一种电沉积制备Y3BO6:Eu3+薄膜的方法
【专利摘要】本发明公开了一种电沉积制备Y3BO6:Eu3+的方法。包括如下步骤：1）工作电极的制备：将钛片裁成2cm×5cm大小，清洗后，晾干，备用；2）原溶液的配制：以硝酸钇、硝酸铕、硼酸为原料，加去离子水，分别配制成Y3+,Eu3+和BO33-溶液，待用；3）电解液的配制：取Y(NO3)3溶液与H3BO3溶液混合，加入Eu(NO3)3溶液，再加去离子水得到电解液，待用；4）Y3BO6:Eu3+薄膜的制备：以1）中所得的钛片为工作电极，置于3）中所配制的电解液中进行电沉积，得到无定形的Y3BO6:Eu3+薄膜，晾干，备用；5）煅烧：将步骤4）中得到的Y3BO6:Eu3+薄膜在700℃下煅烧，冷却至室温后取出，得到结晶的Y3BO6:Eu3+薄膜。本发明设备简单，易于操作，成本低廉，且得产物纯度高，发光性能好。
【专利说明】—种电沉积制备Y3B06: Eu3+薄膜的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电沉积制备Y3BO6 = Eu3+薄膜的方法，属于稀土发光材料制备工艺【技术领域】。
【背景技术】
[0002]Y3BO6 = Eu3+是众所周知的荧光剂，铕离子的5Dtl — 7F2跃迁发射的红光使其广泛应用于等离子显示器。
[0003]Y3BO6: Eu3+的传统制备方法包括溶胶-凝胶法、高温固相合成法、燃烧法等，但是这些方法条件严格，通常在高温高压下进行，不易操作且不安全。其所得产物通常反应不完全，纯度不高，且产物5Dtl — 7F1跃迁比5Dtl — 7F2跃迁强，导致发光红橙比较低，限制了其在实际中的应用。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于针对现有技术的缺点和不足，提供一种简便高效的通过电沉积来制备Y3BO6 = Eu3+薄膜的方法。本发明是在含钇离子、铕离子和硼酸根离子的混合溶液中用电沉积的方法在钛片上一步得到Y3BO6 = Eu3+薄膜，方法简单，条件温和，操作方便，易于控制，而且所得产物纯度高，发光性能好，红橙比显著提高。
[0005]电沉积制备Y3BO6:Eu3+薄膜的方法，包括如下步骤:
O工作电极的制备:将钛片裁成2cmX 5cm大小，清洗后，晾干，备用；
2)原溶液的配制:以硝酸钇、硝酸铕、硼酸为原料，加去离子水，分别配制成Y3+，Eu3+和BO广溶液，待用；
3)电解液的配制:取Y(NO3) 3溶液与H3BO3溶液混合，加入Eu (NO3) 3溶液，再加去离子水得到电解液，待用；
4)Y3BO6 = Eu3+薄膜的制备:以I)中所得的钛片为工作电极，置于3)中所配制的电解液中进行电沉积，得到无定形的Y3BO6 = Eu3+薄膜，晾干，备用；
5)煅烧:将步骤4)中得到的Y3BO6= Eu3+薄膜在700°C下煅烧，冷却至室温后取出，得到结晶的Y3BO6 = Eu3+薄膜。
[0006]所述的步骤I)具体如下:
将钛片裁成2cmX5cm大小,先用氢氧化钠溶液在超声波条件下清洗30min~60min后，用去离子水冲洗；再用浓硝酸溶液在超声波条件下清洗30mirT60min后，用去离子水冲洗；最后放入乙醇溶液中用超声波清洗5mirTl0min,取出，晾干,备用。
[0007]所述的步骤2)具体如下:
以 Y(NO3)3.6H20，Eu(N03)3.6Η2(^ΡΗ3Β03 为原料，加去离子水，分别配制成 0.0200mol/L的Y3+，Eu3+和BO:溶液，待用。
[0008]所述的步骤3)具体如下:
取5mL Y (NO3) 3溶液与7mL H3BO3溶液混合，加入1%~20%的Eu (NO3) 3溶液，再加去离子水至lOOmL，得到电解液，待用。
[0009]所述的步骤4)具体如下:
以I)中所得的钛片为工作电极，钼电极为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，置于3)中所配制的电解液中进行电沉积，水浴恒温35°C，施加电压-1.7V，沉积电荷为1.8X10C，得到无定形的Y3BO6 = Eu3+薄膜，晾干，备用。
[0010]所述的步骤5)具体如下:
将步骤4)中得到的Y3BO6 = Eu3+薄膜置于马弗炉中，在700°C下煅烧90min，升温速率为30C /min，冷却至室温后取出，得到结晶的Y3BO6 = Eu3+薄膜。
