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1、(10)申请公布号 CN 102911667 A (43)申请公布日 2013.02.06 CN 102911667 A *CN102911667A* (21)申请号 201210327666.9 (22)申请日 2012.09.06 C09K 11/78(2006.01) (71)申请人 陕西科技大学 地址 710021 陕西省西安市未央区大学园 1 号 (72)发明人 樊国栋 赵琪 张昭 程蝉 (74)专利代理机构 西安通大专利代理有限责任 公司 61200 代理人 陆万寿 (54) 发明名称 掺杂两种稀土元素Eu3+和Re的Sr2CeO4 发光 材料的合成方法 (57) 摘要 一种掺杂两。
2、种稀土元素 Eu3+和 Re 的 Sr2CeO4 发光材料的合成方法， 以硝酸锶、 硝酸铈为原料， 以硼酸做助溶剂， 以尿素作还原剂， 以 Eu2O3作激 活剂， Re 作助激活剂通过燃烧反应制备得到的。 其晶粒尺寸为 14.832nm， 属于纳米尺度的发光 材料。最大激发波长为 293nm， 最大发射波长为 465nm。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 3 页 1/1 页 2 1. 一种掺杂两种稀土元素 Eu3+和 Re 的 Sr2CeO4发光材料的。
3、合成方法， 其特征在于 ： 1） 首先， 将Eu2O3和Re的氧化物分别溶于硝酸中制成Eu和Re离子浓度分别为0.1mol/ L 的 Eu 的硝酸和 Re 的硝酸溶液 ； 2） 其次， 按化学组成 Sr2Eu0.01RexCeO4将 Ce(NO3)3、 Sr2(NO3)2、 Eu 的硝酸溶液和 Re 的硝 酸溶液混合制成混合溶液 A， 其中 0.001 X 0.02 ； 3） 然后， 向混合溶液 A 中加入尿素和硼酸得混合溶液 B， 其中硝酸锶与硝酸铈、 硼酸、 尿 素的摩尔比为 2 ： 1 ：（0.01 0.1） ：（1 10） ； 4） 将混合溶液B的放在马弗炉中于500650中反应3-5。
4、分钟， 然后在7001200 烧结， 冷却研细得掺杂两种稀土元素 Eu3+和 Re 的 Sr2CeO4发光材料。 2. 根据权利要求 1 所述的掺杂两种稀土元素 Eu3+和 Re 的 Sr2CeO4发光材料的合成方 法， 其特征在于 ： 所述的 Re 为 Pr、 Tb、 Er、 Ho、 Gd、 Tm 或 Sm。 权 利 要 求 书 CN 102911667 A 2 1/5 页 3 掺杂两种稀土元素 Eu3+和 Re 的 Sr2CeO4发光材料的合成方 法 技术领域 0001 本发明涉及一种发光材料的合成方法， 具体涉及一种掺杂两种稀土元素 Eu3+和 Re 的 Sr2CeO4发光材料的合成方法。
5、。 背景技术 0002 随着经济的高速发展， 人们对环保的意识愈来愈重视， 因而环保、 节能的绿色材料 也越来越受到人们的关注， 而 Sr2CeO4新型发光材料就是一种储能、 节能的光致发光 “绿色” 材料， 室温下经紫外、 X 射线或阴极射线激发能够产生较高的发光效率， 具有指示照明和装 饰照明的作用， 有非常广泛的应用前景。 0003 传统硫化物发光体在空气中容易被氧化、 化学稳定性差、 亮度低， 在应用中受到很 大限制， 已逐步被淘汰。近年来， Sr2CeO4新型发光材料因其发光效率高、 亮度高、 稳定性强 被人们广泛研究。 0004 目前， 合成 Sr2CeO4： Eu3+的方法很多，。
