[发明专利]一种新型片堆积球形结构稀土硫氧化物及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种新型片堆积球形结构稀土硫氧化物及其制备方法和应用，利用过硫酸盐作为硫源及形貌调控剂，与稀土盐前驱体溶液混合均匀后通过水热法制得单分散、尺寸均一、片堆积球形结构的复合型稀土硫氧化物，再通过高温煅烧还原后，制得了性能优异的单一相型稀土硫氧化物。本发明方法避免了固热反应硫挥发所产生的蒸汽污染环境，具有绿色环保、低能耗、经济效益高、工艺流程简单，且产物分散性好，粒径分布均匀，为片堆积而成的球状结构，同时产物化学稳定性好等优点；并实现了两种不同相型结构的稀土硫氧化物的可控调节，由此制备的稀土掺杂硫氧化物发光材料均具备较好的发光性能。

技术领域

本发明涉及稀土发光材料领域，尤其涉及一种新型单分散、片堆积球形结构稀土硫氧化物及其制备方法和在发光材料方面的应用。

背景技术

稀土硫氧化物是一种优秀的发光基质，其具备谱带窄、色纯度高，光吸收和转换效率高，物理和化学稳定性好等特点，在信息、照明、显像等领域都有重要的应用。理想的发光材料必须具有窄的粒径分布，无团聚且尽可能为球形结构，这有利于获得高质量的器件涂层，从而提高发光效率和使用寿命。目前制备稀土硫氧化物发光材料的主要方法是高温固相法(1000℃～1500℃)，该方法具有制备过程简易、颗粒填充性好、易于产业化等优点。但该方法存在反应所需温度高、能耗大，产物尺寸不均、形貌不规则，且使用的固体硫单质在高温下产生的蒸汽会污染环境等缺点。因此，如何在保证材料优良性能的前提下，通过制备工艺的改进，降低反应温度及环境污染、缩短合成时间、实现产物的形貌结构可控制备将是今后稀土硫氧化物制备方法的发展方向。

发明内容

为了克服上述技术问题，本发明提供一种新型片堆积球形结构稀土硫氧化物及其制备方法和应用，以过硫酸盐作为硫源及形貌调控剂，与稀土盐前驱体溶液混合均匀后通过水热法制得单分散、尺寸均一、片堆积球形结构的复合相型稀土硫氧化物；然后通过高温煅烧还原后可制得单一相型稀土硫氧化物。本发明具有制备方法简易、产率高、能耗低，产物分散均匀，且可有效控制产物形貌、尺寸及结构等优点；且基于球形结构较高的堆积密度和低散色光，因而是理想的发光材料结构。

本发明是通过如下技术方案实现所述技术效果的：

一种新型片堆积结构稀土硫氧化物的制备方法，包括如下步骤：以过硫酸盐作为硫源及形貌调控剂，与稀土盐前驱体溶液通过水热法制得复合相型稀土硫氧化物。

根据本发明的实施方案，所述过硫酸盐选自过硫酸锂、过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铷、过硫酸铯、过硫酸铵、过硫酸氢铵、过硫酸锰、过硫酸钙、过硫酸银、过硫酸钡等中的至少一种；优选为过硫酸铵。在此步反应过程中选择过硫酸盐作为硫源及形貌调控剂，用以控制垂直片堆积球状结构形貌的生成。

根据本发明的实施方案，所述稀土盐前驱体选自稀土的硝酸盐、氯化盐、硫酸盐中的至少一种；稀土盐中的稀土为镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Tb)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥(Tm)、镱(Yb)、镥(Lu)、钇(Y)中一种或两种；优选包括两种稀土元素，一种选自镧、铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇作为基体稀土，另一种选自铈、镨、钕、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱作为激活剂稀土，用以增强制备的稀土硫氧化物的发光效果。

根据本发明的实施方案，所述基体稀土与激活剂稀土的摩尔比为1：0.01～0.25；示例性为1:0.01，9:1，1：0.25。

根据本发明的实施方案，所述稀土盐可以通过稀土的氧化物与酸反应制得；优选地，所述稀土的氧化物选自氧化钪、氧化钇、氧化镧、氧化铈、氧化镨、氧化钕、氧化钷、氧化钐、氧化铕、氧化钆、氧化铽、氧化镝、氧化钬、氧化铒、氧化铥、氧化镱、氧化镥等中的一种；所述酸包括硝酸、盐酸、硫酸等。

以硝酸镧为例，可以通过在反应体系中加入氧化镧以及硝酸的方法制备。