[0011]本发明具有设备简单、沉积速率快、可以在常温常压下进行、成本低、环境友好的优点，有望进行工业化生产。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1为实施例1、2 、3中所得Y3BO6: Eu3+薄膜的X射线衍射图谱；
图2a为实施例1中所得Y3BO6 = Eu3+薄膜的扫描电镜图；
图2b为实施例2中所得Y3BO6 = Eu3+薄膜的扫描电镜图；
图2c为实施例3中所得Y3BO6 = Eu3+薄膜的扫描电镜图；
图3为实施例1、2、3中所得Y3BO6 = Eu3+薄膜的荧光发射光谱(394nm激发)。
【具体实施方式】
[0013]以下结合附图和实施例对本发明做进一步的说明。
[0014]实施例1
O工作电极，即钛片的磨光:将钛片裁成2cmX 5cm大小，先用氢氧化钠溶液在超声波条件下清洗30min后，用去离子水冲洗；再用浓硝酸溶液在超声波条件下清洗30min后，用去离子水冲洗；最后放入乙醇溶液中用超声波清洗5min，取出，晾干，备用；
2)原溶液的配制:以Y(NO3) 3.6H20, Eu (NO3) 3.6H20和H3BO3为原料，加去离子水，分别配制成0.0200mol/L的Y3+，Eu3+和BO,溶液，待用；
3)电解液的配制:取5mLY(NO3)3溶液与7mL H3BO3溶液混合(H3BO3稍过量，预防实验过程中损耗)，加入1%的Eu (NO3) 3溶液，再加去离子水至IOOmL,得到电解液，待用；
4)Y3BO6 = Eu3+薄膜的制备:以I)中所得的钛片为工作电极，钼电极为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，置于3)中所配制的电解液中进行电沉积，水浴恒温35°C，施加电压-1.7V，沉积电荷为1.8X10C，得到无定形的Y3BO6 = Eu3+薄膜。晾干，备用；
5)煅烧:将步骤4)中得到的Y3BO6= Eu3+薄膜置于马弗炉中，在700°C下煅烧90min，升温速率为3°C /min，冷却至室温后取出，得到结晶的Y3BO6 = Eu3+薄膜。
[0015]实施例2
O工作电极，即钛片的磨光:将钛片裁成2cmX 5cm大小，先用氢氧化钠溶液在超声波条件下清洗45min后，用去离子水冲洗；再用浓硝酸溶液在超声波条件下清洗45min后，用去离子水冲洗；最后放入乙醇溶液中用超声波清洗8min，取出，晾干，备用；
2)原溶液的配制:以Y (NO3) 3.6H20, Eu (NO3) 3.6H20和H3BO3为原料，加去离子水，分别配制成0.0200mol/L的Y3+，Eu3+和BO,溶液，待用；3)电解液的配制:取5mLY(NO3)3溶液与7mL H3BO3溶液混合(H3BO3稍过量，预防实验过程中损耗)，加入5%的Eu (NO3) 3溶液，再加去离子水至IOOmL,得到电解液，待用；
4)Y3BO6 = Eu3+薄膜的制备:以I)中所得的钛片为工作电极，钼电极为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，置于3)中所配制的电解液中进行电沉积，水浴恒温35°C，施加电压-1.7V，沉积电荷为1.8X10C，得到无定形的Y3BO6 = Eu3+薄膜。晾干，备用；
5)煅烧:将步骤4)中得到的Y3BO6= Eu3+薄膜置于马弗炉中，在700°C下煅烧90min，升温速率为3°C /min，冷却至室温后取出，得到结晶的Y3BO6 = Eu3+薄膜。
[0016]实施例3
O工作电极，即钛片的磨光:将钛片裁成2cmX 5cm大小，先用氢氧化钠溶液在超声波条件下清洗60min后，用去离子水冲洗；再用浓硝酸溶液在超声波条件下清洗60min后，用去离子水冲洗；最后放入乙醇溶液中用超声波清洗lOmin，取出，晾干，备用；
2)原溶液的配制:以Y(NO3) 3.6H20, Eu (NO3) 3.6H20和H3BO3为原料，加去离子水，分别配制成0.0200mol/L的Y3+，Eu3+和BO,溶液，待用；
3)电解液的配制:取5mLY(NO3)3溶液与7mL H3BO3溶液混合(H3BO3稍过量，预防实验过程中损耗)，加入20%的Eu (NO3) 3溶液，再加去离子水至IOOmL,得到电解液，待用；
