專利名稱：一種發光可調控的銪離子摻雜硅基介孔材料的制備方法
技術領域：
本發明屬于稀土發光材料技術領域、具體涉及一種發光可調控的銪離子摻雜硅基介孔 材料的制備方法。
技術背景自1973年世界發生能源危機以來，各國紛紛致力于研制節能發光材料，于是利用稀 土三基色熒光材料制作熒光燈的研究應運而生。1979年荷蘭菲利浦公司首先研制成功，隨 后投放市場，從此，各種品種規格的稀土三基色熒光燈先后問世。隨著人類生活水平的不 斷提高，彩電已開始向大屏幕和高清晰度方向發展。稀土熒光粉在這些方面顯示自己十分 優越的性能，從而為人類實現彩電的大屏幕化和高清晰度提供了理想的發光材料。稀土熒光材料與相應的非稀土熒光材料相比，其發光效率及光色等性能都更勝一籌。 因此近幾年稀土熒光材料的用途越來越廣泛，年用量增長較快。稀土發光材料科學是一個 交叉學科，它涉及物理、化學化工、材料科學、信息顯示、照明工程及光電子等科技。小 小熒光粉的水平也能體現綜合實力。發光材料研發和應用帶動相關科技和產業化發展，產 生顯著經濟和社會效益。稀土發光材料的研發、生產和應用并帶動了相關科技和產業化發展，目前己涉及主要 的應用領域和范圍有信息顯示，人類醫療保健，照明光源，高能粒子探測和記錄，光電 子通信，農業，軍事，納米材料。稀土熒光材料未來的技術發展趨勢是開發各種不同規格的熒光材料。包括稀土單色熒光粉、混合熒光粉、雙峰及多峰波長熒光粉。影響稀土熒光粉發光性能的因素除化學指標外還有物性指標，如料度大小和分布、結晶性、分散性、密度等。發明內容本發明的目的在于提供一種發光可調控的銪離子摻雜硅基介孔材料的制備方法。本發明提出的發光可調控的銪離子摻雜硅基介孔材料的制備方法，具體步驟如下(1)原料配比取模板劑聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物(標記為P123)、水和HC1溶液，在50-8(TC溫度下攪拌直至形成澄清透明的溶液，接著向其中 加入硅垸偶聯劑3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅垸(CH2CH2CH20(CH2)3Si(OCH3)3)，同時摻雜Eu(N03)3'6H20，在室溫下攪拌18小時至30小時，使其充分反應；其中，聚 氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物、水和HCl溶液三者的質量比為l:(7 8):(2 2.5)，聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物與硅垸偶聯劑的質量比為1:0.0206;(2)水熱合成反應將步驟(1)所得的膠狀液體裝入聚四氟乙烯反應釜中，在 90-110'C條件下晶化24小時至54小時；(3)過濾、洗滌、焙燒將步驟(2)所得產物在530-580'C溫度下焙燒4-6小 時，完全去除模板劑P123，即得得需產物。本發明中，步驟(l)中Eu(N03)3'6H20的加入量為聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌 段共聚物質量的1%-10%。本發明中，步驟(3)中所述洗滌采用純水反復洗滌(一般為3-6次)。 本發明的發明人在合成稀土發光材料領域進行了廣泛深入的研究，結果發現在使 用3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅垸(CH2CH2CH20(CH2)3Si(OCH3)3)作為硅源合成 的介孔材料作為基質時，對于摻雜稀土離子濃度的改變可以調控最終材料的發光性 能。本發明正是基于這一發現得以完成。本發明中，步驟(1)涉及原料P123的溶解，其溫度在50。C至80°C，優選70 °C，溫度太低不利于P123的溶解，溫度過高破壞P123的結構。水解縮聚的時間在18 至30小時，時間長有利于更加充分地水解縮聚。優選時間為24小時。本發明中，步驟(2)涉及晶化的溫度和時間。晶化溫度在100±10°C，優選IOO °C 。時間在24至54小時，優選48小時。