6、 主要有 ： 高温固相法、 溶胶 - 凝胶法、 化学沉 淀法、 燃烧法。但前三者在制备过程中， 步骤繁琐、 持续时间较长， 而燃烧法需要时间短， 不仅节约大量的能源， 反应速度快、 效率高、 纯度高， 而且反应温度低， 所以其不仅具有溶 胶 - 凝胶等方法的优点， 而且既安全又迅速。同时， 在反应体系中加入助溶剂 H3BO3， 其作用 是降低各组分的熔点和反应温度， 使体系反应充分混合， 促使激活剂和共激活剂在熔融状 态下进入晶格形成发光中心和陷阱能级， 增加发光强度和延长发光时间。 发明内容 0005 本发明的目的在于提供一种掺杂两种稀土元素Eu3+和Re的Sr2CeO4发光材料的合 成方法。
7、。 0006 为达到上述目的， 本发明采用的技术方案是 ： 0007 1） 首先， 将 Eu2O3和 Re 的氧化物分别溶于硝酸中制成 Eu 和 Re 离子浓度分别为 0.1mol/L 的 Eu 的硝酸和 Re 的硝酸溶液 ； 0008 2） 其次， 按化学组成 Sr2Eu0.01RexCeO4将 Ce(NO3)3、 Sr2(NO3)2、 Eu 的硝酸溶液和 Re 的硝酸溶液混合制成混合溶液 A， 其中 0.001 X 0.02 ； 0009 3） 然后， 向混合溶液 A 中加入尿素和硼酸得混合溶液 B， 其中硝酸锶与硝酸铈、 硼 酸、 尿素的摩尔比为 2 ： 1 ：（0.01 0.1） ：（。
8、1 10） ； 0010 4） 将混合溶液 B 的放在马弗炉中于 500 650中反应 3-5 分钟， 然后在 700 1200烧结， 冷却研细得掺杂两种稀土元素 Eu3+和 Re 的 Sr2CeO4发光材料。 0011 本发明的 Re 为 Pr、 Tb、 Er、 Ho、 Gd、 Tm 或 Sm。 0012 本发明以硝酸锶、 硝酸铈为原料， 以硼酸做助溶剂， 以尿素作还原剂， 以 Eu2O3作激 活剂， Re 作助激活剂通过燃烧反应制备得到的。其晶粒尺寸为 14.832nm， 属于纳米尺度的 发光材料。最大激发波长为 293nm， 最大发射波长为 465nm。 说 明 书 CN 1029116。
9、67 A 3 2/5 页 4 0013 本发明采用燃烧法在较短的时间内制备得到 Sr2CeO4新型发光材料， 制备出粒径 均匀， 发光性能优异的发光材料。 0014 与掺杂单一稀土元素相比， 本发明具有以下特点 ： 0015 （1） 发光效率高、 亮度高、 稳定性强。 0016 （2） 发光衰减速度最慢， 寿命最长。 0017 （3） 产品粒径小， 分布均匀。 附图说明 0018 图 1， 图 2 为本发明产物的 XRD 图， Pr3+的掺杂量分别为 (a)0 ； (b)0.3% ； (c)0.6% ； (d)1% ； (e)1.2%。与标准卡片对比， 产物为斜方晶系 Sr2CeO4。 001。
10、9 图 3 为本发明产物的 SEM 图， 其中 （a） 为未掺杂 Pr3+的样品，（b） 为掺杂 Pr3+的样 品。产物 Sr2CeO4： Eu3+， Re 比 Sr2CeO4： Eu3+颗粒小， 大小均匀。 0020 图 4， 图 5 为本发明产物的激发光谱和发射光谱图，（a） 为掺杂 Pr3+的样品，（b） 为 未掺杂 Pr3+的样品。其最大激发波长为 293nm， 最大发射波长为 465nm。 0021 图 6 为本发明产物的发光强度的时间衰减曲线。 （a） 为掺杂 Pr3+的样品，（b） 为掺 未杂 Pr3+的样品， 前 100s 为快速衰减过程， 之后为慢衰减过程。 具体实施方式 0。
