尿素水解法合成细粒径高亮度Y2O3∶Eu红色荧光粉

（ ＮＨ２ ２ Ｏ ＋３ Ｏ 一 ）Ｃ Ｈ２ ２ ＮＨ４ ＯＨ ＋Ｃ ｏ２
随着 尿 素分 解 量 的 增 多 ， 液 的 ｐ 值 上 升 ， 溶 液 ｐ 溶 Ｈ 至 Ｈ≈ ６ 开 始 产 生 沉 淀 ．由 于 尿 素 分 解 生 成 的 ， ＯＨ一 沉 淀 消 耗 的 ＯＨ一 子 平 衡 ， 液 的 ｐ 和 离 溶 Ｈ值 在 相 当长 时 间 内恒 定 在 ６左 右 ， 至 Ｙ¨ 、 ３ 子 沉 淀 直 Ｅｕ 离 完 毕 ．此 时 若 仍 有 尿 素 继 续 分 解 ， 体 系 的 ｐ 值 再 度 上 升 到 ８ 则 Ｈ ～８． ．在 ｐ ８～８ ５的 条 件 下 ， 淀 凝 聚 ５ Ｈ ． 沉 成 凝 胶 ．图 １是 不 同 反 应 时 间所 得 （ Ｅ ） 沉 淀 前 驱 体 的 Ｓ Ｍ 图 ．图 中 ａ反 应 时 间 ５ ｈ 体 系 终 ｐ 为 Ｙ， ｕ 共 Ｅ ， Ｈ ６ ．ｂ反 应 时 间 ２ ， 系终 ｐ 为 ８ ０ｈ 体 Ｈ ．
０
２０ ０
４ ００
６０ ０
８０ ０
０／ ＝ １ ｃ一
ｔ ℃ ／
图 ２ 共沉 淀前 驱体 的红外 图谱
Ｆｉ ２ ＦＴ ．Ｒ ｐｅ ｔ ｕ ｆｓ ｍ ｐ ｅ ｇ． Ｉ ｓ ｃ ｒ ｍ ｏ ａ ｌ
ａ． ｂ． ０ ｈ ５ｈ ２
２ 结 果 与讨 论
２ １ ｙ 、 ｕ 共 沉 淀 前 驱 体 ． Ｓ Ｅ ３
将 Ｙ” 、 总 浓 度 Ｃ（ Ｅｕ Ｙ ＋Ｅ ） ． ｌＬ、 素 浓 度 Ｃ尿 ｕ ：０ １ｍｏ／ 尿 素＝１ｍｏ／ 初 始 ｐ ｌＬ、 Ｈ＝１的 溶 液 进 行 加 热 回 流 ， 浴 温 度 １ ０℃ ．尿 素 水 溶 液 在 ８ 油 ２ ０℃ 左 右 发 生 水 解 反 应 ：
收 稿 日期 ：２ ０ ． ５ ３ ０ ３０ ．０
作 者 简 介 ：王 少 成 （９ ８ ） 男 ， 士 研 究 生 ；通 讯 联 系 人 徐 １７ 一 ， 硕
燕 教 授 ， 士 生 导 师 博
１ １ Ｏ６
复 旦 学 报（ 自然 科 学 版 ）
第 ４ ２卷
１３ ．
荧 光 粉 的表 征
从 图 可 见 ， 应 ５ ｈ获 得 的 前 驱 体 虽 也 有 团 聚 ， 基 本 呈 球 形 的分 散 颗 粒 ．而 反 应 ２ 反 但 ０ ｈ的 前 驱 体 ， 则
呈凝胶 状 ．
尿 素 水 溶 液 分 解 同 时 产 生 ＯＨ一 Ｃ 离 子 ， 时 产 生 的 沉 淀 最 大 可 能 是 Ｙ（ ｕ ＯＨＣ ・ ０．我 和 Ｏ３一 此 Ｅ ） Ｏ３ Ｈ２
尿 素 水 解 法 合 成 细 粒 径 高 亮 度 Ｙ２ ： ｕ红 色 荧 光 粉 Ｏ３ Ｅ
王 少 成 ，胡 建 国 ，马 林 ， 小 庆 ， 惠 琴 ， 燕 张 王 徐
（ 旦大 学 化学 系 ， 海 复 上 ２０ ３ ） ０ ４ ３
摘
要 ：采 用 尿 素 均 相 沉 淀 法 合 成 超 细 Ｙ ０ ： ｕ红 色 荧 光 粉 ， 各 种 方 法 对 其 中 间 物 和 最 终 产 物 进 行 表 征 ．讨 ２ ３Ｅ 用
