一種銪摻雜鈦酸鋅介孔螢光粉的製備方法

2023-06-01 16:24:31

專利名稱：一種銪摻雜鈦酸鋅介孔螢光粉的製備方法
技術領域：
本發明屬於鈦酸鹽介孔螢光粉的製備領域，特別涉及一種銪摻雜鈦酸鋅(ZnTiO3)介孔螢光粉的製備方法。
背景技術：
介孔螢光材料具有介孔材料和螢光材料的共同優點，它具有高的比表面積、高的 螢光強度和介孔結構。這使介孔螢光材料在汙染物檢測、重金屬離子檢測、藥物跟蹤緩釋、螢光標記和檢測等方面具有良好的應用前景。自 Lin 等在 Biomaterials. Vol. 30 (2009) pp. 4786-4795 報導了 Fe3O4OSiO2OSiO2OYV04:Eu3+介孔螢光材料並將其作為藥物緩釋材料，這使螢光粉應用到新的領域，但是多次的包覆和螢光粉包覆量限制，使其製備過程複雜且螢光強度難以提高。隨後Qin 等人在 Biomaterials. Vol. 32 (2011)pp. 7226-7233 報導了 Gd2O3 = Eu3+ 介孔螢光粉和 Lin 等人在 Biomaterials. Vol. 33 (2012) pp. 2583-2592 報導了 CaF2: Ce3+/Tb3+介孔螢光粉，並將其應用於藥物跟蹤釋放，但是由於生物相容性等問題很難實際應用，因此製備一種螢光強度高、生物相容性好的介孔螢光材料成為研究難點。鈦酸鹽體系螢光粉體系作為一種新型的螢光粉體系，由於其熱穩定性和化學穩定性好、顯色指數高、環境友好、生物相容性高及成本低廉等特點，受到了人們的高度關注，但常用的合成方法是固相合成法，其主要缺點在於合成溫度高、顆粒尺寸大且不可控制，例如Eric 等在 Alloys and Compounds. Vol. 374 (2004)pp. 202-206 報導了 CaTiO3:Pr3+突光粉,Fu 等在 Journal of Luminescence. Vol. 130 (2010) pp231_235 報導了 CaTiO3: Eu3+突光粉,然而這些螢光粉的合成溫度過高(1350-1400°C )，顆粒尺寸大且不可控制，使其難以合成介孔螢光材料。因此，製備鈦酸鹽介孔螢光粉材料成為研究的熱點。

發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種銪摻雜鈦酸鋅介孔螢光粉的製備方法，該方法簡單，成本低，所得鈦酸鋅螢光粉具有介孔結構和大的比表面積。本發明的一種銪摻雜鈦酸鋅介孔螢光粉的製備方法，包括(I)將表面活性劑 P123 (Poly (ethylene glycol) -block-Poly (ethyleneglycol)-block-Poly (ethylene glycol,分子量為 5800g/mol)溶於無水乙醇中，得到 P123的乙醇溶液；再依次加入鈦酸四異丙酯、一水乙酸鋅和硝酸銪並快速攪拌3-5h，加入去離子水，再繼續攪拌2-4h形成溶膠；(2)將上述溶膠在30_50°C陳化48_72h，形成凝膠；再升溫至90_120°C，乾燥12-24h，得到幹凝膠；(3)將上述幹凝膠研磨成粉體，然後升溫至300-500°C並保溫2_8h，冷卻後即得到銪摻雜鈦酸鋅介孔螢光粉。所述步驟(I)中P123的乙醇溶液的質量濃度為30-60g/L。
