专利名称：一种场致发光材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及发光材料领域，尤其涉及一种阴极射线激发的、含有金属粒子的铝 (镓)酸盐基场致发光材料。本发明还涉及一种场致发光材料的制备方法。
背景技术：
由于场发射器件具有运行电压低，功耗小，不需偏转线圈，无X-射线辐射，抗辐射、磁场干扰、使用工作温度范围宽和响应速度快等优点而备受关注。而器件中所用的发光材料主要有两类硫化物体系，如蓝粉&iS:Ag，Cl，SrGaj4:Ce，绿粉SrGaj4:Eu和红粉 Z2O2SiEu,以及氧化物体系，如蓝粉 &Si05:Ce，绿粉 &iGa204:Mn，Z2SiO5:Tb, Z3Al5O12 = Tb 和红粉&03:EU。但硫化物体系稳定性差，不耐轰击，易分解，且产生的易毒化阴极，造成发射电子的不均勻以及发射电子数的下降，甚至导致器件不工作。氧化物系列具有较高的稳定性，但发光亮度不如硫化物系列。所以，制备一种耐轰击、无分解、不放气、稳定性好、发光强度高的场发射器件用的发光材料具有很高的应用前景。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种场致发光材料，其化学通式为=NhR2O4 = XLn, zM，其中；N为Si(锌)、Ca(钙)、Sr (锶)或Ba(钡)中的至少一种；R为Al (铝)、Ga(镓) 中的至少一种；Ln为Tm3+(铥离子)、Tb3+(铽离子)、Eu3+(铕离子)、Sm3+(钐离子)、Ce3+(铈离子)或Dy3+(镝离子)中的至少一种；M为Ag(镁)、Au(金)、Pt (钼)或Pd(钯)纳米粒子中的至少一种；0. 001彡χ彡0. 2，0 < ζ彡1Χ10"2ο本发明的另一目的在于提供一种场致发光材料的制备方法，制备流程如下室温下，根据化学通式=N1-J2O4 = XLn, zM(其中；N为&i、Ca、Sr或Ba中的一种或二者的组合；R为Al、Ga中的一种或两种；Ln为Tm3+、Tb3+、EU3+、Sm3+、Ce3+或Dy3+中的一种或者两种；M为Ag、Au、Pt、Pd金属粒子中的一种或两种；0. 001彡χ彡0. 2，0 < ζ彡1Χ1(Γ2)， 量取相对应的硝酸盐溶液，如 Zn (NO3) 2、Ca (NO3) 2、Sr (NO3) 2、Ba (NO3) 2、Al (NO3) 3、Ga (NO3) 3、 Tm (NO3) 3、Ce (NO3) 3、Tb (NO3) 3、Eu (NO3) 3、Sm (NO3) 3 和 Dy (NO3) 3，加入到烧杯中，再加入水和乙醇，制得混合溶液；其中，水与乙醇体积比为1 1 1 5;将起螯合作用的柠檬酸，如一水合柠檬酸加入到上述烧杯中，再加入起表面处理作用的聚乙二醇，搅拌，制得螯合溶液；其中，柠檬酸与所述螯合溶液中所有金属离子的摩尔比为1 1 5 1 ；所述聚乙二醇的分子量为2000 20000，优选聚乙二醇的分子量为 10000。按照化学通式NhR2O4 = XLn, ζΜ中各元素的化学计量比，在上述螯合溶液中加入表面处理过的M纳米粒子溶胶，保持60 90°C水浴加热并搅拌2 14h，得到溶胶液；将溶胶液在80 150°C下干燥处理后研磨成粉体将上述粉体，在300°C 600°C下预烧处理2 7h，冷却至室温，研磨；然后，再将其置于箱式高温炉中或管式炉中，在空气气氛或还原气氛中，700 1300°C下，煅烧处理1 6h，自然冷却，研磨后即得场致发光材料。上述制备方法中，所述表面处理过的M纳米粒子溶胶是采用如下步骤制得先将含M的盐溶液、助剂和还原剂搅拌混合并反应从而制得金属纳米粒子胶体； 其中，所述助剂为聚乙烯吡咯烷酮，或柠檬酸钠；所述助剂在整个M粒子溶胶中的浓度为 1. 5 X 10_4g/ml 2. 1 X 10_3g/ml ；所述还原剂为硼氢化钠或水合阱；所述还原剂与M的摩尔比为 1.2 1 4. 