一種硫化物熒光材料及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及熒光材料，特指一種硫化物熒光材料及其制備方法。本發明以分析純的C4H6CdO4×4H2O、C4H6CoO4×4H2O、CrCl3×6H2O為原料、硫脲為沉淀劑、無水乙醇作為溶劑，通過水熱法制備硫化物Cd1-xCoxCrS，x=0.85；水熱法制備的Cd1-xCoxCrS呈現簡單立方結構，顆粒細小、粒度分布較為均勻，具有良好的熒光性能，有望在LED器件、真空紫外熒光粉和真空紫外量子剪裁方面獲得應用。
【專利說明】一種硫化物熒光材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及熒光材料，特指一種硫化物熒光材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]20世紀70年代稀土摻雜熒光粉商品化以來，人們對熒光材料的探究進入了一個嶄新的階段；傳統的稀土摻雜熒光粉的制備方法是高溫固相法，該方法操作簡單，易于工業化生產，制備的材料發光亮度高；然而，高溫固相反應需要1300°C左右的高溫、反應時間長，制備的產物形貌不規整、粒度分布不均勻、組成不均勻、易夾帶雜相，加工形成熒光粉后，發光性能也會下降；水熱法合成無機發光材料是近年來新興的方法，該方法生產成本較低，制備的粉體純度高、結晶度較好、分散性好且粒度可控，制備的粉體無需后續熱處理，避免了高溫熱處理過程中的顆粒長大和雜質混入等缺點，不足之處是制備的熒光材料發光強度較弱。
[0003]20世紀90年代藍光LED和長波紫外激光二極管(LD)技術上的突破及產業化極大的推動了白光發光二極管(white light-emitting diode, WLED)的發展；白光LED由于具有體積小、壽命長、節能、環保等一系列優點，成為第四代固體照明光源；LED光源本身不含汞、鉛等有害物質，無紅外線和紫外線污染，在生產和使用中不會產生污染；實現LED固態光源的途徑之一是利用突光粉轉換法，這種LED器件只含有一種芯片(一般為紫外或藍光)，熒光材料將芯片發射轉換成可見光，多種波長混合形成白光；目前，開發能被藍光、紫光及紫外光高效率激發的專用熒光粉成為各國科學家研究的熱點。
[0004]太陽能電池昂貴的成本和低的轉化效率使得人類對太陽能的開發利用與太陽能的實際儲量之間存在巨大差距；入射太陽光的光子能量與太陽能電池能帶寬度的光譜失配，導致太陽能中超過70%的能量損失掉；為了解決光譜失配問題，可以通過上轉換和下轉換兩種方法；下轉換(也稱為量子剪裁)是將一個能量高的光子分成兩個或兩個以上的低能量光子的發光過程，該過程可以減少吸收高能光子后載流子熱化導致的能量損失；理論上如果激發的一個真空紫外光子(vacuumultraviolet,VUV)能夠有效地產生兩個可見光光子，它的量子效率可以超過100%，因此下轉換可以在等離子平板顯示器、太陽能電池和高效無汞熒光燈中應用。
[0005]本發明通過簡單的水熱法工藝制備分散性較好、粒度較細的CdhCoxCrS粉體，避免了固相反應的高溫煅燒和反應時間長的問題，該方法無需后續熱處理即可制備具有簡單立方結構、熒光性能良好的粉體材料，有望在LED器件、真空紫外熒光粉和真空紫外量子剪裁方面獲得應用。
【發明內容】
[0006]本發明以無機鹽為原料、硫脲為沉淀劑、無水乙醇作為溶劑，通過水熱法制備硫化物CcUCoxCrS粉體，主要內容包括:
以分析純的 C4H6CdO4X4H20、C4H6CoO4X4H20、CrCl3X6H20 為原料、CH4N2S 為沉淀劑，用無水乙醇作為溶劑，通過水熱法制備硫化物CdhCoxCrSt5
[0007]按照化學計量比稱取上述四種原料，溶入無水乙醇中，轉移入水熱反應釜中混合均勻。
[0008]水熱釜從室溫緩慢升溫至150-170°C，保溫7.5-12.5h發生水熱反應。
[0009]水熱反應結束后，將水熱釜冷卻至室溫后取出反應產物，洗滌、離心、干燥、研磨，得到CdhCoxCrS粉體。
[0010]所述的無水乙醇的用量應能溶解完C4H6CdO4X 4H20、C4H6CoO4X 4H20、CrCl3X 6H20、CH4N2S,轉移入水熱反應釜中混合均勻，混合溶液占水熱釜體積的80%。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1水熱法制備的Cd1^CoxCrS (X=0.85)粉體的XRD圖；
圖2 Ca)水熱法制備的CcUC0xCrS (x=0.85)粉體的SEM圖；
圖2 (b)水熱法制備的CcUC0xCrS (x=0.85)粉體的TEM選區電子衍射圖;
圖3水熱法制備的CdhCoxCrS (x=0.85)粉體的激發光譜和發射光譜；
