专利名称：一种微乳液法制备氧化钇、钆、铕纳米发光粉体的方法
技术领域：
本发明涉及一种化工原料的制备方法，特别是涉及一种采用反相微乳液法制备氧化钇、轧、铕(Y，Gd)203:Eu (YGO)纳米发光粉体的方法。
背景技术：
Y203:Eu和Gd203:Eu是研究的较多的发光材料，由于其优良的红 色发光性能，被广泛的应用于光致发光材料领域。但随着纳米技术的 发展，纳米材料所具有的独特性质逐渐展现出来，比如高活性、高比 表面能等等，有研究表明，随着发光粉体颗粒尺寸的降低，其发光性 能会有很大的增强。另外在Y203:Eu中加入Gd可增强材料对X射线的 阻止本领提高发光效率，用(Y，Gd)203:Eu优良粉体材料制备的陶瓷闪 烁体在医学探测器领域有很好的应用前景。要获得光学性能良好的闪 烁陶瓷，需要烧结活性好、粒度分布均匀基本球形的粉体作为基本原 料。同时激活剂在基质中均匀掺杂也是非常重要的。这就对粉体的制 备工艺提出了更高的要求。制备纳米粉体的方法有很多种，主要包括燃烧法、共沉淀法、溶胶-凝胶以及微乳液法等。燃烧法制备Y203复合纳米粉体都存在晶粒尺寸分布不均匀的情况。共沉淀法，由于各种离子完全沉淀的条件不 同，很难同时沉淀，就很容易造成激活剂掺杂不均匀。与其它制备方 法相比，微乳液法制备超微细粒子具有实验装置相对简单、操作容易、 粒子尺寸可控、粒径分布窄以及可以在分子水平均匀掺杂等优点。据报道要获得好的发光性能，粉体材料需要具备条件细尺寸、窄分布、 无团聚、好的结晶性能以及球形。微乳液在这些方面有独特的优势 微乳液由水(水溶液)、油和两亲分子组成，是光学各向同性的以及 热动力学稳定的纳米构造的混合物。反相微乳液法常用来合成无机纳 米粒子，分散在油相中的"水核"尺寸在纳米量级，反应在"水核" 中进行，"水核"的大小、形状及其它特性可以通过改变形成条件而 控制，使生成的纳米粒子的大小、粒度分布以及存在形态得到控制。 发明内容本发明的目的在于提供一种反相微乳液法制备纳米(Y，Gd)203:Eu 发光粉体的方法。该方法采用环己烷为油相，十六烷基三甲基溴化铵 (CATB)为表面活性剂，正丁醇为助表面活性剂配成微乳液来制备 (Y，Gd^03:Eu发光粉体。该方法选用原料简单，其制备的(Y,Gd)203:Eu 粉体粒径小，对粉体的粒径和形貌具有较强的可控性。本发明的目的是通过以下技术方案实现的一种微乳液法制备氧化钇、轧、铕纳米发光粉体的方法，该纳米发光粉体制作方法为将原料氧化物丫203， Gd203， Ell203用盐酸加热溶解，配成浓度为0.1 1.0mol/L的初始溶液；取100ml的环己烷 加入7.675g的十六烷基三甲基溴化铵和20.0ml的正丁醇，在磁力搅 拌器强力搅拌下加入5.0ml的初始稀土溶液，待溶液变得透明；将 lmol/L氨水配成微乳液，在搅拌的状态下将氨水微乳液加入到含有 稀土溶液的微乳液中，不断搅拌后，溶液变浑浊，继续反应30min然 后经过抽滤，无水乙醇洗涤；在真空干燥箱中干燥24h，所得样品经 碾磨后过筛后得到前驱体粉末；将前驱体粉末置于石英坩埚中与马弗 炉中煅烧2h后即为氧化钇、礼、铕纳米发光粉体。如上所述的一种微乳液法制备氧化钇、轧、铕纳米发光粉体的方 法，该方法采用的环己烷为油相，十六垸基三甲基溴化铵为表面活性剂，正丁醇为助表面活性剂；油相和表面活性剂的质量比为1:4，表 面活性剂和助表面活性剂的质量比为1 : 3。