8 1 ；将表面处理剂，如聚乙烯吡咯烷酮(PVP，下同)或十六烷基三甲基溴化铵(CTAB， 下同)加入到金属纳米粒子胶体中，对M纳米粒子进行表面处理，得到处理过的M纳米粒子溶胶。上述制备方法中，还原气氛为1)氮气和氢气的混合气，其体积比为95 5或 90 10 ；2)纯氢气；3) —氧化碳，其中的一种。与现有技术相比，本发明具有以下优点本发明所制备的U2O4 = XLn, zM发光材料，不需要球磨，稳定性好、粒度均勻、发光效率高，可用于场发射器件中。本发明通过引入金属粒子，利用金属表面产生的表面等离子体共振效应，可使发光强度可提高60%。本发明操作简单，容易制备、无污染，易于控制，利于工业化生产；该方法不引入其他杂质，产品质量高，可广泛应用在发光材料的制备中。
图1为本发明场致发光材料的制备工艺流程图；图2是本发明实施例7制备的发光材料在加速电压为5kV下的阴极射线激发下的发光光谱对比图，其中曲线a是引入金属纳米粒子Ag的发光材料Ζηα99Α1204:0. OlTm， lX10_4Ag的发光光谱；曲线b是未引入金属纳米粒子Ag的发光材料Sia99Al2O4:0. OlTm的发光光谱。
具体实施方
本发明提供一种场致发光材料，其化学通式为=NhlO4 = XLn, zM ；其中，N为Zn、Ca、Sr或Ba中的一种或二种；R为Al、Ga中的一种或两种；Ln为 Tm3+、Tb3+、Eu3+、Sm3+、Ce3+或Dy3+中的一种或者两种；M为Ag、Au、Pt或Pd纳米粒子中的一种或两种；0. 0001 彡 χ 彡 0. 2，0 < ζ 彡 1 X 1(Γ2。上述场致发光材料的制备方法，如图1所示，制备流程如下步骤Si、室温下，按照化学通式NhR2O4 = XLn, zM中各元素的化学计量比，量取 N、R、Ln元素对应的硝酸盐溶液注入烧杯中，再加入水和乙醇，搅拌，制得混合溶液；其中，N为Zn、Ca、Sr或Ba中的一种或二种；R为Al、( 中的一种或两种；Ln为Tm3+、Tb3+、 Eu3+、Sm3+、Ce3+或Dy3+中的一种或者两种；M为Ag、Au、Pt或Pd纳米粒子中的一种或两种；
0. 0001 彡 X 彡 0. 2，0 < Z 彡 1 X 10 2 ；步骤S2、往步骤Sl中的所述混合溶液中加入起螯合作用的柠檬酸，接着加入起表面处理作用的聚乙二醇，搅拌；
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步骤S3、按照化学通式NhR2O4 = XLn, zM中各元素的化学计量比，往步骤S2中加入表面处理过的M纳米粒子溶胶，水浴加热条件下搅拌，制得溶胶液；步骤S4、将步骤S3中的溶胶液干燥处理后研磨成粉体；步骤S5、将步骤S4中的粉体进行预热处理后，于还原气氛下煅烧处理，冷却、研磨，制得所述场致发光材料。上述步骤Sl中，水与乙醇的体积比为1 1 1 5。上述步骤S2中，所述柠檬酸与所述螯合溶液中所有金属离子的摩尔比为1 1 5 1;所述聚乙二醇的在所述螯合溶液中的浓度为0.01 0.10g/ml;所述聚乙二醇的分子量为2000 20000，优选聚乙二醇的分子量为10000。上述步骤S3中，所述表面处理过的M那么粒子溶胶是采用如下步骤制得的步骤S31、将含M的盐溶液、助剂和还原剂搅拌混合并反应从而制得含M纳米粒子胶体；其中，所述助剂为聚乙烯吡咯烷酮，或柠檬酸钠；所述助剂在整个M纳米粒子溶胶中的浓度为 1. 5X l(T4g/ml 2. 1 X l(T3g/ml ；步骤S32、将表面处理剂加入到上述M纳米粒子胶体中，对M纳米粒子进行表面处理，得到表面处理过的所述M粒子溶胶；其中，所述表面处理剂为聚乙烯吡咯烷酮或十六烷