本發明中，步驟(3)涉及所得固體的純水洗滌。洗滌的目的是為了除去酸根及 其它雜質。純水洗滌應反復多次進行。本發明中，步驟(4)涉及步驟(3)所得產物的焙燒溫度和時間。焙燒溫度選 擇550。C左右，目的是除去模板劑P123和硅源中多余的有機組分。溫度不宜過高，溫 度過高造成介孔結構的對塌。時間在4到6小時，優選為5小時。由本發明方法生產的稀土發光材料采用一種新型的硅基介孔材料作為基質，在 其中摻雜不同比例的稀土銪離子，得到的發光材料在引入稀根據銪離子濃度的不同呈 現出不同的發光性能，隨著銪離子含量的增加，表現出從藍光到白光到紅光的變化。 最后，本發明方法的可操作性強，重現性好，且所得產品質量穩定。


圖1是本發明實施例3所得發光材料的小角X射線衍射光譜圖； 圖2是本發明實施例3所得發光材料的氮氣吸脫附曲線。圖3是本發明實施例2、 3、 5所得發光材料的發射光譜比較。 圖4是本發明實施例3所得發光材料的掃描電鏡圖。
具體實施方式
下面通過實施例進一步說明本發明，但本發明的保護范圍并不受限于這些實施例。實施例1分別稱取lg P123加入7.5 g水和30 g 2 molL"的HC1,在70°C的條件下攪拌使 P123完全溶解直至形成澄清透明的溶液。加入3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅垸 (CH2CH2CH20(CH2)3Si(OCH3)3)，同時加入0.092 g Eu(N03)3'6H20，在室溫下攪拌25小 時，使其充分反應。得到白色的懸濁液。把得到的懸濁液轉移到聚四氟乙烯反應釜中，在 IO(TC條件下反應44小時，使其晶化。冷卻后用純水反復洗滌得到的棕黃色膠狀物質， 使其達到中性。最后把得到的棕黃色物質在55(TC下焙燒5小時，去除模板劑P123。 得到的白色粉末即為摻雜銪離子1%的發光材料。 實施例2分別稱取1 g P123加入7.5 g水和30 g 2 molL—1的HC1,在5(TC的條件下攪拌使 P123完全溶解直至形成澄清透明的溶液。加入3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅垸 (CH2CH2CH20(CH2)3Si(OCH3)3)，同時加入0.184 g Eu(N03)3'6H20，在室溫下攪拌30小 時，使其充分反應。得到白色的懸濁液。把得到的懸濁液轉移到聚四氟乙烯反應釜中，在 卯'C條件下反應54小時，使其晶化。冷卻后用純水反復洗滌得到的棕黃色膠狀物質， 使其達到中性。最后把得到的棕黃色物質在53(TC下焙燒6小時，去除模板劑P123。 得到的白色粉末即為摻雜銪離子2%的發光材料。 實施例3分別稱取1 g P123加入7.5 g水和30 g 2 molL"的HC1,在80'C的條件下攪拌使 P123完全溶解直至形成澄清透明的溶液。加入3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅垸 (CH2CH2CH20(CH2)3Si(OCH3)3)，同時加入0.460 g Eu(N03)3'6H20，在室溫下攪拌18小 時，使其充分反應。得到白色的懸濁液。把得到的懸濁液轉移到聚四氟乙烯反應釜中，在 11(TC條件下反應24小時，使其晶化。冷卻后用純水反復洗滌得到的棕黃色膠狀物質， 使其達到中性。最后把得到的棕黃色物質在58(TC下焙燒4小時，去除模板劑P123。 得到的白色粉末即為摻雜銪離子5 %的發光材料。 實施例4分別稱取lg P123加入7.5 g水和30 g 2 molL—1的HC1,在70。C的條件下攪拌使P123完全溶解直至形成澄清透明的溶液。加入3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷 (CH2CH2CH20(CH2)3Si(OCH3)3)，同時加入0.736 g Eu(N03)3'6H20，在室溫下攪拌20小 時，使其充分反應。得到白色的懸濁液。把得到的懸濁液轉移到聚四氟乙烯反應釜中，在 IOO'C條件下反應40 h，使其晶化。冷卻后用純水反復洗滌得到的棕黃色膠狀物質， 使其達到中性。