Изобретение относится к люминофорам с общей формулой АВС(ВО₃)₂, где А, В, С - катионы щелочных, щелочноземельных и редкоземельных металлов, излучающих свет в инфракрасной области. Фотолюминесцентный материал состава NaSrYb(BO₃)₂ излучает свет в инфракрасной области в диапазоне от 950 до 1050 нм и имеет пространственную группу P2₁/m моноклинной сингонии, параметры решетки а=9.0561(6) b=5.29230(5) с=6.4267(4) β=118.528(4)°. Способ получения фотолюминесцентного материала состава NaSrYb(BO₃)₂ методом двухстадийного твердофазного синтеза включает приготовление смеси компонентов, взятых в стехиометрическом соотношении, содержащих соответственно, мас.%: карбонат натрия Na₂CO₃ - 10,04, карбонат стронция SrCO₃ - 27,97, Yb₂O₃ - 37,33 и борную кислоту Н₃ВО₃ - 24,66. Смесь нагревают на первой стадии до 650°С не менее 5 ч, перетирают до получения однородной массы, затем нагревают на второй стадии до 900°С не менее 12 ч. Группа изобретений обеспечивает расширение арсенала материалов, обладающих фотолюминесцентными свойствами. 2 н.п. ф-лы, 4 ил., 1 пр.

Изобретение относится к новым соединениям класса люминофоров с общей формулой АВС(ВО₃)₂, где А, В, С - катионы щелочных, щелочноземельных и редкоземельных металлов, излучающих свет в инфракрасной области.

Люминофоры, работающие в ИК-области, широко применяются для невидимой маркировки, в полиграфии, для защиты ценных бумаг, в системах безопасности, в медицинских приборах и т.д. В основном, люминофоры создаются на основе многочисленных соединений: оксидов, боратов, оксисульфидов и др., в которых в качестве легирующих добавок входят редкоземельные элементы, изменяющие цвет и интенсивность свечения. Бораты с общей формулой АВС(ВО₃)₂ с щелочными и щелочноземельными металлами содержат редкоземельный элемент в своей основе и способны формировать различные типы структур, что дает возможность поиска новых перспективных фотолюминесцентных материалов. Кроме того, такие материалы имеют высокую гидролитическую, химическую, термическую стойкость и широкую область прозрачности.

Впервые люминофор состава NaBaYb(BO₃)₂, работающий в ближней РЖ-области спектра, был получен методом твердофазного синтеза [Светлякова Т.Н., Кононова Н.Г., Кох А.Е. и др. Журнал неорганической химии, 2011, т. 56, №1, с. 117.]. В результате замещения Na⁺ на K⁺ синтезированы фотолюминесцентные материалы состава KBaLn³⁺(ВО₃)₂ [Ln³⁺=Sc, Y, Lu, Gd] с легирующей добавкой Се³⁺, Tb³⁺, Eu³⁺, работающие в видимой области спектра [Camardello S.J., Her J.H., Toscano P.J., Srivastava A.M. Optical Materials, 2015, v. 49, р. 297-303]. При дальнейшем замещении Ba²⁺ на Sr²⁺ получены соединения KSrR(BO₃)₂ (R=Tb, Yb, Y) и изучен новый люминофор KSrTb(ВО₃)₂, излучающий свет в диапазоне от 355 до 620 нм [Kokh А.Е., Kononova N.G., Shevchenko V.S. et al. Journal of Alloys and Compounds, 2017, v. 711, p. 440-445], [Евразийский патент EA025559, МПК:C09K 11/88, опубл. 01.30.2017].

Известен фотолюминесцентный материал KCaNd(BO₃)₂, излучающий свет в инфракрасной области в диапазоне от 850 нм до 1080 нм [патент РФ2710191, МПК C09K 11/78, опубл. 24.12.2019]. Однако, соединение KCaNd(BO₃)₂ не удается синтезировать традиционным твердофазным синтезом. После первой стадии отжига при 650°С продукт синтеза необходимо прессовать в таблетку. В противном случае на порошковой рентгенограмме наблюдаются примеси промежуточных продуктов реакции.

Заявляемое изобретение направлено на решение задачи, заключающейся в получении нового фотолюминесцентного материала, работающего в инфракрасной области на основе соединений класса люминофоров с общей формулой АВС(ВО₃)₂, где А, В, С - катионы щелочных, щелочноземельных и редкоземельных металлов, методом двухстадийного твердофазного синтеза, обеспечивающего воспроизводимое получение однофазного продукта, соответствующего химическому составу.