基三甲基溴化铵。上述步骤S3中，所述水浴温度为60 90°C，所述搅拌时间为2 14h。上述步骤S4中，所述干燥处理的温度为80 150°C。上述步骤S5中，所述预热处理的温度为300°C 600°C，所述预热处理的时间为 2 ；所述煅烧处理的温度为700°C 1300°C，所述煅烧处理的时间为1 Mi ；所述还原气氛为体积比为95 5或90 10的氮气和氢气的混合气还原气氛，或氢气还原气氛，或
一氧化碳还原气氛。下面结合附图，对本发明的较佳实施例作进一步详细说明。实施例1 溶胶-凝胶法制备 &ια 999Α1204:0· OOlDy, 1 X KT3Pt称取5. 18mg氯钼酸(H2PtCl6 ·6Η20)溶解到17mL的去离子水中；当氯钼酸完全溶解后，称取8. Omg柠檬酸钠和12. Omg十二烷基磺酸钠，并在磁力搅拌的环境下溶解到氯钼酸水溶液中；称取0. 38mg硼氢化钠溶解到IOmL去离子水中，得到IOmL浓度为1 X 10_3mol/ L的硼氢化钠水溶液，同时配制IOmL浓度为1 X 10_2mOl/L的水合胼溶液；磁力搅拌的环境下，先往氯钼酸水溶液中滴加0. 4mL硼氢化钠水溶液，搅拌反应5min，然后再往氯钼酸水溶液中滴加2. 6mLlX10"2mol/L的水合胼溶液，之后继续反应40min，即得20mLPt含量为 5X 10_4mol/L的Pt纳米颗粒溶胶；之后量取6mL得到的Pt纳米颗粒溶胶，往Pt纳米颗粒溶胶中加入6. OmgPVP,并磁力搅拌12h，得经表面处理后的Pt纳米颗粒。Zn0 999Al2O4 = O. OOlDy，IX KT3Pt 的制备量取 9. 99ml 0. 5mol/L Zn(NO3)3、0· 5ml 0. Olmol/L Dy (NO3)3 禾Π 10ml lmol/L Al (NO3) 3 溶液置于烧杯中，加入 9. 5ml 水和 30ml 乙醇混合溶液，充分搅拌(这时水和乙醇的比例为1 1)；加入3. 1521g—水合柠檬酸，柠檬酸与原料中金属离子的摩尔比为1 1，再加入0.6g聚乙二醇，聚乙二醇(PEG，分子量为 10000)的浓度为0.01g/ml，溶解完全。然后，再加入IOml上述经处理金属颗粒溶胶，在60°C 水浴中，搅拌他，得到均勻透明的前驱体溶胶；将溶胶在80°C的鼓风干燥箱中干燥Mh，挥发溶剂得到干凝胶；将得到的干凝胶研磨成粉末，放入高温箱式炉中，300°C，恒温预烧几，冷却，研磨后再将其置于箱式高温炉中，在700°C下，空气气氛中煅烧6h，自然冷却，取出研磨后即得所需发光材料。实施例2 溶胶-凝胶法制备 Ceici. 995Ga204 0. 005Sm, 2 X KT3Au称取16. 48mg氯金酸(AuCl3 · HCl · 4H20)溶解到8. 4mL的去离子水中；当氯金酸完全溶解后，称取Hmg柠檬酸钠和6mg十六烷基三甲基溴化铵，并在磁力搅拌的环境下溶解到氯金酸水溶液中；称取1. 9mg硼氢化钠和17. 6mg抗坏血酸分别溶解到IOmL去离子水中，得到IOmL浓度为5 X 10_3mOl/L的硼氢化钠水溶液和IOmL浓度为1 X lO^mol/L的抗坏血酸水溶液；在磁力搅拌的环境下，先往氯金酸水溶液中加入0. 04mL硼氢化钠水溶液，搅拌反应5min后再往氯金酸水溶液中加入1. 56mLl X 10_2mol/L的抗坏血酸水溶液，之后继续反应30min，即得IOmLAu含量为4X 10_3mOl/L的Au纳米颗粒溶胶；之后量取6mL得到的Au 纳米颗粒溶胶，往Au纳米颗粒溶胶中加入IOmgPVP,并磁力搅拌他，得经表面处理后的Au 纳米颗粒。Ca0 995Ga2O4IO. 005Sm，2 X KT3Au 的制备量取 9. 95ml 0. 5mol/L Ca (NO3) 3>0. 5ml 0. 05mol/L Sm(NO3)3和 IOml lmol/L Ga(NO3)3溶液置于烧杯中，加入0. 05ml 水和41ml 乙醇混合溶液，充分搅拌(这时水和乙醇的比例为1 ；加入6.3042g —水合柠檬酸，使柠檬酸与原料中金属离子的摩尔比为2 1，再加入6. 