如上所述的一种微乳液法制备氧化钇、轧、铕纳米发光粉体的方 法，其微乳液混合后的PH值控制在7 10;干燥温度控制在70 IO(TC;前驱体煅烧的温度范围控制在500 1000°C 。如上所述的一种微乳液法制备氧化钇、轧、铕纳米发光粉体的方 法，其(Y， Gd)203: Eu纳米粉体中Eu的原子含量为l 12at%。本发明的优点与效果是本发明所采用的原料简单易得，操作简便，制备周期短。在制备 过程中，通过控制原料的配比，调节初始溶液的浓度，含水量以及不 同温度下煅烧来控制产品的晶型、形貌以及尺寸。前驱体在较低煅烧 温度(800°C)下保温2h得到了尺寸在10 20nm范围内的(Y，Gd)203:Eu 纳米粉体，形貌基本为球形，分散性较好。该(Y，Gd)203:Eu纳米粉体 制备方法在实际应用中有广阔的前景。
图l为本发明稀土初始浓度为0.20mol/L，经80(TC煅烧2h后得到 的粉体形貌的SEM图；图2a、 2b为本发明稀土初始浓度为0.40mol/L，经80CTC煅烧2h后 得到的粉体SEM及TEM图；图3为本发明稀土初始浓度为0.70mol/L，经800。C煅烧2h后得到 的粉体SEM图；图4为不同Eu含量(1% 12%)的粉体的发光性能比较波线图。
具体实施方式
本发明的附图为在电子显微镜下对本发明粉体进行扫描的照片， 其中包含的文字不是很清晰，但并不影响对本发明技术方案的理解。 下面对本发明进行详细说明。 材料选用原料氧化物(Y203， Gd203， Eu203)纯度均为99.99%，十六垸 基三甲基溴化铵CATB、氨水(25% 28%)、环己烷、正丁醇、乙 醇和盐酸等均为分析纯试剂，蒸馏水为二次水。以上试剂均没有经过 纯化处理。制备过程原料氧化物用盐酸加热溶解，配成浓度为0.1 1.0mol/L的初始 溶液。取100ml的环己垸加入7.675g的十六烷基三甲基溴化铵和 20.0ml的正丁醇，在磁力搅拌器强力搅拌下加入5.0ml的不同浓度的 初始稀土溶液， 一段时间后溶液变得透明。将lmol/L氨水也配成微 乳液，在搅拌的状态下将氨水微乳液加入到含有稀土溶液的微乳液 中，微乳液混合后的PH值控制在7 10，不断搅拌一段时间后，溶 液变浑浊，继续反应30min然后经过抽滤，无水乙醇洗涤，在真空干 燥箱中70 10(TC下干燥24h，所得样品经碾磨后过筛后得到前驱体 粉末。将前驱体粉末置于石英坩埚中与马弗炉中在500 100(TC范围 内煅烧2h后得到样品。实施例1按照制备过程，将100ml环己烷，7.670gCATB， 20.0ml正丁醇 加入一 400ml的烧杯中，用磁力搅拌器进行强力搅拌，同时加入5.0ml 的0.2mol/L的稀土溶液，2min后溶液变透明，得到稳定的微乳液体系(记为a)。取相同量的环己烷，CATB和正丁醇于另一 400ml烧 杯中，搅拌的同时加入1.0mol/L氨水溶液15.0ml，不断搅拌得到透 明微乳液(记为b)。不断搅拌的情况下，将a溶液加入b溶液中， 一段时间后出现浑浊，反应30min后，用真空泵抽滤，无水乙醇洗涤 多次再经抽滤后置于真空干燥箱中8(TC干燥24h后得到前驱体粉， 经碾磨过筛后再经80(TC煅烧得到样品。对不同温度下煅烧下得到的 样品进行XRD分析，对前驱体粉进行TG/DSC综合热分析。