一种新型核壳荧光材料,涉及一种光电子发光材料。包括:内核为SiO
1.一种核壳荧光材料,其特征在于,该核壳荧光材料为球形的核壳结构,它包括:外层壳(1)为硅酸盐掺杂态的荧光材料,其掺杂稀土离子为Eu³⁺离子,内核(2)为SiO₂小球,外层壳(1)分子式为Zn₂SiO₄:xEu³⁺,其中x为掺杂稀土离子Eu³⁺所占摩尔比。
2.权利要求1所述核壳荧光材料的制备方法,其特征在于,制备步骤包括:步骤1,按正硅酸乙酯∶乙醇∶氨水∶去离子水的体积比为3.67∶24.43∶28∶1取料;步骤2,将按步骤1中体积比称取定量的正硅酸乙酯、乙醇、氨水和去离子水混合于500ml的三口烧瓶内,温度控制在25°C,搅拌24小时;步骤3,将SiO₂小球的悬浊液离心,洗涤直至中性,然后60°C干燥4h,得到SiO₂小球;步骤4,配制44.4ml乙醇和5.6ml去离子水混合液,添加稀硝酸调节PH值位于2-3之间;步骤5,按照掺杂稀土离子Eu³⁺所占摩尔比x称量乙酸铕、乙酸锌、柠檬酸和聚乙二醇,依次添加到步骤4的溶液中,加热至40°C,搅拌2h后形成透明溶胶;步骤6,取3g步骤3得到的SiO₂小球添加于步骤5所形成的溶胶中,搅拌3h后离心,离心速率为1000rpm,得到粘稠的固液混合物;步骤7,将步骤6得到的固液混合物在120°C干燥2h后得到白色粉末;步骤8,将白色粉末放入高温炉中在500°C温度下预退火3h,升温速率为1.5°C/min,再以2°C/min升温至1000°C,退火3h后得到样品Zn₂SiO₄:Eu³⁺@SiO₂。
3.根据权利要求2所述的核壳荧光材料的制备方法,其特征在于,所述掺杂稀土离子Eu³⁺所占摩尔比x的范围为0.01mol%≤x≤10mol%,聚乙二醇的分子量M=10000。技术领域
本发明涉及一种光电子发光材料及其制备方法。适用于半导体照明、白光LED、高分辨显示屏等领域。
背景技术
过去几年中,制备纳米,亚微米级的具有特定结构,光学和表面特性的核-壳结构的材料已经成为了材料领域的的研究热点,这是由于通过功能化颗粒的表面可以对材料的机械、电学、光学、磁学等各种性质进行调控。例如:通过功能化的壳可以改变颗粒的表面电荷、表面反应活性、增强颗粒稳定性、分散性。通过在颗粒表面的壳层可以使颗粒具有一定的光,电,催化特性。自从2005年M.Yu和林君等人制备了核壳结构以来,球形核壳材料便成为了研究发光材料的热点,这是由于球形核壳荧光粉具有如下特点:(1)具备高亮度阴极发光特性;(2)具有高分辨率;(3)具备低散射性质;(4)更容易包装等性质。本发明以SiO₂小球为模板,采用溶胶凝胶方法合成了红色荧光粉Zn₂SiO₄:Eu³⁺@SiO₂,在保留了荧光材料原有的发光性质之外,还使得荧光粉的形状为球形,其单分散性大大提高。因此此发光材料可应用于显示领域。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,使荧光粉均匀包覆在SiO₂小球模板上。