15g聚乙二醇，聚乙二醇(PEG，分子量为 20000)的浓度为0. lg/ml，溶解完全。然后，再加入2. 5ml上述经处理金属颗粒溶胶，在85°C 水浴中，搅拌4h，得到均勻透明的前驱体溶胶；将溶胶在100°C的鼓风干燥箱中干燥他，挥发溶剂得到干凝胶；将得到的干凝胶研磨成粉末，放入高温箱式炉中，600°C，恒温预烧池， 冷却，研磨，得到前驱物；将前驱物置于管式炉中，在1300°C下，空气气氛中煅烧lh，自然冷却，取出研磨后即得所需发光材料。实施例3 溶胶-凝胶法制备 SrQ.985Al204:0· OlTb, 0. 005Sm，2 X KT4Ag称取3. 40mg硝酸银(AgNO3)溶解到18. 4mL的去离子水中；当硝酸银完全溶解后， 称取42mg柠檬酸钠在磁力搅拌的环境下溶解到硝酸银水溶液中；称取5. 7mg硼氢化钠溶到 IOmL去离子水中，得到IOmL浓度为1. 5X X lO^mol/L的硼氢化钠水溶液；在磁力搅拌的环境下，往硝酸银水溶液中一次性加入1. 6mLl. 5 X X lO^mol/L的硼氢化钠水溶液，之后继续反应lOmin，即得20mL银含量为1 X 10_3mol/L的Ag纳米颗粒溶胶；之后量取8mL得到的Ag 纳米颗粒溶胶，往Ag纳米颗粒溶胶中加入40mgPVP，并磁力搅拌他，得经表面处理后的Ag 纳米颗粒。Sr0 985Al2O4IO. OlTb, 0. 005Sm，2 X KT4Ag 的制备量取 9. 85ml 0. 5mo 1/LSr (NO3) 2、 0.5ml 0. lmol/L Tb (NO3) 3、0· 5ml 0. 05mol/L Sm (NO3) 3 禾口 5ml 2mol/LAl (NO3) 3 溶液置于烧杯中，加入0. 15ml水和48ml乙醇混合溶液，充分搅拌(这时水和乙醇的比例为1 幻；力口入7. 880 —水合柠檬酸，使柠檬酸与原料中金属离子的摩尔比为2. 5 1，再加入3.2g聚乙二醇，聚乙二醇(PEG，分子量为2000)的浓度为0.05g/ml，溶解完全。然后，再加入Iml 上述经处理金属颗粒溶胶，在90°C水浴中，搅拌池，得到均勻透明的前驱体溶胶；将溶胶在 120°C的鼓风干燥箱中干燥12h，挥发溶剂得到干凝胶；将得到的干凝胶研磨成粉末，放入高温箱式炉中，5000C，恒温预烧4. 5h,冷却，研磨，得到前驱物；将前驱物置于管式炉中，在 1000°C下，还原气氛中(氮气和氢气的混合气，其体积比为95 5)煅烧3h，自然冷却，取出研磨后即得所需发光材料。
实施例4 溶胶-凝胶法制备 BEia96AlL9GEia2O4 = O. 04Eu, 1 X 10_2Pd称取0. 43g氯化钯溶解到15mL的去离子水中，完全溶解后，边在搅拌边加入1. Ig 柠檬酸钠和0. 4g十二烷基硫酸钠，然后缓慢滴入0. lmol/L的抗坏血酸醇溶液5mL，反应 20min后得到20ml Pd含量为5X 10_3mol/L的Pd纳米粒子溶胶。称取0. 3g PVP加入到Pd 纳米颗粒溶胶中，并磁力搅拌4h，得经表面处理后的Pd纳米颗粒溶胶。Ba0 96Al19Ga0 2O4IO. 04Eu，1 X KT2Pd 的制备量取 9. 6ml 0. 5mo 1/LBa (NO3) 3、Iml 0. 2mol/L Eu (NO3) 3>9. 5ml lmol/L Al (NO3) 3 溶液和 0. 5mllmol/L Ga (NO3) 3 溶液置于烧杯中，加入0.細1水和8細1乙醇混合溶液，充分搅拌(这时水和乙醇的比例为1 4)；加入 9. 4563g—水合柠檬酸，使柠檬酸与原料中金属离子的摩尔比为3 1，再加入2. Ig聚乙二醇，聚乙二醇(PEG，分子量为5000)的浓度为0.02g/ml，溶解完全。