最后把得到的棕黃色物質在55(TC下焙燒5小時，去除模板劑P123。 得到的白色粉末即為慘雜銪離子8%的發光材料。 實施例5分別稱取lg P123加入7.5 g水和30 g 2 moll/1的HC1,在6(TC的條件下攪拌使 P123完全溶解直至形成澄清透明的溶液。加入3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷 (CH2CH2CH20(CH2)3Si(OCH3)3)，同時加入0.92 g Eu(N03)3'6H20，在室溫下攪拌28小 時，使其充分反應。得到白色的懸濁液。把得到的懸濁液轉移到聚四氟乙烯反應釜中，在 11(TC條件下反應24小時，使其晶化。冷卻后用純水反復洗滌得到的棕黃色膠狀物質， 使其達到中性。最后把得到的棕黃色物質在53(TC下焙燒6小時，去除模板劑P123。 得到的白色粉末即為摻雜銪離子10%的發光材料。
權利要求
1、一種發光可調控的銪離子摻雜硅基介孔材料的制備方法，其特征在于具體步驟如下(1)原料配比取模板劑聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物、水和HCl溶液，在50-80℃溫度下攪拌直至形成澄清透明的溶液，接著向其中加入硅烷偶聯劑3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷，同時摻雜Eu(NO3)3·6H2O，在室溫下攪拌18小時至30小時，使其充分反應；其中，聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物、水和HCl溶液三者的質量比為1∶(7～8)∶(2～2.5)，聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物與硅烷偶聯劑的質量比為1∶0.0206；(2)水熱合成反應將步驟(1)所得的膠狀液體裝入聚四氟乙烯反應釜中，在90-110℃條件下晶化24小時至54小時；(3)過濾、洗滌、焙燒將步驟(2)所得產物在530-580℃溫度下焙燒4-6小時，完全去除模板劑，即得得需產物。
2、 根據權利要求1所述的發光可調控的銪離子摻雜硅基介孔材料的制備方法， 其特征在于步驟(l)中Eu(N03)y6H20的加入量為聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段 共聚物質量的1%-10%。
3、 根據權利要求1所述的發光可調控的銪離子摻雜硅基介孔材料的制備方法， 其特征在于步驟(3)中所述洗滌采用純水反復洗滌。
全文摘要
本發明屬于稀土發光材料技術領域、具體涉及一種發光可調控的銪離子摻雜硅基介孔材料的制備方法。取模板劑聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物、水和HCl溶液，在50-80℃溫度下攪拌至形成澄清透明溶液，接著加入硅烷偶聯劑3-縮水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷和Eu(NO₃)₃·6H₂O，在室溫下攪拌18-30小時；聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物、水和HCl溶液的質量比為1∶(7～8)∶(2～2.5)，聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚物與硅烷偶聯劑的質量比為1∶0.0206；將所得的膠狀液體在90-110℃條件下晶化24小時至54小時；過濾、洗滌、焙燒，即得得需產物。本方法得到的材料發光性能依據銪離子濃度的不同呈現出差異性。隨著銪離子濃度的增加，分別表現出從藍光到白光到紅光的變化。本發明方法的可操作性強，重現性好，且所得產品質量穩定。
文檔編號C08J9/00GK101328404SQ20081004042
公開日2008年12月24日 申請日期2008年7月10日 優先權日2008年7月10日
發明者磊 周, 冰 閆 申請人:同濟大學