专利名称：一种氧化锌余辉材料的合成方法
技术领域：
本发明涉及一种氧化锌余辉材料的合成方法，属于无机非金属材料领域。
背景技术：
长余辉发光材料的研究与应用，已有近100年的历史，目前在建筑装潢、军事设施、交通运输、消防应急等领域许多领域中有着重要应用，特别是随着光电技术的发展，该材料又开始涉足于光电信息转换和二维图像存储等高技术领域表现出广阔的应用前景，再次引起各国学者及产业界的关注和介入。氧化锌材料是余辉材料的一个重要分支，铝酸锌、磷酸锌、硼酸锌、硅盐锌作为余辉基质材料均有报道，申请号为01118256.3的发明专利提出了一种硼硅锌红色、绿色、黄色长余辉玻璃的制备方法，该方法选择二氧化硅，三氧化二硼，碳酸锌或氧化锌为玻璃基质，单独掺入锰(II)离子或共掺锰(II)和钐(III)离子，经研磨混匀后，恒温处理均可得到红色长余辉玻璃；对该红色长余辉玻璃进行热处理后可得到绿色和黄色长余辉玻璃；申请号为200710056084.0的发明专利涉及一种长余辉发光材料焦硅酸锌钙及制备方法，其特征在于化学表示式为:[Ca(1_x_y)My]2ZnSi207: xEu2+，其中，M 为 Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu或Mn中的一种或几种，x和y指摩尔系数，其制备方法是将表示式中元素的碳酸盐、氧化物、草酸盐、硝酸盐、醋酸盐等原料的混合物，研磨并混合均匀后，还原气氛中，1100 1400°C烧结I 7小时，将样品取出研磨即得产品。产品在一定光照时间下，移走光源后，可产生黄色的长余辉发光效果；宋艳华于发光学报2006年第27卷第4期第484 488页《红色长余辉材料Zn3 (PO4)2:Mn2+，Ga3+的合成及光谱性质》一文中报道了采用高温固相法合成α、β和Y-Zn3 (PO4)2: Mn2+，Ga3+(ZPMG)的方法，并经XRD分析表明，高温合成过程中淬火条件有利于β相的形成，退火条件有利于Y相的形成。本发明与上述报道不同，提出了一种氧化锌余辉材料的合成方法，该种方法直接以氧化锌作为基质材料，通过掺杂锰、铽光活性离子，实现长余辉功能，操作简单、成本低，产品产量高、适于工业化生产。
发明内容
本发明主要涉及一种氧化锌余辉材料的合成方法，具体发明内容如下:1、一种氧化锌余辉材料的合成方法,其特征在于:按摩尔比Zn(NO3)2: Mn(NO3)2=100: 0.01 I 或 Zn(NO3)2: Tb(NO3)3=IOO: I 10，于 Zn (NO3) 2 水溶液中引入Mn (NO3) 2或Tb(NO3)3中的一种，形成I 3mol/L的硝酸盐混合溶液作为母液，以6mol/L的NaOH水溶液为沉淀剂，将沉淀剂缓慢滴入母液中并保持滴定速率小于2mL/min，滴定终点的pH值控制在9 11，滴定结束后继续搅拌0.5 Ih再抽滤，沉淀经100 150°C干燥12 24小时，与固体还原剂充分混合，再放入管式电阻炉，在流动氢气氛下烧结得到具有长余辉发光功能的ZnO:Zn2+，Mn2+或ZnO:Zn2+，Tb3+粉体。2、固体还原剂为ZnS粉或Zn粉,还原剂的加入量占沉淀物质质量的20 30%。
3、沉淀物质和固体还原剂混合采用球磨机干混，即按沉淀物质、固体还原剂总量与氧化招球按质量比=1:1放入球磨罐，球磨I 2h。4、粉体烧结时，氢气流量控制为0.5 lL/min，升温速率为5 10°C /min，烧结温度为900 1100°C，烧结温度保温时间为I 3h。