所述步驟⑴中鈦酸四異丙酯、一水乙酸鋅、硝酸銪的摩爾比為1:1: 0.01-0.05。所述步驟(I)中鈦酸四異丙酯與表面活性劑P123的質量比為I : 2-2 I。所述步驟(I)中去離子水的用量與無水乙醇的體積比為I : 15-1 5。所述步驟(3)中所述升溫的速度為1°C /min，保溫時間為4_6h。本發明由表面活性劑P123作為制孔劑，鈦酸四異丙酯、二水乙酸鋅和硝酸銪作為合成原料，以無水乙醇作為溶劑，先將P123溶於乙醇中形成溶液，再將鈦酸四異丙酯、二水乙酸鋅和硝酸銪依次加入上述溶液中，快速攪拌形成溶膠，再將溶膠放入烘箱中陳化一段時間形成凝膠，乾燥得到幹凝膠，再將其煅燒得到銪摻雜鈦酸鋅介孔螢光粉。本發明的銪摻雜鈦酸鋅介孔螢光粉，它具有高的比表面積、高的螢光強度和介孔結構，因此，它在汙染物檢測、重金屬離子檢測、藥物跟蹤緩釋、螢光標記和檢測等方面具有 好的應用前景有益效果(I)本發明的製備方法簡單，成本低，所需生產設備簡單，反應溫度低，減少能源消耗，易於工業化生產；(2)本發明得到的銪摻雜鈦酸鋅螢光粉發光性能好，具有介孔結構和大的比表面積，在汙染物檢測、重金屬離子檢測、藥物跟蹤緩釋、螢光標記和檢測方面具有良好的應用前景。


圖I為銪摻雜鈦酸鋅介孔螢光粉的X射線衍射圖；圖2為銪摻雜鈦酸鋅介孔螢光粉的透射電鏡照片；圖3為銪摻雜鈦酸鋅介孔螢光粉的氮氣脫附-吸附曲線和孔徑分布曲線；圖4為銪摻雜鈦酸鋅介孔螢光粉的螢光光譜。
具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之後，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。實施例I稱取0.6g P123溶於15ml無水乙醇中，得到溶液。再稱取0. 711g鈦酸四異丙酯，0. 549g 一水乙酸鋅、0. 025g硝酸銪依次溶於上述溶液並快速攪拌3h，再向其加入Iml去離子水，在持續攪拌4h，形成溶膠。將溶膠放入30°C烘箱中陳化72h，形成凝膠；隨後將烘箱升溫至90°C，乾燥24h，得到幹凝膠。用研缽將幹凝膠研磨成粉體，隨後將粉體放入乾鍋中，並將其放入馬弗爐中，緩慢升溫至350°C，保溫6h，冷卻至室溫，即得到銪摻雜鈦酸鋅介孔螢光粉。圖I為產物的X射線衍射圖譜，圖中的衍射峰表明已經合成了立方相鈦酸鋅。圖2為產物的透射電鏡照片，觀察表明已形成介孔結構鈦酸鋅介孔螢光粉。
圖3為產物的氮氣的脫附-吸附曲線和孔徑分布曲線，測試表明鈦酸鋅具有高的比表面積和狹窄的孔徑分布，其為比表面積173. 5g/m2。圖4為產物的螢光光譜圖，其主要激發峰位於396nm處，發射峰位於614nm處。實施例2稱取0. 8g P123溶於20ml無水乙醇中，得到溶液。再稱取0. 568g鈦酸四異丙酯，0. 439g 一水乙酸鋅、0. 020g硝酸銪依次溶於上述溶液並快速攪拌4h，再向其加入2ml去離子水，在持續攪拌3h，形成溶膠。將溶膠放入40°C烘箱中陳化60h，形成凝膠；隨後將烘箱 升溫至100°C，乾燥18h，得到幹凝膠。用研缽將幹凝膠研磨成粉體，隨後將粉體放入乾鍋中，並將其放入馬弗爐中，緩慢升溫至400°C，保溫5h，冷卻至室溫，即得到銪摻雜鈦酸鋅介孔螢光粉。X射線衍射圖譜分析表明合成了立方相鈦酸鋅。透射電鏡觀察表明鈦酸鋅螢光粉已形成介孔結構。氮氣的脫附-吸附曲線和孔徑分布曲線，測試分析說明鈦酸鋅具有高的比表面積和狹窄的孔徑分布。