11、022 实施例 1 ： 0023 1） 首先， 将 Eu2O3和 Pr4O7分别溶于硝酸中制成 Eu 和 Pr 离子浓度分别为 0.1mol/ L 的 Eu 的硝酸和 Re 的硝酸溶液 ； 0024 2） 其次， 按化学组成 Sr2Eu0.01RexCeO4将 Ce(NO3)3、 Sr2(NO3)2、 Eu 的硝酸溶液和 Re 的硝酸溶液混合制成混合溶液 A， 其中 X 0.003 ； 0025 3） 然后， 向混合溶液 A 中加入尿素和硼酸得混合溶液 B， 其中硝酸锶与硝酸铈、 硼 酸、 尿素的摩尔比为 2 ： 1 ： 0.01 ： 1 ； 0026 4） 将混合溶液 B 的放在马弗炉中于 。
12、500中反应 3-5 分钟， 然后在 700烧结， 冷 却研细得掺杂两种稀土元素 Eu3+和 Re 的 Sr2CeO4发光材料。 0027 实施例 2 ： 0028 1） 首先， 将 Eu2O3和 Pr4O7分别溶于硝酸中制成 Eu 和 Pr 离子浓度分别为 0.1mol/ L 的 Eu 的硝酸和 Re 的硝酸溶液 ； 0029 2） 其次， 按化学组成 Sr2Eu0.01RexCeO4将 Ce(NO3)3、 Sr2(NO3)2、 Eu 的硝酸溶液和 Re 的硝酸溶液混合制成混合溶液 A， 其中 X 0.006 ； 0030 3） 然后， 向混合溶液 A 中加入尿素和硼酸得混合溶液 B， 其中。
13、硝酸锶与硝酸铈、 硼 酸、 尿素的摩尔比为 2 ： 1 ： 0.05 ： 6 ； 0031 4） 将混合溶液 B 的放在马弗炉中于 600中反应 3-5 分钟， 然后在 800烧结， 冷 却研细得掺杂两种稀土元素 Eu3+和 Re 的 Sr2CeO4发光材料。 0032 实施例 3 ： 0033 1） 首先， 将 Eu2O3和 Pr4O7分别溶于硝酸中制成 Eu 和 Pr 离子浓度分别为 0.1mol/ L 的 Eu 的硝酸和 Re 的硝酸溶液 ； 说 明 书 CN 102911667 A 4 3/5 页 5 0034 2） 其次， 按化学组成 Sr2Eu0.01RexCeO4将 Ce(NO3。
14、)3、 Sr2(NO3)2、 Eu 的硝酸溶液和 Re 的硝酸溶液混合制成混合溶液 A， 其中 X 0.01 ； 0035 3） 然后， 向混合溶液 A 中加入尿素和硼酸得混合溶液 B， 其中硝酸锶与硝酸铈、 硼 酸、 尿素的摩尔比为 2 ： 1 ： 0.08 ： 8 ； 0036 4） 将混合溶液 B 的放在马弗炉中于 500中反应 3-5 分钟， 然后在 900烧结， 冷 却研细得掺杂两种稀土元素 Eu3+和 Re 的 Sr2CeO4发光材料。 0037 实施例 4 ： 0038 1） 首先， 将 Eu2O3和 Pr4O7分别溶于硝酸中制成 Eu 和 Pr 离子浓度分别为 0.1mol/ 。
15、L 的 Eu 的硝酸和 Re 的硝酸溶液 ； 0039 2） 其次， 按化学组成 Sr2Eu0.01RexCeO4将 Ce(NO3)3、 Sr2(NO3)2、 Eu 的硝酸溶液和 Re 的硝酸溶液混合制成混合溶液 A， 其中 X 0.012 ； 0040 3） 然后， 向混合溶液 A 中加入尿素和硼酸得混合溶液 B， 其中硝酸锶与硝酸铈、 硼 酸、 尿素的摩尔比为 2 ： 1 ： 0.03 ： 5 ； 0041 4） 将混合溶液 B 的放在马弗炉中于 520中反应 3-5 分钟， 然后在 1000烧结， 冷 却研细得掺杂两种稀土元素 Eu3+和 Re 的 Sr2CeO4发光材料。 0042 实。
