[发明专利]稀土掺杂TiO2基质发光材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及无机发光材料合成技术领域，特别是一种稀土掺杂TiO₂基 质发光材料的制备方法。

背景技术

随着科学技术和工业的不断发展，人们对高性能材料的要求越来越高， 而纳米尺寸的材料为发展高性能新材料以及现有材料性能的改善提供了一 个新的途径。目前在纳米技术和纳米材料的研究中，纳米二氧化钛因其具 有许多与传统的晶体和非晶体完全不同的独特性质，如优良的光学性质、 磁学性质、耐化学腐蚀和化学活性、优良的塑性、很高的硬度和强度等物 理、化学、机械性能，而广泛应用于电子材料、敏化剂、催化剂、化妆品、 功能陶瓷、太阳能电池、传感器等领域。掺杂不同物质的纳米TiO₂具有更 加优越的性能。例如掺杂Zn、荧光素具有良好的光学性质，掺杂CeO₂具 有热、光催化作用，掺杂WO_x体系具有光致氧化作用。稀土离子在可见光 区的发射光谱近年来引起了科技领域的极大兴趣，用稀土作为掺杂剂用纳 米TiO₂作为基质制备发光材料将可能成为潜在的集成光学器件。

溶胶-凝胶法以其温和的反应条件和灵活多样的操作方法在制备光功能 材料方面得到了广泛的应用。用溶胶-凝胶法制备稀土离子掺杂溶胶-凝胶基 质的发光材料能够使稀土离子的掺杂达到分子水平上的均匀。由醇盐水解 缩聚反应所得到的sol-gel基质具有良好的光学透明性、刚性、化学稳定性 和热稳定性，而且掺杂于基质中的稀土分子之间互相孤立，减小了聚集体 的生成和浓度猝灭，有利于提高材料的发光强度。氧化物具有化学稳定性 好、材料种类多、容易得到三基色等优点，引起了研究者的广泛关注。到 目前为止未发现以稀土掺杂纳米TiO₂为基质主体的发光材料的相关报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备条件温和、工艺设备简单、不使用有毒 溶剂，制备的纳米晶材料颗粒分布均匀的稀土掺杂TiO₂基质发光材料的制 备方法，可制备得到红色、蓝色或三基色发光薄膜。

本发明的实现过程如下：

稀土掺杂TiO₂基质发光材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将钛酸四正丁酯Ti(OBu)₄溶于乙醇或丙醇中；

(2)上述溶液与乙醇-冰乙酸-水溶液或丙醇-冰乙酸-水溶液混合；

(3)加入可溶性铝盐，可溶性铝盐选自Al(NO₃)₃、AlCl₃、Al₂(SO₄)₃；

(4)加入可溶性稀土Eu³⁺、Tb³⁺或Dy³⁺盐中的一种或两种，可溶性稀 土盐为Eu³⁺、Tb³⁺或Dy³⁺的硝酸盐或盐酸盐；

(5)上述混合物陈化得溶胶，干燥得干凝胶，将干凝胶在400～950 ℃煅烧得稀土掺杂TiO₂基质发光材料；

上述步骤中钛酸正丁酯∶可溶性铝盐∶稀土可溶盐的摩尔比为1∶0.001～ 0.005∶0.001～0.016。

或通过以下方法制备：

稀土掺杂TiO₂基质发光材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)将钛酸四正丁酯Ti(OBu)₄溶于乙醇或丙醇中；

(2)上述溶液与乙醇水溶液或丙醇水溶液混合；

(3)加入催化量的二乙醇胺、盐酸或冰乙酸催化剂；

(4)加入可溶性铝盐，可溶性铝盐选自Al(NO₃)₃、AlCl₃、Al₂(SO₄)₃；

(5)加入可溶性稀土Eu³⁺、Tb³⁺或Dy³⁺盐中的一种或两种，可溶性稀 土盐为Eu³⁺、Tb³⁺或Dy³⁺的硝酸盐或盐酸盐；