对所得 的粉体的形貌进行SEM分析，粉体颗粒尺寸由TEM得到。所得粉体 基本为球形，尺寸在100nm左右，如图1所示。 实施例2改变初始稀土溶液的浓度为0.40mol/L，其他条件如实施例1， 所得粉体的形貌如图2a中SEM所示，而其颗粒尺寸由图2b中TEM 图片得到，在10-20nm范围内，粉体分散性较好。实施例3改变初始稀土溶液的浓度为0.70mol/L，其他条件如实施例1， 所得粉体的形貌如图3所示，粉体形貌基本为长条形。 实施例4改变Eu的含量在l免-12at呢范围内，其他条件如实施例2，所得 粉体的发光性能如图4所示。当Eu含量为10呢时，粉体发光性能最 佳。
权利要求
1.一种微乳液法制备氧化钇、钆、铕纳米发光粉体的方法，其特征在于，该纳米发光粉体制作方法为将原料氧化物Y2O3，Gd2O3，Eu2O3用盐酸加热溶解，配成浓度为0.1～1.0mol/L的初始溶液；取100ml的环己烷加入7.675g的十六烷基三甲基溴化铵和20.0ml的正丁醇，在磁力搅拌器强力搅拌下加入5.0ml的初始稀土溶液，待溶液变得透明；将1mol/L氨水配成微乳液，在搅拌的状态下将氨水微乳液加入到含有稀土溶液的微乳液中，不断搅拌后，溶液变浑浊，继续反应30min然后经过抽滤，无水乙醇洗涤；在真空干燥箱中干燥24h，所得样品经碾磨后过筛后得到前驱体粉末；将前驱体粉末置于石英坩埚中与马弗炉中煅烧2h后即为氧化钇、钆、铕纳米发光粉体。
2. 根据权利要求1所述的一种微乳液法制备氧化钇、轧、铕纳 米发光粉体的方法，其特征在于，该方法采用的环己垸为油相，十六 烷基三甲基溴化铵为表面活性剂，正丁醇为助表面活性剂；油相和表 面活性剂的质量比为1 : 4，表面活性剂和助表面活性剂的质量比为1 : 3。
3. 根据权利要求1所述的一种微乳液法制备氧化钇、钆、铕纳 米发光粉体的方法，其特征在于，微乳液混合后的PH值控制在7 10;干燥温度控制在70 10(TC;前驱体煅烧的温度范围控制在500 簡o。c 。
4. 根据权利要求1所述的一种微乳液法制备氧化钇、钆、铕纳 米发光粉体的方法，其特征在于，(Y,Gd)203:Eu纳米粉体中Eu的原 子含量为l 12at%。
全文摘要
一种微乳液法制备氧化钇、钆、铕纳米发光粉体的方法，涉及一种化工原料的制备方法，该方法采用高纯稀土氧化物为原料，环己烷为油相，十六烷基三甲基溴化铵为表面活性剂，正丁醇为助表面活性剂采用反向微乳液法制备了分散性良好、近似球形、尺寸在10～20nm范围内的(Y，Gd)<sub>2</sub>O<sub>3</sub>:Eu纳米发光粉体。并通过比较不同初始溶液浓度对粉体形貌的影响，得出当初始溶液浓度为0.4mol/l时粉体的性能最优。当Eu含量为10at％时，(Y，Gd)<sub>2</sub>O<sub>3</sub>:Eu粉体的发光强度最高。这种制备(Y，Gd)<sub>2</sub>O<sub>3</sub>:Eu发光粉体的方法简单易行，对粉体形貌及粒径可控性好，在纳米材料的制备领域有广泛的应用前景。
文档编号C09K11/78GK101260299SQ200810010900
公开日2008年9月10日 申请日期2008年4月3日 优先权日2008年4月3日
发明者晶 刘, 凯 尹, 沈世妃, 王华栋, 郭易芬, 雷 闻, 马伟民 申请人:沈阳化工学院