16、施例 5 ： 0043 1） 首先， 将 Eu2O3和 Pr4O7分别溶于硝酸中制成 Eu 和 Pr 离子浓度分别为 0.1mol/ L 的 Eu 的硝酸和 Re 的硝酸溶液 ； 0044 2） 其次， 按化学组成 Sr2Eu0.01RexCeO4将 Ce(NO3)3、 Sr2(NO3)2、 Eu 的硝酸溶液和 Re 的硝酸溶液混合制成混合溶液 A， 其中 X 0.001 ； 0045 3） 然后， 向混合溶液 A 中加入尿素和硼酸得混合溶液 B， 其中硝酸锶与硝酸铈、 硼 酸、 尿素的摩尔比为 2 ： 1 ： 0.06 ： 3 ； 0046 4） 将混合溶液 B 的放在马弗炉中于 580中反。
17、应 3-5 分钟， 然后在 1100烧结， 冷 却研细得掺杂两种稀土元素 Eu3+和 Re 的 Sr2CeO4发光材料。 0047 图 1 为掺杂不同量 Pr3+条件下制备的样品的 XRD 图谱， a 为未掺杂 Pr3+样品的 XRD 图， 样品的主晶相为斜方晶系Sr2CeO4， 其中还有部分斜方晶系SrCeO3和斜方晶系SrO杂项。 随着 Pr3+掺杂量增加， 样品中的 Sr2CeO4相衍射峰逐渐增强， 杂质 SrCeO3相和 SrO 相衍射 峰逐渐减小。当掺杂量为 1% 时， 杂质相衍射峰消失， 继续增加 Pr3+的量时， 又出现了杂质 SrCeO3相衍射峰， 由此说明适量的掺杂可制备出纯。
18、度较高 Sr2CeO4， 少量或过量掺杂均会导 致杂质相的产生。 0048 图2为不同温度下制备的样品XRD谱图， 由图2可见700制备的样品的主晶相为 斜方晶系 Sr2CeO4类似结构， 其中还有部分斜方晶系 SrCeO3和斜方晶系 SrO 杂项。随着温 度升高， 样品中的 Sr2CeO4相衍射峰强度逐渐增强， 杂质 SrCeO3和 SrO 相衍射峰强度大体趋 势是逐渐减小。温度升至 1000时， 杂质 SrCeO3和 SrO 相衍射峰消失， 当温度升至 1100 时， 又出现了 SrCeO3杂相衍射峰， 由此可见， 1000焙烧条件时， 制备的斜方相 Sr2CeO4纯度 较高。 0049 。
19、图 3 为 Pr3+掺杂前后样品 SEM 照片， 由图可见， Pr3+的加入对形成结晶度良好的单 一相结构的固溶体是有利的， 单一相固溶体的形成有利于改善材料的发光性能。 0050 图 4 和图 5 分别 1000焙烧条件下制备的样品在常温下的激发和发射光谱图， 由 说 明 书 CN 102911667 A 5 4/5 页 6 图可以看出， 掺杂Pr3+后样品的发光强度明显增强， 说明掺杂Pr3+能有效的提高样品发光强 度。 0051 图 6 中 a， b 曲线是在 1000焙烧条件下制备的掺杂 Pr3+前后样品相对发光强度 随时间衰减曲线。 由图可见当掺杂Pr3+时样品的发光强度衰减明显比未。
20、掺杂Pr3+时的样品 衰减速度慢， 亮度明显增强。 0052 实施例 6 ： 0053 1） 首先， 将 Eu2O3和 Tb4O7分别溶于硝酸中制成 Eu 和 Tb 离子浓度分别为 0.1mol/ L 的 Eu 的硝酸和 Re 的硝酸溶液 ； 0054 2） 其次， 按化学组成 Sr2Eu0.01RexCeO4将 Ce(NO3)3、 Sr2(NO3)2、 Eu 的硝酸溶液和 Re 的硝酸溶液混合制成混合溶液 A， 其中 X 0.015 ； 0055 3） 然后， 向混合溶液 A 中加入尿素和硼酸得混合溶液 B， 其中硝酸锶与硝酸铈、 硼 酸、 尿素的摩尔比为 2 ： 1 ： 0.04 ： 7 。