用 Ｆ ＭＳ—Ｉ 荧 光 测 试 仪 测 定 荧 光 粉 的 发射 光谱 ．由 Ｊ Ⅲ型 荧 光 粉 相 对 亮 度 仪 （ 国计 量 学 院 光 电 型 Ｙ一 中 子 研 究 所 制 ） 定 荧 光 粉 的 相 对 亮 度 ．由荷 兰 Ｐ ｉｐＸＬ ０型 电镜 仪 测 定 样 品 的 晶 体 形 貌 和 粒 径 ．用 德 国 测 ｈｌ ｓ ３ ｉ Ｂ ｕ ｅＡＸ ８Ｘ 射 线 衍 射 仪 进 行 物 相 分析 ， ｒｋ ｒ Ｓ Ｄ 以铜 为 靶 材 料 ， 电 压 ４ Ｖ， 电 流 ２ 管 ０ｋ 管 ０ ｍＡ， 科 贝 尔 棱 镜 用 和 闪烁 计 数 器 接 受 ， 度 范 围 １ 。 ０ ．用 Ｐ ＲＫＩ Ｅ ＭＥＲ公 司 ＴＧＡ 角 ０ ～９ 。 Ｅ Ｎ Ｌ ７热 重 分 析 仪 作 样 品 的热 重 分 析 ，
１ 实验 部 分
１ １ 试 剂 ．
实验 所 用 Ｙ２ ３ Ｅ ２ 为 荧 光 级 ， 素 、 ０ 、 ｕ０３ 尿 硝酸 、 水 等 为分 析 纯 ． 氨
１ ２ Ｙ ０３ Ｅ ． ２ ： ｕ的 制 备 将 Ｙ ０３ Ｅ ２ ３ 化 学 计 量 配 比溶 解 于 １ １的 硝 酸 溶 液 ， 所 得 Ｙ” 、 硝 酸 盐 溶 液 用 氨 水 调 节 ｐ ２ 、 ｕ０ 按 ： 将 Ｅｕ Ｈ
值为 １ ．在 上 述 溶 液 中加 入 一 定 量 的尿 素 ， 浴 加 热 回流 数 小 时 ．待 溶 液 冷 却 后 将 沉 淀 抽 滤 ， 次 用 去 离 油 依
子水和 乙醇洗涤 ， 抽干 后 ， 在红 外线烘箱 中烘干 ． 烘干 的前驱体高温 灼烧得 Ｙ ０ ： ｕ红色荧光 粉 ． 将 ２ ３Ｅ
ｂ
图 １ 不 同 反 应 时 间 所 得 前 驱 体 的 Ｓ Ｍ 图 Ｅ
Ｆｉ １ Ｓ Ｍ ｏｔ ｇｒ ｐｈ ｏ ａ ｐｌ ｉｈ ｄ ｆｅｒ ｎｔｒ ａ ｔｖ ｉ ｅ ｇ． Ｅ ｐｈ ｏ ａ ｆｓ ｍ ｅ ｗ ｔ ｉｆ ｅ ｅ ｃ ｉ ｅ ｔｍ
ａ．５ ｈ：ｂ．２ ０ｈ
第４ ２卷
第 ６期
复旦 学 报 （ 自然 科 学版 ）
Ｊ ｕｎ ｌ ｆＦ ｄ ｎ Ｕｎｖ ｒｉ （ ｔｒｌ ｃｅ ｃ ） ｏ ｒ ａ ｏ ｕ ａ ｉｅｓ ｙ Ｎａｕ ａ Ｓ ｉｎ ｅ ｔ
Ｖｏ ． ２ Ｎｏ． Ｉ４ ６
Ｄｅ ．２ ３ ｃ ００
２０ ０ ３年 １ ２月
文 章 编 号 ： ４ ７ ７１ ４（ ０ ３） ６ １ ５ ０ ０ ２ — ０ ２ ０ ０ — ０１ — ５
中 图 分 类 号 ： ６ ４． ； Ｑ ３ ． Ｏ １ ３ Ｔ １ ３ ２ 文 献标识 码 ： Ａ
Ｙ Ｏ ： ｕ是 阴极 射 线 和 紫 外 辐 射 激 发 的 高 效 红 色 发 光 材 料 ， １ ７ ２ ３Ｅ 自 ９ ４年 应 用 于 三 基 色 荧 光 灯 以来 ， 至 今仍 是灯用三基 色荧光粉首选 的红色组分［ 卜 ．现 商 用 的 Ｙ２ ： ｕ多 采 用 高 温 固 相 反 应 合 成 ， 径 一 般 ｏ３ Ｅ 粒 为 ３ ３ ｍ．随 着 科 学 技 术 的 发 展 ， 些 新 型 光 源 对 发 光 材 料 的性 能 指 标 提 出 了 更 高 的 要 求 ．冷 阴 极 荧 ～１ 一 光 灯 具 有 小 型 、 亮 度 、 寿 命 、 电少 等优 点 ， 为液 晶 显 示 的背 景 光 源 已 广 泛 应 用 ．冷 阴极 灯 的 管 径 仅 高 长 耗 作 １ ４ｍｍ， 有更 细 化 的趋 势 ．它 要 求 荧 光 粉 的 粒 径 比现 商 用 的荧 光 粉 更 细 ， 具 有 高 发 光 效 率 和 高 稳 定 － 并 并 性 ．实 验 表 明 ， 商 用 Ｙ２ ３ Ｅ 对 ｏ ： ｕ红 粉 用 球 磨 破 碎 或 气 流 破 碎 的方 法 至 粒径 １ ｍ 左 右 时 ， 于 晶体 表 面造 由
