本發明涉及一種熒光粉及制備方法，尤其是一種銪摻雜鈦酸鈣納米熒光粉及其制備方法。

背景技術：

白光LED被譽為新一代的綠色照明光源，相對于傳統的白熾燈、熒光燈等具有許多優勢，如發熱量小、節能省電、發光效率高、壽命長、體積小、環保等。除了應用在照明領域，白光LED應用領域還包括LCD背光源——汽車、音響儀表、手機背光板等以及交通信號燈、標志燈、信息顯示屏等。白光LED實現的主要方式之一是通過單一的LED芯片與熒光材料組合后發出白光，熒光材料部分或者全部吸收LED發出的短波長的光后，發出可見光，最后復合形成白光。具有優異的光學、電學、熱學和機械性能的鈦酸鈣，在常溫下的物理化學性能非常穩定；當將其作為基質材料，將稀土離子摻入Ga位獲得熒光粉后，其具有很高的能量傳遞效率，是一種潛在的可用于白光LED的熒光材料。人們為了獲得這種熒光材料，作了一些有益的嘗試和努力，如題為“Structural and photoluminescence studies of red emitting CaTiO₃:Eu³⁺perovskite nanophosphors for lighting applications.”，J Mater Sci-Mater El 2016,27(10),10371-10381(“基于照明應用的鈣鈦礦型CaTiO₃:Eu³⁺紅色發光納米熒光粉的結構和發光性能研究”，《電子材料科學》2016年第27卷第10期10371～10381頁)的文章。該文中提及的產物為銪摻雜鈦酸鈣，其化學通式為Ca_1-xTiO₃:xEu(0.01≤x≤0.10)、形貌為尺寸分布于70～170nm的不規則的顆粒狀，其最佳激發峰位在397nm、最佳發射峰位為619nm；制備方法為先將鈦酸異丙酯、碳酸鈣、乙酸、水和乙酸銪通過化學共沉淀法獲得沉淀物，再將清洗后的沉淀物歷經干燥、1000℃的熱處理合成產物。這種產物雖可用作受激發出紅光，以用來與LED芯片發出的光組合后發出白光的熒光材料，卻和其制備方法都存在著不足之處，首先，產物的純度不高，含有碳酸鹽的雜相，雜相的存在一般會影響能量在基質晶格中的傳遞從而對其熒光性能有著較顯著的抑制作用；其次，尺寸分布不均一的顆粒狀產物表面的缺陷較多，產物的晶格的完整性不好，也會對其發光效率產生一定影響；再次，制備方法除不能獲得純度高、晶格完整的產物之外，還有著熱處理的溫度過高而導致耗能之缺陷。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題為克服現有技術中的不足之處，提供一種純度高、晶格完整的銪摻雜鈦酸鈣納米熒光粉。

本發明要解決的另一個技術問題為提供一種上述銪摻雜鈦酸鈣納米熒光粉的制備方法。

為解決本發明的技術問題，所采用的技術方案為：銪摻雜鈦酸鈣納米熒光粉由銪摻雜鈦酸鈣納米顆粒組成，特別是，

所述銪摻雜鈦酸鈣納米顆粒為片狀，所述片狀銪摻雜鈦酸鈣的片長為125～145nm、片寬為125～145nm、片厚為40～50nm。

為解決本發明的另一個技術問題，所采用的另一個技術方案為：上述銪摻雜鈦酸鈣納米熒光粉的制備方法包括共沉淀法，特別是主要步驟如下：

步驟1，先按照硝酸鈣四水合物(Ca(NO₃)₂·4H₂O)、硝酸銪(III)六水合物(Eu(NO₃)₃·6H₂O)和乙醇的重量比為0.35～0.55：0.04～0.06：10～14的比例將三者混合，得到混合溶液，再按照堿、乙醇和水的重量比為0.4～0.6：10～12：1的比例將三者混合，得到堿的乙醇水溶液；

步驟2，按照鈦酸丁酯乙醇溶液、混合溶液和堿的乙醇水溶液的體積比為0.8～1.2：0.8～1.2：0.8～1.2的比例，先將混合溶液逐滴加入3～5vol/％的鈦酸丁酯乙醇溶液中后，攪拌至少1.5h，得到中間溶液，再將堿的乙醇水溶液逐滴加入中間溶液中后，攪拌至少2h，得到前驅白色懸濁液；

