专利名称：一种铕掺杂钛酸锌介孔荧光粉的制备方法
技术领域：
本发明属于钛酸盐介孔荧光粉的制备领域，特别涉及一种铕掺杂钛酸锌(ZnTiO3)介孔荧光粉的制备方法。
背景技术：
介孔荧光材料具有介孔材料和荧光材料的共同优点，它具有高的比表面积、高的 荧光强度和介孔结构。这使介孔荧光材料在污染物检测、重金属离子检测、药物跟踪缓释、荧光标记和检测等方面具有良好的应用前景。自 Lin 等在 Biomaterials. Vol. 30 (2009) pp. 4786-4795 报道了 Fe3O4OSiO2OSiO2OYV04:Eu3+介孔荧光材料并将其作为药物缓释材料，这使荧光粉应用到新的领域，但是多次的包覆和荧光粉包覆量限制，使其制备过程复杂且荧光强度难以提高。随后Qin 等人在 Biomaterials. Vol. 32 (2011)pp. 7226-7233 报道了 Gd2O3 = Eu3+ 介孔荧光粉和 Lin 等人在 Biomaterials. Vol. 33 (2012) pp. 2583-2592 报道了 CaF2: Ce3+/Tb3+介孔荧光粉，并将其应用于药物跟踪释放，但是由于生物相容性等问题很难实际应用，因此制备一种荧光强度高、生物相容性好的介孔荧光材料成为研究难点。钛酸盐体系荧光粉体系作为一种新型的荧光粉体系，由于其热稳定性和化学稳定性好、显色指数高、环境友好、生物相容性高及成本低廉等特点，受到了人们的高度关注，但常用的合成方法是固相合成法，其主要缺点在于合成温度高、颗粒尺寸大且不可控制，例如Eric 等在 Alloys and Compounds. Vol. 374 (2004)pp. 202-206 报道了 CaTiO3:Pr3+突光粉,Fu 等在 Journal of Luminescence. Vol. 130 (2010) pp231_235 报道了 CaTiO3: Eu3+突光粉,然而这些荧光粉的合成温度过高(1350-1400°C )，颗粒尺寸大且不可控制，使其难以合成介孔荧光材料。因此，制备钛酸盐介孔荧光粉材料成为研究的热点。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种铕掺杂钛酸锌介孔荧光粉的制备方法，该方法简单，成本低，所得钛酸锌荧光粉具有介孔结构和大的比表面积。本发明的一种铕掺杂钛酸锌介孔荧光粉的制备方法，包括(I)将表面活性剂 P123 (Poly (ethylene glycol) -block-Poly (ethyleneglycol)-block-Poly (ethylene glycol,分子量为 5800g/mol)溶于无水乙醇中，得到 P123的乙醇溶液；再依次加入钛酸四异丙酯、一水乙酸锌和硝酸铕并快速搅拌3-5h，加入去离子水，再继续搅拌2-4h形成溶胶；(2)将上述溶胶在30_50°C陈化48_72h，形成凝胶；再升温至90_120°C，干燥12-24h，得到干凝胶；(3)将上述干凝胶研磨成粉体，然后升温至300-500°C并保温2_8h，冷却后即得到铕掺杂钛酸锌介孔荧光粉。所述步骤(I)中P123的乙醇溶液的质量浓度为30-60g/L。
所述步骤⑴中钛酸四异丙酯、一水乙酸锌、硝酸铕的摩尔比为1:1: 0.01-0.05。所述步骤(I)中钛酸四异丙酯与表面活性剂P123的质量比为I : 2-2 I。所述步骤(I)中去离子水的用量与无水乙醇的体积比为I : 15-1 5。所述步骤(3)中所述升温的速度为1°C /min，保温时间为4_6h。本发明由表面活性剂P123作为制孔剂，钛酸四异丙酯、二水乙酸锌和硝酸铕作为合成原料，以无水乙醇作为溶剂，先将P123溶于乙醇中形成溶液，再将钛酸四异丙酯、二水乙酸锌和硝酸铕依次加入上述溶液中，快速搅拌形成溶胶，再将溶胶放入烘箱中陈化一段时间形成凝胶，干燥得到干凝胶，再将其煅烧得到铕掺杂钛酸锌介孔荧光粉。本发明的铕掺杂钛酸锌介孔荧光粉，它具有高的比表面积、高的荧光强度和介孔结构，因此，它在污染物检测、重金属离子检测、药物跟踪缓释、荧光标记和检测等方面具有 好的应用前景有益效果(I)本发明的制备方法简单，成本低，所需生产设备简单，反应温度低，减少能源消耗，易于工业化生产；(2)本发明得到的铕掺杂钛酸锌荧光粉发光性能好，具有介孔结构和大的比表面积，在污染物检测、重金属离子检测、药物跟踪缓释、荧光标记和检测方面具有良好的应用前景。
图I为铕掺杂钛酸锌介孔荧光粉的X射线衍射图；图2为铕掺杂钛酸锌介孔荧光粉的透射电镜照片；图3为铕掺杂钛酸锌介孔荧光粉的氮气脱附-吸附曲线和孔径分布曲线；图4为铕掺杂钛酸锌介孔荧光粉的荧光光谱。
具体实施例方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例I称取0.6g P123溶于15ml无水乙醇中，得到溶液。再称取0. 711g钛酸四异丙酯，0. 549g 一水乙酸锌、0. 025g硝酸铕依次溶于上述溶液并快速搅拌3h，再向其加入Iml去离子水，在持续搅拌4h，形成溶胶。将溶胶放入30°C烘箱中陈化72h，形成凝胶；随后将烘箱升温至90°C，干燥24h，得到干凝胶。用研钵将干凝胶研磨成粉体，随后将粉体放入干锅中，并将其放入马弗炉中，缓慢升温至350°C，保温6h，冷却至室温，即得到铕掺杂钛酸锌介孔荧光粉。图I为产物的X射线衍射图谱，图中的衍射峰表明已经合成了立方相钛酸锌。图2为产物的透射电镜照片，观察表明已形成介孔结构钛酸锌介孔荧光粉。
图3为产物的氮气的脱附-吸附曲线和孔径分布曲线，测试表明钛酸锌具有高的比表面积和狭窄的孔径分布，其为比表面积173. 5g/m2。图4为产物的荧光光谱图，其主要激发峰位于396nm处，发射峰位于614nm处。实施例2称取0. 8g P123溶于20ml无水乙醇中，得到溶液。再称取0. 568g钛酸四异丙酯，0. 439g 一水乙酸锌、0. 020g硝酸铕依次溶于上述溶液并快速搅拌4h，再向其加入2ml去离子水，在持续搅拌3h，形成溶胶。将溶胶放入40°C烘箱中陈化60h，形成凝胶；随后将烘箱 升温至100°C，干燥18h，得到干凝胶。用研钵将干凝胶研磨成粉体，随后将粉体放入干锅中，并将其放入马弗炉中，缓慢升温至400°C，保温5h，冷却至室温，即得到铕掺杂钛酸锌介孔荧光粉。X射线衍射图谱分析表明合成了立方相钛酸锌。透射电镜观察表明钛酸锌荧光粉已形成介孔结构。氮气的脱附-吸附曲线和孔径分布曲线，测试分析说明钛酸锌具有高的比表面积和狭窄的孔径分布。突光光谱分析表明产物主要激发峰位于396nm处,发射峰位于614nm处。实施例3称取I. Og P123溶于30ml无水乙醇中，得到溶液。再称取0. 853g钛酸四异丙酯，0. 659g 一水乙酸锌、0. 030g硝酸铕依次溶于上述溶液并快速搅拌5h，再向其加入3ml去离子水，在持续搅拌2h，形成溶胶。将溶胶放入50°C烘箱中陈化48h，形成凝胶；随后将烘箱升温至120°C，干燥12h，得到干凝胶。用研钵将干凝胶研磨成粉体，随后将粉体放入干锅中，并将其放入马弗炉中，缓慢升温至450°C，保温4h，冷却至室温，即得到铕掺杂钛酸锌介孔荧光粉。X射线衍射图谱表明合成了立方相ZnTi03。透射电镜观察表明钛酸锌荧光粉已形成介孔结构。氮气的脱附-吸附曲线和孔径分布曲线，测试表明钛酸锌具有高的比表面积和狭窄的孔径分布，突光光谱分析表明其主要激发峰位于396nm处,发射峰位于614nm处。
权利要求
1.一种铕掺杂钛酸锌介孔荧光粉的制备方法,包括 (1)将表面活性剂P123溶于无水乙醇中，得到P123的乙醇溶液；再依次加入钛酸四异丙酯、一水乙酸锌和硝酸铕并搅拌3-5h，加入去离子水，再继续搅拌2-4h形成溶胶； (2)将上述溶胶在30-50°C陈化48-72h，形成凝胶；再升温至90_120°C，干燥12_24h，得到干凝胶； (3)将上述干凝胶研磨成粉体，然后升温至300-500°C并保温2-8h，冷却后即得。
2.根据权利要求I所述的一种铕掺杂钛酸锌介孔荧光粉的制备方法，其特征在于所述步骤(I)中P123的乙醇溶液的质量浓度为30-60g/L。
3.根据权利要求I所述的一种铕掺杂钛酸锌介孔荧光粉的制备方法，其特征在于所述步骤(I)中钛酸四异丙酯、一水乙酸锌、硝酸铕的摩尔比为I : I : 0.01-0.05。
4.根据权利要求I所述的一种铕掺杂钛酸锌介孔荧光粉的制备方法，其特征在于所述步骤(I)中钛酸四异丙酯与表面活性剂P123的质量比为I : 2-2 I。
5.根据权利要求I所述的一种铕掺杂钛酸锌介孔荧光粉的制备方法，其特征在于所述步骤(I)中去离子水的用量与无水乙醇的体积比为I : 15-1 5。
6.根据权利要求I所述的一种铕掺杂钛酸锌介孔荧光粉的制备方法，其特征在于所述步骤(3)中所述升温的速度为1°C /min，保温时间为4-6h。
全文摘要
本发明涉及一种铕掺杂钛酸锌介孔荧光粉的制备方法，包括(1)将表面活性剂P123溶于无水乙醇中，得到P123的乙醇溶液；再依次加入钛酸四异丙酯、一水乙酸锌和硝酸铕并搅拌，加入去离子水，再继续搅拌形成溶胶；(2)将上述溶胶陈化后形成凝胶；再升温至90-120℃，干燥12-24h，得到干凝胶；(3)将上述干凝胶研磨成粉体，然后加热并保温，冷却后即得。本发明的制备方法简单，成本低，所需生产设备简单，反应温度低，减少能源消耗，易于工业化生产，所得铕掺杂钛酸锌荧光粉具有好的发光性能、大的比表面积和介孔结构，因此在污染物检测、重金属离子检测、药物跟踪缓释、荧光标记和检测方面具有良好的应用前景。
文档编号C09K11/67GK102660272SQ20121012499
公开日2012年9月12日 申请日期2012年4月26日 优先权日2012年4月26日
发明者吴斌, 张青红, 李耀刚, 王宏志 申请人:东华大学