纳米粉体及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及先进粉体合成技术领域，涉及一种采用熔盐法制备稀土掺杂0相 31^104粉体的制备方法，更确切地说涉及一种以高比表面的介孔结构Si0 2粉体为Si源， 以NaCl-KCl混合物为熔盐体系，以NaN03为反应催化剂，在低的煅烧温度下制备纯0相 Sr 2Si04纳米粉体的方法。
【背景技术】
[0002] 白光LED作为一种新型的绿色照明器件以其节能、环保、高效等优点已在道路与 景观照明、平板显示等领域发挥重要作用，其取代白炽灯成为下一代照明光源已逐步变为 现实。目前，基于荧光粉光转换产生白光的方案以其工艺简单、效率高等特点仍是目前应用 和研宄的主流。目前商业化白光LED多是采用蓝光芯片搭配￥#1 5012:&3+(￥46:(^3+)黄色 荧光粉（日本科学家中村修二因发明了该荧光粉而获得2014年诺贝尔奖），该方案尽管展 现出高发光效率和化学稳定性，但其红区发射欠缺造成器件显色指数偏低，且存在专利保 护。因此，各类新型的荧光材料体系获得了广泛研宄。其中，稀土（尤其是Eu、Dy等）掺 杂的正硅酸锶Sr 2Si04M料体系获得较多关注。硅酸盐基质材料具有较高的化学稳定性和 热稳定性，还具有较强的耐紫外辐射能力，并在封装树脂中具有较强的耐久性，Eu2+掺杂的 M2Si04(M = Sr，Ca，Ba)体系目前也已经获得了初步的商业化应用，该基质材料已成为重要 的发光基质材料。
[0003] 然而，该基质材料存在两种晶相，a ' -Sr2SiO# e -Sr 2Si04，且众多的文献资料研 宄表明，掺入到两种晶相格位的稀土离子往往具有相异的发光性能，比如发光波长、发射峰 半高宽、发射强度及相应的激发性能。基于此，不同稀土离子掺杂的不同物相的Sr 2Si04& 光粉体有着不同的应用潜力和领域。其中，0相Sr2Si0 4粉体因配位多面体及晶体场效应 等对Eu3+、Tb3+等离子相比于a '相Sr2Si04具有更高的发光强度及激发波长匹配等优势。
[0004] 目前，制备稀土掺杂Sr2SiO^酸盐粉体材料的主要方法为固相法，原料为SrCO 3、 Si02和稀土氧化物，其煅烧温度在1100-1300°c，且合成粉体的物相组成通常0和a '共 存，且往往含有SrSi03杂相，很难通过直接优化煅烧温度制度来获得纯相-Sr 2Si04粉体。 而众所周知，物相种类特别是杂质含量将对发光材料的发光强度、转换效率有重要影响，制 备纯0相31^10 4粉体至关重要。
[0005] 目前，文献l(JAlloyc〇mpd，512(2012)5-ll)通过优化固相反应中助熔剂NH4C1 的加入量获得了纯的0相粉体（如在1.〇wt%NH4C1助熔剂，1000°C下保温4h的情况下 获得了 Dy3+掺杂纯0-Sr2Si04粉体）；文献2(JEuropeanCeramSoc, 11(1993)291-298) 在1400 °C的高温下形成了主相13 _Sr2Si04粉体，但并不是单相；文献3(JRare Earth，26(2008)421-424)在尝试制备不同掺杂离子浓度时也获得了纯度较高的0相粉体 (如当Eu浓度x<0.005时，粉体主相为0相，但当浓度增大至x>0.01时粉体组成为a' 相）。
[0006] 在以上文献中，大多数得到的粉体中虽然其主相为0相，但其中却含有相当量的 a '相，且需要高达1300甚至1400°C的煅烧温度；在额外加入助熔剂时，通过助熔剂来形成 适量液相，以液相扩散的方式来降低煅烧温度，优化烧结过程，但高温下形成的氯硅酸盐反 应副产物，并不能通过简单的水洗过程从发光粉体中移除。在采用不同掺杂离子浓度取代 时，0 _Sr2Si04粉体均不能定向合成，更是无法系统研宄不同离子种类及浓度在该物相中的 发光性能。使上述制备方法和条件受到巨大限制。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的在于提供一种采用熔盐法来制备稀土掺杂0相Sr2Si04纳米粉体的 方法，该方法以高纯（99. 99 %及以上）高比表面介孔结构Si02粉体为Si原料，以NaCl-KCl 混合物为熔盐体系，以NaN0 3为反应催化剂，在较低的煅烧温度下（仅为750~800°C )即 可获得物相组成为纯0相的纳米颗粒粉体。
[0008] 本发明提出的一种稀土掺杂0相Sr2Si04m米粉体的熔盐制备方法是一种采用 似(：1-1((：1混合物为熔盐体系，以高纯（99.99%及以上）高比表面介孔结构510 2粉体为51 原料；在较低的温度下，熔盐体系熔融，在570°C附近也已熔的Sr(N03) 2形成的Sr2+、(T等离 子在该液态介质中以极高的扩散速率扩散到高比表面的介孔结构Si0 2粉体上，较大的接触 比表面和较短的热扩散距离，导致晶相的快速成核与生长；同时，熔盐体系在反应后可以简 单地采用水洗便可清除。因此，该方法是一种在较低的煅烧温度和较短保温时间下制备高 纯、单相晶体粉末的简单、经济、高效制备方法。但在该方法中，目标晶相的形成种类受熔盐 反应中熔盐体系种类与组成、反应温度与时间，熔盐添加量等众多因素的重大影响。与此同 时，加入其中的反应催化剂以其高反应活性与Si形成反应中间物，大大降低物相形成的势 皇，但其催化剂类型及添加量对形成物相的种类也起着重大作用。
[0009] 本发明采用如下技术方案：
[0010] 本发明的稀土掺杂e相Sr2Si04m米粉体满足下式所示的硅酸锶组分：
[0011] (Sr1_xREx)2Si0 4
[0012] 式中RE为稀土元素中的一种，0. 00K x < 0. 05。
[0013] RE为镨、钐、铕、铽或镝中的一种。
[0014] 所述稀土掺杂Sr2Si04粉体的物相组成为纯|3相，颗粒平均尺寸为40~80nm。
[0015] 本发明的稀土掺杂0相Sr2Si04纳米粉体的熔盐制备方法，具体步骤如下：
[0016] (1)原料选取：Sr原料选用分析纯Sr(N03)2粉体；RE原料选用高纯氧化物RE203 粉体，其纯度是99. 99%及以上；Si原料选用高纯高比表面介孔结构Si02粉体，其纯度是 99. 99%及以上；熔盐种类选用分析纯NaCl-KCl混合物；分析纯似勵3为反应催化剂；
[0017] ⑵称量与球磨：按（Sri_xREx) 2Si04组成所需的原料摩尔比称量原料粉体，加入 NaCl-KCl熔盐、NaN03催化剂，并加入溶剂无水乙醇配置浆料；在行星式球磨机上球磨混合 2~4小时，球磨机转速为100~200r/min ;
[0018] (3)烘干与煅烧：将球磨混合后粉体置于60~80°C烘箱8~12小时烘干溶剂，再 置于玛瑙研钵中研磨10~20分钟，最后放入马弗炉中进行高温煅烧，温度为750~800°C， 保温时间4~8小时；
[0019] (4)清洗与烘干：待煅烧粉体自然冷却至室温后取出，置于去离子水中搅拌清洗， 使熔盐溶于去