21、； 0056 4） 将混合溶液 B 的放在马弗炉中于 630中反应 3-5 分钟， 然后在 850烧结， 冷 却研细得掺杂两种稀土元素 Eu3+和 Re 的 Sr2CeO4发光材料。 0057 实施例 7 ： 0058 1） 首先， 将 Eu2O3和 Er2O3分别溶于硝酸中制成 Eu 和 Er 离子浓度分别为 0.1mol/ L 的 Eu 的硝酸和 Re 的硝酸溶液 ； 0059 2） 其次， 按化学组成 Sr2Eu0.01RexCeO4将 Ce(NO3)3、 Sr2(NO3)2、 Eu 的硝酸溶液和 Re 的硝酸溶液混合制成混合溶液 A， 其中 X 0.02 ； 0060 3） 然后， 向。
22、混合溶液 A 中加入尿素和硼酸得混合溶液 B， 其中硝酸锶与硝酸铈、 硼 酸、 尿素的摩尔比为 2 ： 1 ： 0.09 ： 4 ； 0061 4） 将混合溶液 B 的放在马弗炉中于 650中反应 3-5 分钟， 然后在 950烧结， 冷 却研细得掺杂两种稀土元素 Eu3+和 Re 的 Sr2CeO4发光材料。 0062 实施例 8 ： 0063 1） 首先， 将 Eu2O3和 Gd2O3分别溶于硝酸中制成 Eu 和 Gd 离子浓度分别为 0.1mol/ L 的 Eu 的硝酸和 Re 的硝酸溶液 ； 0064 2） 其次， 按化学组成 Sr2Eu0.01RexCeO4将 Ce(NO3)3、 S。
23、r2(NO3)2、 Eu 的硝酸溶液和 Re 的硝酸溶液混合制成混合溶液 A， 其中 X 0.008 ； 0065 3） 然后， 向混合溶液 A 中加入尿素和硼酸得混合溶液 B， 其中硝酸锶与硝酸铈、 硼 酸、 尿素的摩尔比为 2 ： 1 ： 0.1 ： 9 ； 0066 4） 将混合溶液 B 的放在马弗炉中于 560中反应 3-5 分钟， 然后在 1050烧结， 冷 却研细得掺杂两种稀土元素 Eu3+和 Re 的 Sr2CeO4发光材料。 0067 实施例 9 ： 0068 1） 首先， 将 Eu2O3和 Sm2O3分别溶于硝酸中制成 Eu 和 Sm 离子浓度分别为 0.1mol/ L 的 。
24、Eu 的硝酸和 Re 的硝酸溶液 ； 0069 2） 其次， 按化学组成 Sr2Eu0.01RexCeO4将 Ce(NO3)3、 Sr2(NO3)2、 Eu 的硝酸溶液和 Re 的硝酸溶液混合制成混合溶液 A， 其中 X 0.018 ； 0070 3） 然后， 向混合溶液 A 中加入尿素和硼酸得混合溶液 B， 其中硝酸锶与硝酸铈、 硼 酸、 尿素的摩尔比为 2 ： 1 ： 0.02 ： 10 ； 说 明 书 CN 102911667 A 6 5/5 页 7 0071 4） 将混合溶液 B 的放在马弗炉中于 610中反应 3-5 分钟， 然后在 1200烧结， 冷 却研细得掺杂两种稀土元素 Eu3+和 Re 的 Sr2CeO4发光材料。 说 明 书 CN 102911667 A 7 1/3 页 8 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102911667 A 8 2/3 页 9 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 102911667 A 9 3/3 页 10 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 102911667 A 10 。