成 严 重 的破 损 使 发 光 效 率 大 幅 度 降 低 ， 衰 显 著 增 大 ， 以符 合 要 求 ．超 细荧 光 粉 的 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 制 已 经 成 为 一 个 十 光 难
分 迫 切 的课 题 ． 合 成 超 细 Ｙ２ ： ｕ红 色 荧 光 粉 已 有 许 多 报 道 ， ０３ Ｅ 主要 有 燃 烧 合 成 法 、 胶 凝 胶 法 、 土 羧 酸 配 合 物 快 速 溶 稀
热分解法 、 雾热 分解法 等ｌ ］ 喷 ４ ．这 些 方 法 获 得 了 纳 米 级 或 亚 微 米 级 的 Ｙ ０ ： ｕ 但 所 得 Ｙ２ ３ Ｅ ２ ３Ｅ ， ０ ： ｕ发 光 亮 度 或 比 目前 的 商 用 品低 许 多 ， 未 有 关 于 发 光 亮 度 的报 道 ．本 文 采 用 尿 素 水 解 均 相 沉 淀 ． 温 灼 烧 法 合 或 高 成 Ｙ ０ ： ｕ红 色 荧 光 粉 ， 论 了 合 成 条 件 与 Ｙ２ ： ２ ３Ｅ 讨 Ｏ３Ｅｕ粒 度 和 发 光 亮 度 的 关 系 ， 察 到 尿 素 水 解 均 相 沉 淀 观 法 合 成 的 Ｙ２ ３ Ｅ ０ ： ｕ比常 规 固相 反 应 法 合 成 的 Ｙ２ ： Ｏ３Ｅｕ激 活剂 Ｅｕ ３ 临 界 浓 度 高 得 多 ．获 得 了 平 均 粒 径 ・ 的 小 于 １ ｍ ， 光 亮 度 与现 商 用 品 相 当 的亚 微 米 级 Ｙ Ｏ ： ｕ红 色 荧 光 粉 ． 发 ２ ３Ｅ
趋 于平 衡 ， 失＝２ ％ ， 失 重 率 为 ３ ％ ．这 对 应 于 ２ ＯＨ） Ｏｓ ９ 总 ９ Ｙ（ Ｃ —— Ｙ ０３ ２ ＋Ｈ２ Ｏ＋２ Ｏ２ Ｃ ．实验 结 果 与 理 论
值 第 １次 失 重 率 ９ ８ ， ２次 失 重 率 ２ ． ％ ， 失 重 率 ３ ． ％ ， 很 好 的 吻 合 ．经 Ｘ ．％ 第 ８８ 总 ８６ 有 ＲＤ 物 相 分 析 结 果 ，
升 温 速 率 为 １ ／ ｎ ０１ ｍｉ ．用 Ｍｉｒｍｅｉ ｃ ｉ ａ ０ ０仪 器 ， Ｂ Ｔ 法 测定 荧 光 粉 比表 面 积 Ｓ比（ ） 并 ２ ｃｏ ｒ ｉ Ｔｒ ｔｒ ０ ｔｓ ｓ ３ 由 Ｅ ｍ２ ，
由 ｄ＝６ ｐ Ｓ比计 算 荧 光 粉 的 平 均 粒 径 ．样 品 的 红 外 光 谱 由 Ｂ ｕ ｅ ｃｏ ２型 漫 反 射 红 外 光 谱 仪 测 定 ． ／・ ｒｋ ｒＶｅｔｒ ２
们 对 获 得 的前 驱 体 做 了 红 外 漫 反 射 光谱 和 热 重 分 析 ， 果 佐 证 了前 驱 体 为 Ｙ（ ｕ ＯＨＣ ・ Ｏ．所 得 前 驱 结 Ｅ） Ｏ３ Ｈ２
体 的 红 外 光 谱 如 图 ２所 示 ．图 中 ３ ７ ０ ０ ｍ 的 区间 峰 是 样 品 的结 晶 水 分 子 的 吸 收 ， 个 大 包 峰 同 ５ ～３０ ０ ｃ 这 时 包 含 同 属 于 这 个 区 间 的 产 物 中 羟 基 振 动 吸 收 ．１６ ０ｃ １ 右 的峰 归 属 为 前 驱 体 的碳 酸 根 的 吸 收 ． ０ ｍ－ 左 图 ３是 前 驱 体 的 热 重 曲 线 ， 失为 失 重 率 （ ） 叩 ％ ．由 ＴＧ 图 可 见 ， 热 开始 失 重 至 １ ０℃ 为 第 １个 平 台 ， 加 ５ 刁 失＝１ ％ ．这 对 应 于 Ｙ（ ） ０ Ｅｕ ＯＨＣ ・ Ｏ 前 驱体 失 去 一 份 结 晶水 ； ３ ０℃ 左 右 又 有 一 次 失 重 ， ７ ０℃ Ｏ３ Ｈ２ 在 ８ 至 ０