突光光譜分析表明產物主要激發峰位於396nm處,發射峰位於614nm處。實施例3稱取I. Og P123溶於30ml無水乙醇中，得到溶液。再稱取0. 853g鈦酸四異丙酯，0. 659g 一水乙酸鋅、0. 030g硝酸銪依次溶於上述溶液並快速攪拌5h，再向其加入3ml去離子水，在持續攪拌2h，形成溶膠。將溶膠放入50°C烘箱中陳化48h，形成凝膠；隨後將烘箱升溫至120°C，乾燥12h，得到幹凝膠。用研缽將幹凝膠研磨成粉體，隨後將粉體放入乾鍋中，並將其放入馬弗爐中，緩慢升溫至450°C，保溫4h，冷卻至室溫，即得到銪摻雜鈦酸鋅介孔螢光粉。X射線衍射圖譜表明合成了立方相ZnTi03。透射電鏡觀察表明鈦酸鋅螢光粉已形成介孔結構。氮氣的脫附-吸附曲線和孔徑分布曲線，測試表明鈦酸鋅具有高的比表面積和狹窄的孔徑分布，突光光譜分析表明其主要激發峰位於396nm處,發射峰位於614nm處。
權利要求
1.一種銪摻雜鈦酸鋅介孔螢光粉的製備方法,包括 (1)將表面活性劑P123溶於無水乙醇中，得到P123的乙醇溶液；再依次加入鈦酸四異丙酯、一水乙酸鋅和硝酸銪並攪拌3-5h，加入去離子水，再繼續攪拌2-4h形成溶膠； (2)將上述溶膠在30-50°C陳化48-72h，形成凝膠；再升溫至90_120°C，乾燥12_24h，得到幹凝膠； (3)將上述幹凝膠研磨成粉體，然後升溫至300-500°C並保溫2-8h，冷卻後即得。
2.根據權利要求I所述的一種銪摻雜鈦酸鋅介孔螢光粉的製備方法，其特徵在於所述步驟(I)中P123的乙醇溶液的質量濃度為30-60g/L。
3.根據權利要求I所述的一種銪摻雜鈦酸鋅介孔螢光粉的製備方法，其特徵在於所述步驟(I)中鈦酸四異丙酯、一水乙酸鋅、硝酸銪的摩爾比為I : I : 0.01-0.05。
4.根據權利要求I所述的一種銪摻雜鈦酸鋅介孔螢光粉的製備方法，其特徵在於所述步驟(I)中鈦酸四異丙酯與表面活性劑P123的質量比為I : 2-2 I。
5.根據權利要求I所述的一種銪摻雜鈦酸鋅介孔螢光粉的製備方法，其特徵在於所述步驟(I)中去離子水的用量與無水乙醇的體積比為I : 15-1 5。
6.根據權利要求I所述的一種銪摻雜鈦酸鋅介孔螢光粉的製備方法，其特徵在於所述步驟(3)中所述升溫的速度為1°C /min，保溫時間為4-6h。
全文摘要
本發明涉及一種銪摻雜鈦酸鋅介孔螢光粉的製備方法，包括(1)將表面活性劑P123溶於無水乙醇中，得到P123的乙醇溶液；再依次加入鈦酸四異丙酯、一水乙酸鋅和硝酸銪並攪拌，加入去離子水，再繼續攪拌形成溶膠；(2)將上述溶膠陳化後形成凝膠；再升溫至90-120℃，乾燥12-24h，得到幹凝膠；(3)將上述幹凝膠研磨成粉體，然後加熱並保溫，冷卻後即得。本發明的製備方法簡單，成本低，所需生產設備簡單，反應溫度低，減少能源消耗，易於工業化生產，所得銪摻雜鈦酸鋅螢光粉具有好的發光性能、大的比表面積和介孔結構，因此在汙染物檢測、重金屬離子檢測、藥物跟蹤緩釋、螢光標記和檢測方面具有良好的應用前景。
文檔編號C09K11/67GK102660272SQ20121012499
公開日2012年9月12日 申請日期2012年4月26日 優先權日2012年4月26日
發明者吳斌, 張青紅, 李耀剛, 王宏志 申請人:東華大學