一种增强铽掺杂硫氧化钆荧光材料发光强度的方法

本发明涉及一种增强gd2o2s:tb3+荧光材料激发和发射光谱强度的方法，该方法采用双碳还原技术，通过选取和调节添加助熔剂的比例，能够一步制备出发光性能优异的gd2o2s:tb3+荧光材料，gd2o2s:tb3+荧光材料的激发和发射光谱强度得到了有效的提升，该技术属于光电功能材料领域。

背景技术：

1、目前在像增强器和x射线探测及成像等技术中，采用gd2o2s:tb3+等发光材料制备成的荧光屏是像增强器和闪烁体探测器的关键器件，是实现阴极射线发光、x射线发光功能的重要组成部分。其中gd2o2s:tb3+相对于其他发光材料具有成像速度快、性能稳定、成本较低的优点，因此开发具有优异发光性能的gd2o2s:tb3+荧光材料对提高像增强器性能，实现低剂量x-射线医学成像等，具有显著的研究价值和重要的研究意义。

2、gd2o2s:tb3+荧光材料是一种稀土掺杂的硫氧化物基荧光材料，硫氧化物基质与氟化物、氧化物、卤化物等发光材料基质相比具有声子能量低，化学性质稳定，热稳定性强的特点。其中gd2o2s具有较宽的禁带宽度(4.6-4.8ev)，是一种优秀的发光材料基质，具有良好的光吸收和传递能力。目前制备gd2o2s:tb3+的工艺方法主要有高温固相法、水热法、溶剂热法、燃烧法和共沉淀法等，2010年song等人通过简单的溶剂热法，在不锈钢高压釜中200℃下加热获得前驱体，通过在惰性n2/s气氛中600～800℃热处理2小时获得最终产物。成功地实现了良好分散和均匀的亚微米球形gd2o2s:tb3+荧光材料。2009年xing等人采用改进的均相沉淀法结合固-气硫化技术，成功制备了单分散球形的gd2o2s:tb3+纳米颗粒，所得样品表现出优异的发光性能，与采用复合沉淀法制备的gd2o2s:tb3+纳米粒子相比，在较低的硫化温度下其发光强度提高了约50％。2013年hernández-adame等人通过尿素水热沉淀法结和煅烧工艺，将稀土硝酸盐通过尿素水热沉淀法得到的沉淀经800℃和3h的热处理后得到gd2o3:tb3+前驱体，通过硫蒸汽法在800℃下退火成功得到了纳米级的gd2o2s:tb3+荧光材料。2015年he等人采用微波固相法，先在900w下加热10分钟，然后在800w下加热15分钟，并再次重复加热合成了gd2o2s:tb3+荧光材料，在紫外和阴极射线的激发下，在546nm处呈现出强烈的绿色发射峰，与传统的高温固相方法相比可得到更好的发光性能，并显示出良好的发光稳定性。2020年ustabaev等人在传统的高温固相法中添加na2co3和s作为原料，na2co3与s发生反应生成的多硫化物na2sx继续与gd2o3反应生成了gd2o2s:tb3+，该方法研究了合成气氛、原料混合物含量、助熔剂含量对相组成和发光强度的影响。得到了不含混合相的gd2o2s:tb3+，并在x射线激发下发光。然而目前的gd2o2s:tb3+荧光材料在实现高分辨率、高灵敏度的x射线成像以及微光夜视等应用中仍需要发光效率更好、发光强度更高的gd2o2s:tb3+荧光材料的开发。

技术实现思路

1、为了提高gd2o2s:tb3+荧光材料的发光性能，本发明提出了一种增强gd2o2s:tb3+荧光材料激发和发射光谱强度的制备技术。

2、本发明在gd2o2s:tb3+荧光材料的制备过程中，以gd2o3、gd2(so4)3·8h2o、c粉为原料，采用双碳还原技术，通过创新性的原料选取、多种助熔剂结合增强发光的添加方式，优化了工艺方法，使得经过此工艺方法制备的gd2o2s:tb3+荧光材料具有更加优异的发光性能。

3、本发明在原料选取的过程中以gd2(so4)3·8h2o作为硫氧化物的硫源，gd2(so4)3·8h2o和gd2o3共同组成合成gd2o2s的gd3+源，减少了杂质离子的引入。通过kcl、lif和k3po4多种助熔剂结合，降低了反应所需的温度，晶粒的生长得到了促进，物相结构中的杂相减少，促进了稀土离子的掺杂进入基质晶格内。在1150～1450℃的温度下0.5-6h的煅烧过程中，利用双碳还原技术生成了发光性能优异的gd2o2s:tb3+荧光材料。

4、本发明以稀土硫酸盐提供硫源的同时又作为合成gd2o2s基质的gd3+源之一，制备过程中无so2等污染性气体产生，因此本发明具有两点重要的意义，一是增强了gd2o2s:tb3+荧光材料的发光性能，二是提出了一种一步合成的、工艺方法简单的、环境友好型的制备技术。

技术特征：

1.一种增强gd2o2s:tb3+荧光材料激发和发射光谱强度的方法，该技术以gd2o3、gd2(so4)3·8h2o、c粉和tb4o7作为原料，通过引入kcl、lif和k3po4三种烧结助剂实现增强发光，利用双碳还原技术，在1150～1450℃下c粉提供的还原性气氛中煅烧0.5～6h得到了发光性能优异的gd2o2s:tb3+荧光材料，激发和发射光谱强度得到了增强。

技术总结
本发明公开了一种增强Gd<subgt;2</subgt;O<subgt;2</subgt;S:Tb<supgt;3+</supgt;荧光材料激发和发射光谱强度的方法，通过将原料Gd<subgt;2</subgt;(SO<subgt;4</subgt;)<subgt;3</subgt;·8H<subgt;2</subgt;O、Gd<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;、C粉、Tb<subgt;4</subgt;O<subgt;7</subgt;和烧结助剂KCl、LiF和K<subgt;3</subgt;PO<subgt;4</subgt;·3H<subgt;2</subgt;O按照化学计量比称取并研磨至混合均匀，利用双碳还原技术，在1150℃～1450℃的温度下煅烧0.5～6h，即得到具有优异发光性能的Gd<subgt;2</subgt;O<subgt;2</subgt;S:Tb<supgt;3+</supgt;荧光材料粉体。

技术研发人员：刘全生,柏朝晖,狄垠圣,孙海鹰,于小芳,唐赫,王能利,米晓云,卢利平,刘秀玲
受保护的技术使用者：长春理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13