表1水熱法制備的CdhC oxCrS (x=0.85)粉體的EDS能譜元素分析。
【具體實施方式】
[0012]為了對本發明作更詳細的描述，現結合實施例與圖簡介如下:按照化學計量比稱量分析純的 C4H6CdO4X 4H20、C4H6CoO4X 4H20、CrCl3X 6H20、CH4N2S (過量 50%)，混合溶入 30ml的無水乙醇中，轉移入水熱反應釜中混合均勻，混合溶液占水熱釜體積的80%，水熱釜從室溫緩慢升溫至160°C，于該溫度保溫IOh發生水熱反應；水熱反應結束后，待水熱釜冷卻至室溫后取出反應產物，用無水乙醇洗滌、高速離心機離心多次，洗滌、離心產物用真空干燥箱于80°C干燥36h，冷卻后取出研磨得到CcUCoxCrS (x=0.85)粉體。
[0013]水熱法制備的CdhCoxCrS粉體的晶體結構用Rigaku D/max-2500/PC X-rayDiffractionmeter (XRD, Rigaku Corporation, Japan)測定，XRD 衍射曲線見圖1 ;水熱法制備的CdhCoxCrS呈現較純的簡單立方結構，XRD衍射峰較窄而尖銳，表明水熱法制備的CdhCoxCrS結晶良好。
[0014]水熱法制備的CdhCoxCrS 粉體的形貌用 JEOL JSM6360LA scanning electronmicroscopy (SEM, JEOL Ltd., Japan) 和 JEOL JEM-2100 transmission electronmicroscope (TEM, JEOL Ltd.，Japan)觀察，SEM 圖像見圖 2 (a), TEM 圖像見圖 2 (b);水熱法制備的CdhCoxCrS粉體顆粒較細，呈現大小為幾百納米、接近球形的顆粒，存在一定的團聚現象；圖2 (b)給出CdhCoxCrS [111]帶軸的TEM選區電子衍射圖，SAED圖像的特征表明觀察的納米材料是呈現簡單立方結構的單晶。TEM觀察得到的晶胞參數與XRD測量結果計算得到的晶胞參數一致。
[0015]水熱法制備的CdhCoxCrS粉體的激發光譜和發射光譜用Cary Eclipsefluorescence spectrophotometer (Cary Eclipse,Agilent Technologies Inc.,USA)測量，圖3為CcUCoxCrS粉體的PL光譜KcUC0xCrS粉體的激發光譜覆蓋了 200_300nm紫外波段的光譜范圍，其激發峰位于229nm，為基質的激子激發帶；在229nm激發波長激發下，Cd1^xCoxCrS在藍光區域發射了一個強而寬的發射帶,發射峰位于458nm,與硫空位相關的電子缺陷的復合有關；水熱法制備的CdhCoxCrS具有較好的熒光性能，有望在LED器件、無汞真空紫外熒光粉和真空紫外量子剪裁方面獲得應用。
[0016]表 1
【權利要求】
1.一種硫化物熒光材料，其特征在于:所述硫化物熒光材料的分子式為CdhCoxCrS,x=0.85 ;其激發光譜覆蓋了 200-300nm紫外波段的光譜范圍，其激發峰位于229nm，為基質的激子激發帶；在229nm激發波長激發下，Cd1^xCoxCrS在藍光區域形成發射帶,發射峰位于458nm。
2.如權利要求1所述的一種硫化物熒光材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟:以分析純的C4H6CdO4X4H20、C4H6CoO4X4H20、CrCl3X6H20為原料、CH4N2S為沉淀劑，用無水乙醇作為溶劑，通過水熱法制備硫化物CdhCoxCrS,具體為:按照化學計量比稱取上述四種原料，溶入無水乙醇中，轉移入水熱反應釜中混合均勻，水熱釜從室溫緩慢升溫至150-170°C，保溫7.5-12.5h發生水熱反應，水熱反應結束后，將水熱釜冷卻至室溫后取出反應產物，洗漆、離心、干燥、研磨，得到CdhCoxCrS粉體。
3.如權利要求2所述的一種硫化物熒光材料的制備方法，其特征在于:所述的無水乙醇的用量應能溶解完C4H6CdO4X4H20、C4H6CoO4X4H20、CrCl3X6H20, CH4N2S,轉移入水熱反應釜中混合均勻，混合溶液占水熱釜體積的80%。
4.如權利要求2所述的一種硫化物熒光材料的制備方法，其特征在于:所述CH4N2S按照化學計量比過量50%。
5.如權利要求2所述的一種硫化物熒光材料的制備方法，其特征在于:所述干燥的條件為:用真空干燥箱于80°C干燥36h。
【文檔編號】C09K11/68GK103602334SQ201310337350
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年8月6日 優先權日:2013年8月6日
【發明者】方必軍, 賈楠, 丁建寧 申請人:常州大學