本发明的技术方案:一种新型核壳荧光材料的制备方法,其制备方法的具体步骤:步骤1,按正硅酸乙酯∶乙醇∶氨水∶去离子水的体积比为3.67∶24.43∶28∶1取料;步骤2,将按步骤1中体积比称取定量的正硅酸乙酯、乙醇、氨水和去离子水混合于500ml的三口烧瓶内,温度控制在25°C,搅拌24小时;步骤3,将SiO₂小球的悬浊液离心,洗涤直至中性,然后60°C干燥4h,得到SiO₂小球;步骤4,配制44.4ml乙醇和5.6ml去离子水混合液,添加稀硝酸调节PH值位于2-3之间;步骤5,按照掺杂稀土离子Eu³⁺所占摩尔比x称量乙酸铕、乙酸锌、柠檬酸和聚乙二醇,依次添加到步骤4的溶液中,加热至40°C,搅拌2h后形成透明溶胶;步骤6,取3g步骤3得到的SiO₂小球添加于步骤5所形成的溶胶中,搅拌3h后离心,离心速率为1000rpm,得到粘稠的固液混合物;步骤7,将步骤6得到的固液混合物在120°C干燥2h后得到白色粉末;步骤8,将白色粉末放入高温炉中在500°C温度下预退火3h,升温速率为1.5°C/min,再以2°C/min升温至1000°C,退火3h后得到样品Zn₂SiO₄:Eu³⁺@SiO₂。上述核壳材料为球形的核壳结构,它包括外层壳和内核,外层壳为硅酸盐掺杂态的荧光材料,其掺杂稀土离子为Eu³⁺离子,分子式为Zn₂SiO₄:xEu³⁺,其中x为掺杂稀士离子Eu³⁺所占摩尔比,0.01mol%≤x≤10mol%。内核为SiO₂小球。本发明的有益效果:本发明提出了一种具有红光发射性质的核壳材料,将荧光粉与SiO₂小球模板有效结合在一起,而且也为其作为显示材料提供了一种核壳材料。
附图说明
图1是核壳荧光材料的结构示意图,图中1为壳层荧光材料Zn₂SiO₄:Eu³⁺,2为内核SiO₂小球。图2a为SiO₂的SEM图;图2b为SiO₂包覆荧光材料后样品Zn₂SiO₄:Eu³⁺@SiO₂的SEM图;图2c为SiO₂包覆荧光材料后样品Zn₂SiO₄:Eu³⁺@SiO₂的EDS图。图3a为SiO₂的高分辨TEM图;图3b为SiO₂包覆荧光材料后样品Zn₂SiO₄:Eu³⁺@SiO₂的高分辨TEM图。图4a为样品Zn₂SiO₄:Eu³⁺@SiO₂的激发光谱图;图4b为样品Zn₂SiO₄:Eu³⁺@SiO₂的发射光谱图。
具体实施方式
实施方式一步骤1,按正硅酸乙酯∶乙醇∶氨水∶去离子水的体积比为3.67∶24.43∶28∶1取料;步骤2,将按步骤1中体积比称取定量的正硅酸乙酯、乙醇、氨水和去离子水混合于500ml的三口烧瓶内,温度控制在25°C,搅拌24小时;步骤3,将SiO₂小球的悬浊液离心,洗涤直至中性,然后60°C干燥4h,得到SiO₂小球;步骤4,配制44.4ml乙醇和5.6ml去离子水混合液,添加稀硝酸调节PH值位于2-3之间;步骤5,按照掺杂稀土离子Eu³⁺所占摩尔比x=0.01mol%称取13.767g乙酸锌、0.0021g乙酸铕、26.3626g柠檬酸和20g聚乙二醇(M=10000)添加到步骤4的溶液中,加热至40°C,搅拌2h后形成透明溶胶;步骤6,取3g步骤3得到的SiO₂小球添加于步骤5所形成的溶胶中,搅拌3h后离心,离心速率为1000rpm,得到粘稠的固液混合物;步骤7,将步骤6得到的固液混合物在120°C干燥2h后得到白色粉末;步骤8,将白色粉末放入高温炉中在500°C温度下预退火3h,升温速率为1.5°C/min,再以2°C/min升温至1000°C,退火3h后得到样品Zn₂SiO₄:Eu³⁺@SiO₂。所得样品为核壳结构的球形荧光粉,外层壳(1)为荧光材料Zn₂SiO₄:Eu³⁺,分子式为Zn₂SiO₄:0.01mol%Eu³⁺,内核(2)为SiO₂小球,结构示意图如图1所示。内核SiO₂小球的形貌如图2a所示,包覆后样品Zn₂SiO₄:Eu³⁺@SiO₂的SEM和EDS分别如图2b和2c所示。