然后，再加入IOml 上述经处理金属颗粒溶胶，在80°C水浴中，搅拌14h，得到均勻透明的前驱体溶胶；将溶胶在150°C的鼓风干燥箱中干燥4h，挥发溶剂得到干凝胶；将得到的干凝胶研磨成粉末，放入高温箱式炉中，4000C，恒温预烧证，冷却，研磨，得到前驱物；将前驱物置于管式炉中，在 1300°C下，空气气氛中煅烧2h，自然冷却，取出研磨后即得所需发光材料。实施例5 溶胶-凝胶法制备 Ciia98Znacil5Al2O4 = O. 005Ce，5 X 10_5Pt/AuPt/Au纳米颗粒溶胶的制备称取10. 7mg氯金酸(AuCl3 · HNO3 · 4H20)和13. 56mg 氯钼酸(H2PtCl6 · 6H20)溶解到^mL的去离子水中；当完全溶解后，称取22mg柠檬酸钠和 20mgPVP，并在磁力搅拌的环境下溶解到上述混合溶液中；称取新制备的5. 7mg硼氢化钠溶到IOmL去离子水中，得到IOmL浓度为1. 5X 10_2mOl/L的硼氢化钠水溶液；在磁力搅拌的环境下，往上述混合溶液中一次性加入4mLl. 5X 10_2mOl/L的硼氢化钠水溶液，之后继续反应 20min,即得30mL总金属浓度为1. 7 X 10_3mol/L的Pt/Au纳米颗粒溶胶；往Pt/Au纳米颗粒溶胶中加入0. 3gPVP，并磁力搅拌他，得经表面处理后的Pt/Au纳米颗粒溶胶。Ca0.98Zn0.Q15Al2O4:0. 005Ce，5 X 10_5Pt/Au 的制备量取 9. 8ml Imo 1/LCa (NO3) 2、 0.15ml 0. 5mol/L Zn (NO3) 2、0· 5ml 0. 05mol/L Ce (NO3) 3 和 5ml2mol/L Al (NO3) 3 溶液置于烧杯中，加入0. 05ml水和77. 5ml乙醇混合溶液，充分搅拌(这时水和乙醇的比例为1:5); 加入15. 7605g—水合柠檬酸，使柠檬酸与原料中金属离子的摩尔比为5 1，再加入4.65g 聚乙二醇，聚乙二醇(PEG，分子量为15000)的浓度为0.05g/ml，溶解完全。然后，再加入 0. 15ml上述经处理金属颗粒溶胶，在80°C水浴中，搅拌10h，得到均勻透明的前驱体溶胶； 将溶胶在130°C的鼓风干燥箱中干燥他，挥发溶剂得到干凝胶；将得到的干凝胶研磨成粉末，放入高温箱式炉中，500°C，恒温预烧证，冷却，研磨，得到前驱物；将前驱物置于管式炉中，在1100°C下，还原气氛中(氮气和氢气的混合气，其体积比为90 10)煅烧4h，自然冷却，取出研磨后即得所需发光材料。实施例6 溶胶-凝胶法制备 Zna8Al2O4:0. 2Tb，1 X KT3Ag分别称取AgNO3 0. 0429g,柠檬酸钠0. 0733g、PVP 0. 05g分别配制成IOmL 0. 025mol/L的AgNO3水溶液、IOmL 0. 025mol/L的柠檬酸钠水溶液和IOmL 5mg/mL的PVP水溶液。取2mL AgNO3水溶液加入到30mL去离子水中，同时加入上述PVP水溶液4mL搅拌，力口热至100°C，然后逐滴加入4mL柠檬酸钠水溶液，反应15min后，得到40ml 1 X 10^mol/L的 Ag纳米粒子溶胶。称取0. 4g CTAB加入到Ag纳米颗粒溶胶中，并磁力搅拌》1，得经表面处理后的Ag纳米颗粒溶胶。
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Zn0 8Al2O4IO. 2Tb，IX KT3Ag 的制备量取 4ml lmol/L Zn(NO3)2、2ml0. 5mol/L Tb (NO3) 3和5ml 2mol/L Al (NO3) 3溶液置于烧杯中，加入Iml水和60ml乙醇混合溶液，充分搅拌(这时水和乙醇的比例为1 幻；加入6. 3042g —水合柠檬酸，使柠檬酸与原料中金属离子的摩尔比为2 1，再加入0.72g聚乙二醇，聚乙二醇(PEG，分子量为10000)的浓度为0. 