close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY16458

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2012.10.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
C 09K 11/80
C 09K 11/63
(2006.01)
(2006.01)
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО
АЛЮМОБОРАТА ИТТРИЯ СО СТРУКТУРОЙ ХАНТИТА
(21) Номер заявки: a 20101690
(22) 2010.11.25
(43) 2012.06.30
(71) Заявители: Государственное научное учреждение "Институт физики
имени Б.И.Степанова Национальной
академии наук Беларуси"; Учреждение Белорусского государственного
университета "Научно-исследовательский институт физико-химических проблем" (BY)
(72) Авторы: Малашкевич Георгий Ефимович; Шевченко Гвидона Петровна; Шишко Галина Викентьевна
(BY)
BY 16458 C1 2012.10.30
BY (11) 16458
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатели: Государственное
научное учреждение "Институт физики
имени Б.И.Степанова Национальной
академии наук Беларуси"; Учреждение
Белорусского государственного университета "Научно-исследовательский
институт физико-химических проблем"
(BY)
(56) SZYSIAK A. et al. Materials Research
Bulletin, 2009. - V. 44. - P. 2228-2232.
CN 1704381 A, 2005.
KR 100668796 B1, 2007.
NEKRASOVA L.V. et al. Journal of
Crystal Growth, 2008. - V. 311. - P. 7-9.
RU 2003104959 A, 2004.
(57)
Способ получения поликристаллического алюмобората иттрия со структурой хантита,
включающий смешивание водных растворов неорганических солей иттрия и алюминия в
стехиометрическом соотношении, добавление редкоземельного активатора, а затем раствора борной кислоты в количестве, превышающем стехиометрическое, осаждение, отделение осадка и его термообработку, отличающийся тем, что осаждение осуществляют путем
добавления водного раствора неорганических солей иттрия и алюминия и борной кислоты
к раствору аммиака или гидрокарбоната аммония до pH 7,5-8,0, а термообработку проводят в две стадии: сначала при 500-700 °С в течение 2,5 часов, а затем при 1100-1200 °С в
течение 2 часов.
Изобретение относится к способу получения люминофора, работающего по принципу
конверсии вниз, и может использоваться при получении люминесцентных меток для повышения степени защиты ценных бумаг, а также катодо- и фотолюминофоров для систем
визуальной информации высокой яркости. В частности, к способу получения высокодисперсного люминофора на основе хантита, легированного редкоземельными ионами.
Известен полученный коллоидно-химическим методом люминофор состава (Y1-xCex)3Al5O12
и (5-60 мас. % сверх 100 %) (Lu1-yCey)2O3, где x = 0,005-0,1; y = 0,01-0,1 [Патент РБ 12457].
Недостатком известного способа получения люминофора является формирование при
синтезе структур иттрий-алюминиевого граната и редкоземельного оксида, характеризующихся относительно малым минимальным расстоянием между редкоземельными ионами (∼ 4 Å и менее), что ведет к эффективному кроссрелаксационному и кооперативному
BY 16458 C1 2012.10.30
тушению люминесценции. Это тушение проявляется при использовании вместо церия,
прежде всего таких лантаноидов, как Pr, Nd, Sm, Dy. Кроме того, наличие в его составе
дорогостоящего лютеция ведет к значительному удорожанию люминофора.
Известен хантитовый фосфор состава Y1-x-yAl3B4O12 : xCe, yTb, где "x" и "y" = 0,010,5 мол. % на моль Y, приготовленный путем смешивания Y2O3, Al2O3, B2O3, Ce2(C2O4)3,
Tb4O7 и отжига полученной смеси [Huntite phosphor and white light emitting device using
there, KR100668796 (B1), МПК C 09K 11/77; C 09K 11/78; C 09K 11/80; C 09K 11/77, 2007].
Недостатком известного способа получения хантитового фосфора является относительно
большой (∼ 5-10 мкм) средний "диаметр" зерна, что мешает его использованию в экранах
с высоким разрешением и в качестве люминесцентных меток в типографских красках.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому способу получения поликристаллов хантита является способ получения с использованием модифицированного
метода Печини люминесцирующих нанопорошков YAl3(BO3)4, легированных Nd, Yb, Cr
[Nanopowders of YAl3 (BO3)4 doped by Nd, Yb and Cr obtained by sol-gel method: Synthesis,
structure and luminescence properties. Materials Research Bulletin - 2009. - V. 44. - P. 2228-2232].
Недостатками известного способа являются использование большой массы органических
реагентов в расчете на единицу получаемого продукта, частичное или полное восстановление активирующих добавок в ходе пиролиза полимерного геля, присутствие примесей
других фаз (0,5 и более вес. %). Эти недостатки ведут к удорожанию продукта, трудностям
получения люминофоров с одинаковыми спектрально-люминесцентными свойствами при
использовании активаторов, способных проявлять различные зарядовые состояния, невысокой однородности по размерам и ухудшению люминесцентных характеристик из-за повышенного содержания примесных фаз, которые характеризуются из-за меньшего минимального расстояния активатор-активатор более сильным концентрационным тушением
люминесценции.