步驟3，先對前驅白色懸濁液進行固液分離處理，得到固態物，再將固態物置于680～720℃下煅燒至少4h，冷卻后洗滌，制得銪摻雜鈦酸鈣納米熒光粉。

作為銪摻雜鈦酸鈣納米熒光粉的制備方法的進一步改進：

優選地,堿為氫氧化鈉，或氫氧化鉀。

優選地,水為去離子水，或蒸餾水。

優選地,固液分離處理為離心分離，其轉速為5000～8000r/min、時間為2～6min。

優選地,洗滌為使用乙醇和去離子水對煅燒并冷卻后的固態物進行3～5次的交替清洗，清洗時分離固態物為離心分離。

相對于現有技術的有益效果是：

其一，對制得的目的產物分別使用掃描電鏡、X射線衍射儀和熒光光譜儀進行表征，由其結果可知，目的產物的形貌為片狀，其片長為125～145nm、片寬為125～145nm、片厚為40～50nm；成分為銪摻雜鈦酸鈣，其化學通式為Ca_1-xTiO₃:xEu(0.01≤x≤0.11)；最佳激發峰位于395nm、最佳發射峰位于615nm。這種由片狀銪摻雜鈦酸鈣組成的目的產物，既由于銪摻雜鈦酸鈣為片狀，而使其不僅結晶性好、表面光滑，且晶格缺陷少，極利于熒光強度的增強，同時也有著分散性好，不易團聚的優勢；又因銪摻雜鈦酸鈣自身的受激熒光特質；還由于銪摻雜鈦酸鈣中不含雜相；從而使目的產物的受激發光性能得到了有效的提升。

其二，制備方法科學、高效。不僅制得了純度高、晶格完整的目的產物——銪摻雜鈦酸鈣納米熒光粉；還使其具有了更高的受激發光性能；更有著得到的目的產物僅為純相的銪摻雜鈦酸鈣，以及煅燒的溫度低——節能，從而易于工業化規模生產的特點；進而使目的產物極易于廣泛地商業化用作白光LED的熒光材料。

附圖說明

圖1是對制備方法制得的目的產物使用掃描電鏡(SEM)進行表征的結果之一。SEM圖像顯示出目的產物為分散性很好的片狀。

圖2是對制得的目的產物使用X射線衍射(XRD)儀進行表征的結果之一。其中，XRD譜圖的底部曲線為正交相鈦酸鈣的XRD標準譜線、上部曲線為目的產物的譜線；該XRD譜圖表明目的產物為正交相鈦酸鈣，沒有雜質相，并且稀土離子的摻雜沒有對晶相產生明顯的影響。

圖3是對制得的目的產物使用穩態壽命熒光光譜儀進行表征的結果之一。熒光光譜圖中的譜線表明，目的產物的最佳激發波長位于395nm處、最佳發射波長位于615nm處，由其可知，目的產物能被紫光高效地激發而發出紅光。結合圖2可知，目的產物的成分為其化學通式為Ca_1-xTiO₃:xEu(0.01≤x≤0.11)的銪摻雜鈦酸鈣。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的優選方式作進一步詳細的描述。

首先從市場購得或自行制得：

硝酸鈣四水合物；

硝酸銪(III)六水合物；

乙醇；

作為堿的氫氧化鈉和氫氧化鉀；

作為水的去離子水和蒸餾水；

鈦酸丁酯。

接著，

實施例1

制備的具體步驟為：

步驟1，先按照硝酸鈣四水合物、硝酸銪(III)六水合物和乙醇的重量比為0.35：0.06：10的比例將三者混合，得到混合溶液。再按照堿、乙醇和水的重量比為0.4：12：1的比例將三者混合；其中，水為去離子水(或蒸餾水)，堿為氫氧化鈉(或氫氧化鉀)，得到堿的乙醇水溶液。

步驟2，按照鈦酸丁酯乙醇溶液、混合溶液和堿的乙醇水溶液的體積比為0.8：1.2：0.8的比例，先將混合溶液逐滴加入3vol/％的鈦酸丁酯乙醇溶液中后，攪拌1.5h，得到中間溶液。再將堿的乙醇水溶液逐滴加入中間溶液中后，攪拌2h，得到前驅白色懸濁液。

步驟3，先對前驅白色懸濁液進行固液分離處理；其中，固液分離處理為離心分離，其轉速為5000r/min、時間為6min，得到固態物。再將固態物置于680℃下煅燒6h，冷卻后洗滌；其中，洗滌為使用乙醇和去離子水對煅燒并冷卻后的固態物進行3次的交替清洗，清洗時分離固態物為離心分離。制得近似于圖1所示，以及如圖2和圖3中的曲線所示的銪摻雜鈦酸鈣納米熒光粉。

實施例2

制備的具體步驟為：

步驟1，先按照硝酸鈣四水合物、硝酸銪(III)六水合物和乙醇的重量比為0.4：0.055：11的比例將三者混合，得到混合溶液。再按照堿、乙醇和水的重量比為0.45：11.5：1的比例將三者混合；其中，水為去離子水(或蒸餾水)，堿為氫氧化鈉(或氫氧化鉀)，得到堿的乙醇水溶液。

步驟2，按照鈦酸丁酯乙醇溶液、混合溶液和堿的乙醇水溶液的體積比為0.9：1.1：0.9的比例，先將混合溶液逐滴加入3.5vol/％的鈦酸丁酯乙醇溶液中后，攪拌2h，得到中間溶液。再將堿的乙醇水溶液逐滴加入中間溶液中后，攪拌2.5h，得到前驅白色懸濁液。