01g/ml，溶解完全。然后，再加入5ml上述经处理金属颗粒溶胶，在80°C水浴中，搅拌 5h，得到均勻透明的前驱体溶胶；将溶胶在130°C的鼓风干燥箱中干燥他，挥发溶剂得到干凝胶；将得到的干凝胶研磨成粉末，放入高温箱式炉中，500°C，恒温预烧证，冷却，研磨，得到前驱物；将前驱物置于管式炉中，在900°C下，还原气氛中(一氧化碳)煅烧5h，自然冷却，取出研磨后即得所需发光材料。实施例7 溶胶-凝胶法制备 ZnQ.99Al204:0· OlTm, 1 X KT4Ag称取硝酸银3. ^ig和柠檬酸钠35. 28mg，溶解于18. 4mL的去离子水中，搅拌 1. 5min，然后缓慢滴入用3. 8mg硼氢化钠溶到IOmL乙醇中得到的0. 0lmol/L的硼氢化钠醇溶液1. 6mL,继续搅拌反应aiiin后得到20ml 1 X 10^mol/L的Ag纳米粒子溶胶。称取Ig PVP 加入到Ag纳米颗粒溶胶中，并磁力搅拌他，得经表面处理后的Ag纳米颗粒溶胶。Zn0 99Al204:0. OlTm, IXlO-4Ag ^ 制备量取 4. 95ml lmol/L Zn (NO3) 2、0· 5ml 0. lmol/L Tm(NO3)3 禾口 10ml lmol/L Al (NO3) 3 溶液置于烧杯中，加入 14. 55ml 水和 40ml 乙醇混合溶液，充分搅拌；加入6. 3042g 一水合柠檬酸，使柠檬酸与原料中金属离子的摩尔比为2 1，再加入2. Ig聚乙二醇，聚乙二醇(PEG，分子量为10000)的浓度为0.03g/ml，溶解完全。然后，再加入0. 5ml上述经处理金属颗粒溶胶，在80°C水浴中，搅拌12h，得到均勻透明的前驱体溶胶；将溶胶在100°C的鼓风干燥箱中干燥12h，挥发溶剂得到干凝胶；将得到的干凝胶研磨成粉末，放入高温箱式炉中，500°C，恒温预烧证，冷却，研磨，得到前驱物；将前驱物置于箱式炉中，在800°C下，空气气氛中煅烧5h，自然冷却，取出研磨后即得所需发光材料。同样条件制备Zna99Al2O4:0. OlTm发光材料。图2是本发明实施例7制备的发光材料在加速电压为5kV下的阴极射线激发下的发光光谱对比图，其中曲线a是引入金属纳米粒子Ag的发光材料Ζηα99Α1204:0. OlTm， IX KT4Ag的发光光谱；曲线b是未引入金属纳米粒子Ag的发光材料Zna99Al2O4:0. OlTm 的发光光谱。根据图可见，相对于发光材料Zna99Al204:0.01Tm，本实施例得到的发光材料 Zn0.99A1204:0. OlTm, 1 X l(T4Ag，在 462nm 处的发光强度提高了 60%。应当理解的是，上述针对本发明较佳实施例的表述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求
1.一种场致发光材料，其化学通式为=NhR2O4 = XLn, zM ；其中，N为Zn、Ca、Sr或Ba中的至少一种；R为Al、Ga中的至少一种；Ln为Tm3+、 Tb3+、Eu3+、Sm3+、Ce3+或Dy3+中的至少一种；M为Ag、Au、Pt或Pd纳米粒子中的至少一种； 0. 0001 彡 X 彡 0. 2，0 < Z 彡 1 X 1(Γ2。
2.—种场致发光材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤步骤S2、室温下，按照化学通式NhR2O4 = XLn, zM中各元素的化学计量比，量取N、R、Ln 元素对应的硝酸盐溶液注入烧杯中，再加入水和乙醇，搅拌，制得混合溶液；其中，N为Si、 Ca、Sr或Ba中的一种或二种；R为Al、fei中的一种或两种；Ln为Tm3+、Tb3+、Eu3+、Sm3+、Ce3+或 Dy3+中的一种或者两种；M为Ag、Au、Pt或Pd纳米粒子中的一种或两种；0. 0001彡χ彡0. 2， 0 < ζ ^ IX 1(Γ2 ；步骤S2、往步骤Sl中的所述混合溶液中加入柠檬酸，接着加入聚乙二醇，搅拌，制得螯合溶液；步骤S3、按照化学通式NhR2O4 = XLn, zM中各元素的化学计量比，往步骤S2中加入表面处理过的M纳米粒子溶胶，水浴加热条件下搅拌，制得溶胶液；步骤S4、将步骤S3中的溶胶液经干燥处理后研磨成粉体；步骤S5、将步骤S4中的粉体进行预热处理后，于还原气氛下煅烧处理，冷却、研磨，制得所述场致发光材料。
