较高的化学稳定性以及与氧化 钇稳定氧化锆陶瓷相当的热膨胀性能等一系列优点，目前被广泛研究。比如， 燃气轮机使用该热障涂层可以提高其工作温度，提高发动机推力，降低耗油量， 延长寿命，简化设计复杂程度，降低对基体材料的要求等。锆酸镧还是一种良 好的催化剂，被广泛应用于光催化方面。其作为光致发光材料的基体受到重视， 但，但是相关研究还较少。
稀土锆酸镧作为发光材料的基体具有较高的热稳定性、低的热传导性、烧 结温度相对较低等优点。常见稀土发光材料的制备方法有高温固相烧结法、 共沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法等。其中水热法工艺简单、产物结晶好、产物 纯度较高，反应温度相对较低。目前为止，关于锆酸镧作为发光材料基质的研 究还相对较少，对其制备的研究也比较单一，主要以溶胶凝胶法为主[Aiyu Zhang， et al, Systematic research on RE2Zr207 (RE=La， Nd, Eu and Y) nanocrystals: Preparation, structure and photoluminescence characterization, Solid State Sciences, 10(2008)74-81],水热法合成相对很少。
发明内容
本发明的目的在于提供一种立方状锆酸镧掺铈铽(La2Zr207: Ce，Tb)绿色发光 材料的制备方法，采用水热工艺，通过添加PVP表面活性剂的辅助，实现了立 方状锆酸镧掺铈铽绿色发光材料的合成。
本发明采用的技术方案的步骤如下
1) 将硝酸镧、硝酸铈、硝酸铽溶于去离子水中，控制硝酸铈的摩尔数为总稀 土阳离子摩尔数的1%~5%，控制硝酸铽的摩尔数为总稀土阳离子摩尔数的 5%~8%，搅拌；
2) 向上述溶液中加入PVP，控制PVP的质量百分比浓度为0.25%~1%，搅
拌；3) 向上述溶液中加入醋酸锆，醋酸锆的摩尔数与上述总稀土阳离子摩尔数相 等，搅拌；
4) 逐滴加入氢氧化钠溶液生成白色沉淀，控制溶液的pH值为6 9，继续搅
拌；
5) 将上述溶液装入高压釜，采用水热工艺，处理好的溶液离心、千燥，获得 立方状锆酸镧掺铈铽绿色发光材料。
所述水热工艺，温度控制为180-220°C，处理时间为6 40小时。
本发明具有的有益效果是
本发明是以硝酸镧、硝酸铈、硝酸铽和醋酸锆为反应物，添加PVP表面活性 剂，氢氧化钠作为矿化剂，通过水热工艺，在180 22(TC下合成出颗粒形貌呈立 方状的锆酸镧掺铈铽绿色发光材料。其合成温度较传统的高温固相烧结法有显 著降低。其对探索稀土锆酸盐作为发光材料基质的研究具有一定意义。
图1是实施例1所得产物的XRD图谱。
图2是实施例1所得产物的扫描电镜照片。
图3实施例1所得产物光致发光发射光谱。
图4实施对比例1所得产物的扫描电镜照片。
具体实施例方式
实施例l:
分别取1.1691克硝酸镧(La(N03)3-6H20)、 0.0651克硝酸铈(Ce(N03)3-6H20)、 0.068克硝酸铽(Tb(N03)3'6H20)溶于40毫升去离子水中，硝酸镧、硝酸铈、硝 酸铽的摩尔浓度分别为0.0675摩尔/升、0.0038摩尔/升、0.0038摩尔/升；向上 述溶液中加入PVP(聚乙烯吡咯烷酮K30)0.1克，PVP的质量百分比浓度为 0.25%，搅拌。取醋酸锆0.465毫升(鱼台县清达精细化工)溶于40毫升去离子水 中，醋酸锆的摩尔浓度为0.079摩尔/升，将40毫升醋酸锆溶液逐滴加入上述硝 酸盐混合溶液，搅拌。搅拌状态下向上述混合溶液中逐滴加入氢氧化钠，至白 色沉淀不再生成。调节溶液pH为6，继续搅拌0.5小时。把上述配好的溶液放 入聚四氟乙烯内衬的高压釜中，填充度为80%，内衬容积为100毫升。该溶液 在180'C下处理20小时，把处理好的溶液离心、干燥，获得所需产物。图l是 本例所得产物的XRD图谱，图中各个衍射峰位置与La2Zr207的标准卡片(JCPDS NO. 71-2363)—致，说明Ce、 Tb的掺入没有引起结构的变化。图2是其扫描电 镜照片，可以清楚看到La2Zr207: Ce， Tb呈立方状，其长度约1~2微米。图3 是其光致发光发射光谱，在545纳米处存在尖锐的绿光发射光谱。
4实施例2:
分别取1.5761克硝酸镧(La(N03)3'6H20)、0.01736克硝酸铈(Ce(N03)3'6H20)、 0.1450克硝酸铽(Tb(NO3)3'6H2O)溶于40毫升去离子水中，硝酸镧、硝酸铈、硝 酸铽摩尔浓度分别为0.1摩尔/升、0.001摩尔/升、0.008摩尔/升；向上述溶液中 加入PVP(聚乙烯吡咯烷酮K30)0.2克，PVP的质量百分比浓度为0.5°/。，搅拌。 取醋酸锆(鱼台县清达精细化工)0.66毫升溶于40毫升去离子水中，醋酸锆的摩 尔浓度为0.113摩尔/升，将40毫升醋酸锆溶液逐滴加入上述硝酸盐混合溶液， 搅拌。搅拌状态向上述混合溶液中逐滴加入氢氧化钠，至白色沉淀不再生成。 调节溶液pH为7，继续搅拌0.5小时。把上述配好的溶液放入聚四氟乙烯内衬 的高压釜中，填充度为80%，内衬容积为100毫升。该溶液在220。C下处理6 小时，把处理好的溶液离心、干燥，获得所需产物。
实施例3:
分别取3.464克硝酸镧(La(N03)3'6H20)、 0.0771克硝酸铈(Ce(N03)3'6H20)、 0.3221克硝酸铽(Tb(N03V6H20)溶于40毫升去离子水中，硝酸镧、硝酸钸、硝 酸铽摩尔浓度分别为0.2摩尔/升、0.004摩尔/升、0.017摩尔/升；向上述溶液中 加入PVP(聚乙烯吡咯垸酮K30)0.4克，PVP的质量百分比浓度为1%，搅拌。取 醋酸锆(鱼台清达精细化工)1.32毫升溶于40毫升去离子水中，醋酸锆的摩尔浓 度为0.225摩尔/升，将40毫升醋酸锆溶液逐滴加入上述硝酸盐混合溶液，搅拌。 搅拌状态向上述混合溶液中逐滴加入氢氧化钠，至白色沉淀不再生成。调节溶 液pH为9，继续搅拌0.5小时。把上述配好的溶液放入聚四氟乙烯内衬的高压 釜中，填充度为80%，内衬容积为100毫升。该溶液在200'C下处理40小时， 把处理好的溶液离心、干燥，获得所需产物。
对比实施例1:
分别取1.1691克硝酸镧(La(N03)3'6H20)、 0.0651克硝酸铈(Ce(N03)y6H20)、 0.068克硝酸铽(Tb(N03)3'6H20)溶于40毫升去离子水中，硝酸镧、硝酸铈、硝 酸铽摩尔浓度分别为0.0675摩尔/升、0.0038摩尔/升、0.0038摩尔/升，搅拌。 取醋酸锆0.465毫升溶于40毫升去离子水中，醋酸锆的摩尔浓度为0.079摩尔/ 升，将40毫升醋酸锆溶液逐滴加入上述硝酸盐溶液，搅拌。搅拌状态向上述混 合溶液中逐滴加入氢氧化钠，至白色沉淀不再生成。调节溶液pH为6，继续搅 拌0.5小时。把上述配好的溶液放入聚四氟乙烯内衬的高压釜中，填充度为80%， 内衬容积为100毫升。该溶液在180'C下处理20小时，把处理好的溶液离心、 干燥，获得所需产物。图4是其扫描电镜照片，可以清楚看到La2Zr207: Ce， Tb呈长棒状，其长度约10微米，直径约1微米，分散性较好。
权利要求
1、一种立方状锆酸镧掺铈铽绿色发光材料的制备方法，其特征在于该方法的步骤如下1)将硝酸镧、硝酸铈、硝酸铽溶于去离子水中，控制硝酸铈的摩尔数为总稀土阳离子摩尔数的1％～5％，控制硝酸铽的摩尔数为总稀土阳离子摩尔数的5％～8％，搅拌；2)向上述溶液中加入PVP，控制PVP的质量百分比浓度为0.25％～1％，搅拌；3)向上述溶液中加入醋酸锆，醋酸锆的摩尔数与上述总稀土阳离子摩尔数相等，搅拌；4)逐滴加入氢氧化钠溶液生成白色沉淀，控制溶液的pH值为6～9，继续搅拌；5)将上述溶液装入高压釜，采用水热工艺，处理好的溶液离心、干燥，获得立方状锆酸镧掺铈铽绿色发光材料。
2、 根据权利要求1所述的一种立方状锆酸镧掺铈铽绿色发光材料的制备方 法，其特征在于所述水热工艺，温度控制为180~220°C，处理时间为6 40小时。
全文摘要
本发明公开了一种立方状锆酸镧掺铈铽绿色发光材料的制备方法。将硝酸镧、硝酸铈、硝酸铽按摩尔比溶于去离子水中，搅拌。向上述溶液加入PVP，控制PVP的质量百分比浓度为0.25％～1％，搅拌。向上述溶液中加入醋酸锆，控制醋酸锆的摩尔数与总稀土阳离子摩尔数等量，并逐滴加入氢氧化钠溶液得到白色沉淀，控制溶液的pH值为6～9。将上述溶液装入高压釜中，填充度为80％，在180～220℃处理6～40小时。将处理好的溶液离心、干燥，就获得了立方状锆酸镧掺铈铽绿色发光材料。
文档编号C09K11/77GK101629078SQ20091010214
公开日2010年1月20日 申请日期2009年8月17日 优先权日2009年8月17日
发明者姚奎鸿, 越 安, 杜平凡, 王耐艳, 王龙成, 祝洪良, 金达莱, 陈建军, 高林辉 申请人:浙江理工大学