由此可以看出,制备的荧光粉为球形,单分散,含有Zn、Si和O三种元素。实施方式二步骤1,按正硅酸乙酯∶乙醇∶氨水∶去离子水的体积比为3.67∶24.43∶28∶1取料;步骤2,将按步骤1中体积比称取定量的正硅酸乙酯、乙醇、氨水和去离子水混合于500ml的三口烧瓶内,温度控制在25°C,搅拌24小时;步骤3,将SiO₂小球的悬浊液离心,洗涤直至中性,然后60°C干燥4h,得到SiO₂小球;步骤4,配制44.4ml乙醇和5.6ml去离子水混合液,添加稀硝酸调节PH值位于2-3之间;步骤5,按照掺杂稀土离子Eu³⁺所占摩尔比x=5mol%称取13.767g乙酸锌、1.0856g乙酸铕、27.7468g柠檬酸和20g聚乙二醇(M=10000)添加到步骤4的溶液中,加热至40°C,搅拌2h后形成透明溶胶;步骤6,取3g步骤3得到的SiO₂小球添加于步骤5所形成的溶胶中,搅拌3h后离心,离心速率为1000rpm,得到粘稠的固液混合物;步骤7,将步骤6得到的固液混合物在120°C干燥2h后得到白色粉末;步骤8,将白色粉末放入高温炉中在500°C温度下预退火3h,升温速率为1.5°C/min,再以2°C/min升温至1000°C,退火3h后得到样品Zn₂SiO₄:Eu³⁺@SiO₂。所得样品为核壳结构的球形荧光粉,外层壳为荧光材料Zn₂SiO₄:Eu³⁺,内核为SiO₂小球,其中壳材所用荧光材料分子式为Zn₂SiO₄:5mol%Eu³⁺。内核SiO₂的高分辨TEM如图3a所示,图3b为SiO₂包覆荧光材料后样品Zn₂SiO₄:Eu³⁺@SiO₂的高分辨TEM图。由图3b可以看出,包覆厚度为14nm左右;因为硅酸锌晶体101方向的晶格间距为0.73nm,与图3b中d₁₀₁相等,由此可以证实,壳材所用荧光材料为Zn₂SiO₄。实施方式三步骤1,按正硅酸乙酯∶乙醇∶氨水∶去离子水的体积比为3.67∶24.43∶28∶1取料;步骤2,将按步骤1中体积比称取定量的正硅酸乙酯、乙醇、氨水和去离子水混合于500ml的三口烧瓶内,温度控制在25°C,搅拌24小时;步骤3,将SiO₂小球的悬浊液离心,洗涤直至中性,然后60°C干燥4h,得到SiO₂小球;步骤4,配制44.4ml乙醇和5.6ml去离子水混合液,添加稀硝酸调节PH值位于2-3之间;步骤5,按照掺杂稀土离子Eu³⁺所占摩尔比x=10mol%称取13.767g乙酸锌、2.2925g乙酸铕、29.2889g柠檬酸和20g聚乙二醇(M=10000)添加到步骤4的溶液中,加热至40°C,搅拌2h后形成透明溶胶;步骤6,取3g步骤3得到的SiO₂小球添加于步骤5所形成的溶胶中,搅拌3h后离心,离心速率为1000rpm,得到粘稠的固液混合物;步骤7,将步骤六得到的固液混合物在120°C干燥2h后得到白色粉末;步骤8,将白色粉末放入高温炉中在500°C温度下预退火3h,升温速率为1.5°C/min,再以2°C/min升温至1000°C,退火3h后得到样品Zn₂SiO₄:Eu³⁺@SiO₂。所得样品为核壳结构的球形荧光粉,外层壳为荧光材料Zn₂SiO₄:Eu³⁺,内核为SiO₂小球,其中壳材所用荧光材料分子式为Zn₂SiO₄:10mol%Eu³⁺。样品Zn₂SiO₄:Eu³⁺@SiO₂激发和发射示意图如图4a、4b所示,由图4b可以看出,样品Zn₂SiO₄:Eu³⁺@SiO₂发射出强烈的红光。