3.根据权利要求2所述的场致发光材料的制备方法，其特征在于，所述步骤Si，水与乙醇的体积比为1 1 1 5。
4.根据权利要求2所述的场致发光材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S2，所述柠檬酸与所述螯合溶液中所有金属离子的摩尔比为1 1 5 1;所述聚乙二醇的在所述螯合溶液中的浓度为0. 01 0. 10g/ml ；所述聚乙二醇的分子量为2000 20000。
5.根据权利要求2所述的场致发光材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3，所述表面处理过的M纳米粒子溶胶是采用如下步骤制得的步骤S31、将含M的盐溶液、助剂和还原剂搅拌混合并反应从而制得含M纳米粒子胶体；步骤S32、将表面处理剂加入到上述M纳米粒子胶体中，对M纳米粒子进行表面处理，得到表面处理过的所述M粒子溶胶。
6.根据权利要求5所述的场致发光材料的制备方法，其特征在于，所述助剂为聚乙烯吡咯烷酮，或柠檬酸钠；所述助剂在整个M粒子溶胶中的浓度为1.5X10_4g/ml 2. 1 X l(T3g/ml ；所述还原剂为硼氢化钠或水合阱；所述还原剂与M的摩尔比为1.2 1 4.8 1;所述表面处理剂为聚乙烯吡咯烷酮或十六烷基三甲基溴化铵。
7.根据权利要求2所述的场致发光材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S3，所述水浴温度为60 90°C，所述搅拌时间为2 14h。
8.根据权利要求2所述的场致发光材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，所述干燥处理的温度为80 150°C。
9.根据权利要求2所述的场致发光材料的制备方法，其特征在于，所述步骤S5中，所述预热处理的温度为300°C 600°C，所述预热处理的时间为2 几；所述煅烧处理的温度为700°C 1300°C，所述煅烧处理的时间为1 6h。
10.根据权利要求2或9所述的场致发光材料的制备方法，其特征在于，所述还原气氛为体积比为95 5或90 10的氮气和氢气的混合气还原气氛，或氢气还原气氛，或一氧化碳还原气氛。
全文摘要
本发明属于发光材料领域，其公开了一种场致发光材料及其制备方法；该场致发光材料通用化学式为N1-xR2O4:xLn，zM；；其中，N为Zn、Ca、Sr、Ba中的一种或二种；R为Al、Ga中的一种或两种；Ln为Tm3+、Tb3+、Eu3+、Sm3+、Ce3+、Dy3+中的一种或者两种；M为Ag、Au、Pt、Pd金属粒子中的一种或两种；0.0001≤x≤0.2，0＜z≤1×10-2。本发明一种场致发光材料，通过在通过引入金属粒子，利用金属表面产生的表面等离子体共振效应，可使发光强度可提高60％；同时制备操作简单，容易制备、无污染，易于控制，利于工业化生产。
文档编号C09K11/64GK102477293SQ201010554910
公开日2012年5月30日 申请日期2010年11月23日 优先权日2010年11月23日
发明者刘军, 周明杰, 马文波 申请人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技术有限公司