4)Y3BO6 = Eu3+薄膜的制备:以I)中所得的钛片为工作电极，钼电极为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，置于3)中所配制的电解液中进行电沉积，水浴恒温35°C，施加电压-1.7V，沉积电荷为1.8X10C，得到无定形的Y3BO6 = Eu3+薄膜。晾干，备用；
5)煅烧:将步骤4)中得到的Y3BO6= Eu3+薄膜置于马弗炉中，在700°C下煅烧90min，升温速率为3°C /min，冷却至室温后取出，得到结晶的Y3BO6 = Eu3+薄膜。
[0017]实施例4
将实施例1、2、3得到的Y3BO6 = Eu3+薄膜光电极进行表征和测试，具体步骤如下:
I)将上述得到的Y3BO6 = Eu3+薄膜进行X-射线粉末衍射、场发射扫描电镜表征，将从X-射线粉末衍射仪上所得的数据用OriginS软件做XRD图，其中图1所示为铕掺杂浓度为1%，5%，20%的Y3BO6: Eu3+薄膜的X射线图谱，所示为二氧化钛基底峰。图2a为实施例I中所得Y3BO6 = Eu3+薄膜的扫描电镜图，
图2b为实施例2中所得Y3BO6 = Eu3+薄膜的扫描电镜图，图2c为实施例3中所得Y3BO6: Eu3+薄膜的扫描电镜图。
[0018]2)将上述得到的Y3BO6 = Eu3+薄膜进行荧光发射光谱表征，并计算其发光量子效率。图3所示为铕掺杂浓度为1%，5%，20%的Y3BO6 = Eu3+薄膜的荧光发射光谱；表1所示为铕掺杂浓度为1%，5%，20%的Y3BO6 = Eu3+薄膜的发光量子效率。
[0019]表1
【权利要求】
1.一种电沉积制|Y3B06:Eu3+薄膜的方法，其特征在于，包括如下步骤: 1)工作电极的制备:将钛片裁成2cmX5cm大小，清洗后，晾干，备用； 2)原溶液的配制:以硝酸钇、硝酸铕、硼酸为原料，加去离子水，分别配制成Y3+，Eu3+和BO广溶液，待用； 3)电解液的配制:取Y(NO3) 3溶液与H3BO3溶液混合，加入Eu (NO3) 3溶液，再加去离子水得到电解液，待用； 4)Y3BO6 = Eu3+薄膜的制备:以I)中所得的钛片为工作电极，置于3)中所配制的电解液中进行电沉积，得到无定形的Y3BO6 = Eu3+薄膜，晾干，备用； 5)煅烧:将步骤4)中得到的Y3BO6= Eu3+薄膜在700°C下煅烧，冷却至室温后取出，得到结晶的Y3BO6 = Eu3+薄膜。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤I)具体如下: 将钛片裁成2cmX5cm大小,先用氢氧化钠溶液在超声波条件下清洗30min~60min后，用去离子水冲洗；再用浓硝酸溶液在超声波条件下清洗30mirT60min后，用去离子水冲洗；最后放入乙醇溶液中用超声波清洗5mirTl0min,取出，晾干,备用。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤2)具体如下: 以 Y(NO3)3.6H20，Eu(N03)3.6Η2(^ΡΗ3Β03 为原料，加去离子水，分别配制成 0.0200mol/L的Y3+，Eu3+和BO:溶液，待用。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的步骤3)具体如下: 取5mL Y (NO3) 3溶液与7mL H3BO3溶液混合，加入1%~20%的Eu (NO3) 3溶液，再加去离子水至IOOmL,得到电解液，待用。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤4)具体如下: 以I)中所得的钛片为工作电极，钼电极为对电极，饱和甘汞电极为参比电极，置于3)中所配制的电解液中进行电沉积，水浴恒温35°C，施加电压-1.7V，沉积电荷为1.8X10C，得到无定形的Y3BO6 = Eu3+薄膜，晾干，备用。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤5)具体如下: 将步骤4)中得到的Y3BO6 = Eu3+薄膜置于马弗炉中，在700°C下煅烧90min，升温速率为30C /min，冷却至室温后取出，得到结晶的Y3BO6 = Eu3+薄膜。
【文档编号】C25D5/50GK103774195SQ201410014883
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年1月14日 优先权日:2014年1月14日
【发明者】刘润, 潘微, 许宜铭 申请人:浙江大学