Задачей предлагаемого изобретения является разработка способа синтеза нанокристаллического хантита с активирующими добавками без использования органических реагентов и связанного с ними неконтролируемого восстановления активаторов и повышенного
содержания примесных фаз.
Для решения поставленной задачи использовали коллоидно-химический способ синтеза через соосаждение гидроксидов из водных растворов с применением соответствующих неорганических солей, что упрощает и удешевляет процесс синтеза, обеспечивая
получение беспримесного нанокристаллического продукта с высокой степенью однородности и размерами кристаллитов около 100 нм.
Предлагаемый способ получения поликристаллического алюмобората со структурой
хантита, включающий смешивание водных растворов неорганических солей иттрия и
алюминия в стехиометрическом соотношении, добавление редкоземельного активатора, а
затем раствора борной кислоты в количестве, превышающем стехиометрическое, осаждение, отделение осадка и его термообработку. Осаждение осуществляют путем добавления
водного раствора неорганических солей иттрия и алюминия и борной кислоты к раствору
аммиака или гидрокарбоната аммония до pH 7,5-8,0, а термообработку проводят в две
стадии: сначала при 500-700 °С в течение 2,5 часов, а затем при 1100-1200 °С в течение
2 часов.
Суть предлагаемого способа поясняется следующим примером.
Водные 0,1-1,0 M растворы азотнокислых солей иттрия и алюминия смешивают в соответствии со стехиометрией, добавляют навеску активатора и перемешивают 1 час. Затем
прибавляют раствор борной кислоты в избытке (5-10 мас. %) по отношению к стехиометрии и перемешивают в течение нескольких часов для гомогенного распределения компонентов в растворе. Осаждение проводят, медленно прикапывая полученный раствор к
раствору аммиака или гидрокарбоната аммония до pH конечного раствора 7,5-8,0. Полученные золи совместно осажденных гидроксидов оставляют на сутки, затем отделяют
2
BY 16458 C1 2012.10.30
осадки центрифугированием, промывают ацетоном или спиртом и высушивают на воздухе при 60-80 °С в течение суток. Образующиеся ксерогели термообрабатывают на воздухе
2,5 часа при T = 600 °С для удаления из ксерогелей структурно-связанной воды и кислотных остатков и получения аморфного алюмобората иттрия и 2 часа при T = 1100 °С для
формирования алюмобората иттрия со структурой хантита. Полученные порошки представляли собой агрегаты размером 1-2 мкм, размер индивидуальных частиц в которых составлял примерно 100 нм.
Уменьшение температуры первой стадии термообработки ниже 500 °С не позволяет
полностью удалить из ксерогелей примесь H2O и NO2, а увеличение выше 700 °С сопровождается появлением примесных фаз боратов иттрия и алюминия, которые формируются
в температурном диапазоне 710-950 °С. Уменьшение температуры второй стадии термообработки ниже 1100 °С ведет к значительному замедлению процесса формирования
структуры хантита, а увеличение выше 1200 °С - к его разложению и плавлению при
1260 °С.
На фиг. 1 приведена дифрактограмма полученных поликристаллов хантита, легированных 1 мол. % Ce2O3 (Kα излучение Cu, никелевый фильтр). На вставке приведены данные по положению и интенсивности брегговских рефлексов из электронного каталога
JCPDS-2002 (PDF #721978).
На фиг. 2 изображены микрофотографии полученных поликристаллов.
На фиг. 3 и 4 изображены спектры люминесценции (кривые 1) и возбуждения люминесценции (кривые 2) поликристаллов хантита, активированных ионами Се3 + (фиг 3) и
Eu3 + (фиг 4).
Видно, что синтезированные по заявляемому способу поликристаллы легированного
алюмобората имеют структуру хантита с пренебрежимо малой долей примесных фаз и характеризуются высокой однородностью индивидуальных зерен с "диаметром" примерно
100 нм.
Эти характеристики с учетом простоты и дешевизны заявляемого способа синтеза
обеспечивают ему существенные преимущества при производстве активированных поликристаллов хантита.
Спектрально-люминесцентные особенности получаемых поликристаллов с учетом малоэффективного концентрационного тушения люминесценции из-за высокого (≈ 6Å) минимального расстояния между ионами активатора и малого размера зерна обеспечивают
им преимущества при использовании в качестве люминесцентных меток для повышения
степени защиты ценных бумаг, а также в тонкослойных люминесцентных экранах с повышенным пространственным разрешением.
Фиг. 1
3
BY 16458 C1 2012.10.30
Фиг. 2
Фиг. 3
Фиг. 4
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
529 Кб
Теги
by16458, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа