Способ получения поликристаллического алюмобората иттрия со структурой хантита.

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО АЛЮМОБОРАТА ИТТРИЯ СО СТРУКТУРОЙ ХАНТИТА(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(72) Авторы Малашкевич Георгий Ефимович Шевченко Гвидона Петровна Шишко Галина Викентьевна(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(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 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 (1-)3512 и (5-60 мас.сверх 100 ) (1-)23, где 0,005-0,10,01-0,1 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 и менее), что ведет к эффективному кроссрелаксационному и кооперативному 16458 1 2012.10.30 тушению люминесценции. Это тушение проявляется при использовании вместо церия,прежде всего таких лантаноидов, как , , , . Кроме того, наличие в его составе дорогостоящего лютеция ведет к значительному удорожанию люминофора. Известен хантитовый фосфор состава 13412, , гдеи 0,010,5 мол.на моль , приготовленный путем смешивания 23, 23, 23, 2(24)3,47 и отжига полученной смеси, 100668796 (1), МПК 09 11/7709 11/7809 11/8009 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 3(3)4, легированных , ,3 (3)4,-,.- 2009. - . 44. - . 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 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 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 доконечного раствора 7,5-8,0. Полученные золи совместно осажденных гидроксидов оставляют на сутки, затем отделяют 2 16458 1 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 600 С для удаления из ксерогелей структурно-связанной воды и кислотных остатков и получения аморфного алюмобората иттрия и 2 часа при 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 2 и 2, 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.23 ( излучение , никелевый фильтр). На вставке приведены данные по положению и интенсивности брегговских рефлексов из электронного каталога-2002 ( 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 Се 3(фиг 3) и 3(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 ( 6) 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. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4