具体实施例方式以下结合实施例对本发明进行详细说明，本发明不受这些制造实例所限。实例I按摩尔比Zn(NO3)2: Mn(NO3)2 = 100: 0.05，于 Zn(NO3)2 水溶液中引入Mn(NO3)2，形成2mol/L的硝酸盐混合溶液作为母液，以6mol/L的NaOH水溶液为沉淀剂，将沉淀剂缓慢滴入母液中并保持滴定速率小于2mL/min，滴定终点的pH值控制在10，滴定结束后继续搅拌Ih再抽滤，沉淀经120°C干燥12小时，按沉淀物质质量的30wt%$入固体还原剂ZnS粉，球磨干混lh，再放入管式电阻炉，在流动氢气氛下烧结得到具有长余辉发光功能的ZnO:Zn2+，Mn2+粉体，氢气流量控制为lL/min，升温速率为10°C /min，烧结温度为1100°C，烧结温度保温时间为2h。实例2按摩尔比Zn(NO3)2: Tb(NO3)3=IOO: 5，于 Zn (NO3) 2 水溶液中引入 Tb (NO3) 3 形成lmol/L的硝酸盐混合溶液作为母液，以6mol/L的NaOH水溶液为沉淀剂，将沉淀剂缓慢滴入母液中并保持滴定速率小于2mL/min，滴定终点的pH值控制在9，滴定结束后继续搅拌Ih再抽滤，沉淀经120°C干燥12小时，按沉淀物质质量的25wt%$入固体还原剂Zn粉，球磨干混lh，再放入管式电阻炉，在流动氢气氛下烧结得到具有长余辉发光功能的ZnO:Zn2+，Tb3+粉体，氢气流量控制为lL/min，升温速率为10°C /min，烧结温度为1000°C，烧结温度保温时间为Ih。实例3按摩尔比Zn (NO3)2: Tb (NO3)3= 100: 10，于 Zn (NO3) 2水溶液中引入 Tb (NO3) 3 形成2mol/L的硝酸盐混合溶液作为 母液，以6mol/L的NaOH水溶液为沉淀剂，将沉淀剂缓慢滴入母液中并保持滴定速率小于2mL/min，滴定终点的pH值控制在11，滴定结束后继续搅拌Ih后抽滤，沉淀经130°C干燥15小时，按沉淀物质质量的20wt%引入固体还原剂ZnS粉，球磨干混lh，再放入管式电阻炉，在流动氢气氛下烧结得到具有长余辉发光功能的ZnO:Zn2+，Tb3+粉体，氢气流量控制为lL/min，升温速率为5°C /min，烧结温度为1050°C，烧结温度保温时间为2h。
权利要求
1.一种氧化锌余辉材料的合成方法，其特征在于:于Zn (NO3)2水溶液中引入Mn (NO3)2或Tb (NO3) 3中的一种，形成I 3mol/L的硝酸盐混合溶液作为母液，以6mol/L的NaOH水溶液为沉淀剂，将沉淀剂缓慢滴入母液中并保持滴定速率小于2mL/min，滴定终点的pH值控制在9 11，滴定结束后继续搅拌0.5 Ih后抽滤，所得沉淀经100 150°C干燥12 24小时，与固体还原剂充分混合，再放入管式电阻炉，于流动氢气氛下烧结得到具有长余辉发光功能的 ZnO: Zn2+，Mn2+ 或 ZnO: Zn2+，Tb3+ 粉体，。
2.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于:按摩尔比Zn(NO3)2: Mn(NO3)2 =100: 0.01 I 或 Zn(NO3)2: Tb(NO3)3=IOO: I 10 引入 Mn (NO3) 2 或 Tb (NO3) 3。
3.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于:固体还原剂为ZnS粉或Zn粉，还原剂的加入量占沉淀物质质量的20 30%。
4.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于:沉淀物质和固体还原剂混合采用球磨机干混，即将沉淀物质、固体还原剂的总量与氧化铝球按质量比=I: I放入球磨罐，球磨I 2h。
5.如权利要求1所述的合成方法，其特征在于:粉体烧结时，氢气流量控制为0.5 lL/min，升温速率为5 10°C /min，烧结温度为900 1100°C，烧结温度保温时间为I 3h 。
全文摘要
本发明为一种氧化锌余辉材料的合成方法，于Zn(NO3)2水溶液中引入Mn(NO3)2或Tb(NO3)3中的一种形成硝酸盐混合溶液，以NaOH水溶液为沉淀剂进行共沉淀，再经抽滤、干燥、氢气气氛烧结得到具有长余辉发光功能的ZnO:Zn2+，Mn2+或ZnO:Zn2+，Tb3+粉体。
文档编号C09K11/54GK103113880SQ201310036299
公开日2013年5月22日 申请日期2013年1月20日 优先权日2013年1月20日
发明者张明熹, 李锋锋, 张一江, 李晶华, 吴明明, 吕朝霞 申请人:河北联合大学