步驟3，先對前驅白色懸濁液進行固液分離處理；其中，固液分離處理為離心分離，其轉速為6000r/min、時間為5min，得到固態物。再將固態物置于690℃下煅燒5.5h，冷卻后洗滌；其中，洗滌為使用乙醇和去離子水對煅燒并冷卻后的固態物進行3次的交替清洗，清洗時分離固態物為離心分離。制得近似于圖1所示，以及如圖2和圖3中的曲線所示的銪摻雜鈦酸鈣納米熒光粉。

實施例3

制備的具體步驟為：

步驟1，先按照硝酸鈣四水合物、硝酸銪(III)六水合物和乙醇的重量比為0.45：0.05：12的比例將三者混合，得到混合溶液。再按照堿、乙醇和水的重量比為0.5：11：1的比例將三者混合；其中，水為去離子水(或蒸餾水)，堿為氫氧化鈉(或氫氧化鉀)，得到堿的乙醇水溶液。

步驟2，按照鈦酸丁酯乙醇溶液、混合溶液和堿的乙醇水溶液的體積比為1：1：1的比例，先將混合溶液逐滴加入4vol/％的鈦酸丁酯乙醇溶液中后，攪拌2.5h，得到中間溶液。再將堿的乙醇水溶液逐滴加入中間溶液中后，攪拌3h，得到前驅白色懸濁液。

步驟3，先對前驅白色懸濁液進行固液分離處理；其中，固液分離處理為離心分離，其轉速為6500r/min、時間為4min，得到固態物。再將固態物置于700℃下煅燒5h，冷卻后洗滌；其中，洗滌為使用乙醇和去離子水對煅燒并冷卻后的固態物進行4次的交替清洗，清洗時分離固態物為離心分離。制得如圖1所示，以及如圖2和圖3中的曲線所示的銪摻雜鈦酸鈣納米熒光粉。

實施例4

制備的具體步驟為：

步驟1，先按照硝酸鈣四水合物、硝酸銪(III)六水合物和乙醇的重量比為0.5：0.045：13的比例將三者混合，得到混合溶液。再按照堿、乙醇和水的重量比為0.55：10.5：1的比例將三者混合；其中，水為去離子水(或蒸餾水)，堿為氫氧化鈉(或氫氧化鉀)，得到堿的乙醇水溶液。

步驟2，按照鈦酸丁酯乙醇溶液、混合溶液和堿的乙醇水溶液的體積比為1.1：0.9：1.1的比例，先將混合溶液逐滴加入4.5vol/％的鈦酸丁酯乙醇溶液中后，攪拌3h，得到中間溶液。再將堿的乙醇水溶液逐滴加入中間溶液中后，攪拌3.5h，得到前驅白色懸濁液。

步驟3，先對前驅白色懸濁液進行固液分離處理；其中，固液分離處理為離心分離，其轉速為7000r/min、時間為3min，得到固態物。再將固態物置于710℃下煅燒4.5h，冷卻后洗滌；其中，洗滌為使用乙醇和去離子水對煅燒并冷卻后的固態物進行4次的交替清洗，清洗時分離固態物為離心分離。制得近似于圖1所示，以及如圖2和圖3中的曲線所示的銪摻雜鈦酸鈣納米熒光粉。

實施例5

制備的具體步驟為：

步驟1，先按照硝酸鈣四水合物、硝酸銪(III)六水合物和乙醇的重量比為0.55：0.04：14的比例將三者混合，得到混合溶液。再按照堿、乙醇和水的重量比為0.6：10：1的比例將三者混合；其中，水為去離子水(或蒸餾水)，堿為氫氧化鈉(或氫氧化鉀)，得到堿的乙醇水溶液。

步驟2，按照鈦酸丁酯乙醇溶液、混合溶液和堿的乙醇水溶液的體積比為1.2：0.8：1.2的比例，先將混合溶液逐滴加入5vol/％的鈦酸丁酯乙醇溶液中后，攪拌3.5h，得到中間溶液。再將堿的乙醇水溶液逐滴加入中間溶液中后，攪拌4h，得到前驅白色懸濁液。

步驟3，先對前驅白色懸濁液進行固液分離處理；其中，固液分離處理為離心分離，其轉速為8000r/min、時間為2min，得到固態物。再將固態物置于720℃下煅燒4h，冷卻后洗滌；其中，洗滌為使用乙醇和去離子水對煅燒并冷卻后的固態物進行5次的交替清洗，清洗時分離固態物為離心分離。制得近似于圖1所示，以及如圖2和圖3中的曲線所示的銪摻雜鈦酸鈣納米熒光粉。

顯然，本領域的技術人員可以對本發明的銪摻雜鈦酸鈣納米熒光粉及其制備方法進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和范圍。這樣，倘若對本發明的這些修改和變型屬于本發明權利要求及其等同技術的范圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。