Благодаря возможности замещения в катионной позиции щелочного, щелочноземельного и редкоземельного элементов можно получать новые люминофоры, превосходящие по своим функциональным свойствам используемые в настоящее время. Такие материалы - потенциальные носители новых физико-химических свойств. Таким образом, задача расширения арсенала материалов, обладающих фотолюминесцентными свойствами является актуальной.

Поставленная задача решена путем получения бората состава NaSrYb(BO₃)₂, используемого в качестве фотолюминесцентного материала, излучающего свет в инфракрасной области в диапазоне от 950 до 1050 нм, имеющего пространственную группу P2₁/m моноклинной сингонии и параметры решетки β=118.528(4)°.

Поставленная задача решена также в способе получения фотолюминесцентного материала состава NaSrYb(BO₃)₂ методом двухстадийного твердофазного синтеза, включающего приготовление смеси компонентов, взятых в стехиометрическом соотношении, содержащих, соответственно, мас. %: карбонат натрия NarCO₃- 10,04, карбонат стронция SrCO₃- 27,97, оксид Yb₂O₃- 37,33 и борную кислоту Н₃ВО₃- 24,66, нагрев смеси на первой стадии до 650°С не менее 5 ч и на второй стадии до 900°С не менее 12 ч.

Для соединения NaSrYb (ВО₃)₂ на фиг. 1 представлены рентгенограммы: а - для синтезированного порошка, 6 - расчетная; на фиг. 2 - структура, показывающая координацию атомов; на фиг. 3 - спектр люминесценции и на фиг. 4 - спектр поглощения от 190 до 900 нм.

Рентгенограмма, полученная на синтезированном порошке, при сопоставлении с расчетной хорошо согласуется (фиг. 1), что свидетельствует об однофазности получаемого образца.

Соединение NaSrYb(BO₃)₂ кристаллизуется в моноклинной сингонии с пространственной группой P2₁/m и параметрами решетки β=118.528(4)°. Типичная двухслойная структура этого соединения показана на фиг. 2. В данной структуре плоские анионные группы [ВО₃]^3- образуют гофрированные слои, расположенные параллельно направлению [010]. [YbO₆]-октаэдры, объединенные в пакеты, располагаются между слоями, а крупные катионы Na⁺и Sr²⁺, занимающие одну позицию, находятся в межпакетном промежутке вблизи боратных слоев и смещены к одному из них.

Спектр фотолюминесценции NaSrYb(BO₃)₂ при комнатной температуре, возбуждаемый излучением с длиной волны 532 нм, приведенный на фиг. 3, состоит из широкой полосы излучения в спектральном диапазоне 950-1050 нм, соответствующей переходам электронов в ионах Yb³⁺ из возбужденных состояний уровня ²F_5/2 в основное состояние уровня ²F_7/2. Наиболее интенсивный пик в спектре люминесценции приходятся на 973 нм. Спектр поглощения NaSrYb(BO₃)₂ от 190 до 900 нм показан на фиг. 4.

Все технологические операции по синтезу соединения NaSrR(BO₃)₂ проведены согласно примеру.

Пример. Шихта для синтеза состояла из смеси компонентов, взятых в соотношении с формульным составом NaSrYb(BO₃)₂, содержащих, соответственно, мас. %: карбонат натрия Na₂CO₃- 10,04, карбонат стронция SrCO₃- 27,97, оксиды Yb₂O₃- 37,33 и борную кислоту H₃BO₃- 24,66. Шихту перетирали до однородного состояния и загружали в платиновый тигель, который помещали в нагревательную печь при температуре 650°С. Завершенность процесса на первой стадии контролировали по потере веса. При полном удалении Н₂О и СО₂ после выдержки не менее 5 ч вес оставался постоянным и соответствовал расчетному. После отжига на первой стадии продукт синтеза извлекали из предварительно охлажденного тигля и тщательно перетирали до получения однородной массы. Затем порошок снова помещали в платиновый тигель и нагревали до 900°С не менее 12 ч.

Предлагаемые температурно-временные интервалы проведения твердофазного синтеза на второй стадии определены экспериментальным путем по результатам рентгенофазового анализа. Уменьшение длительности прокаливания при установленной температуре на второй стадии, равно как и снижение температуры, приводит к появлению побочных примесных фаз.

Повышение температуры отжига при указанных временных рамках способствует более сильному спеканию образца и вызывает дополнительные трудности при его извлечении из тигля и дальнейшей обработке.

Таким образом, открытием нового люминофора NaSrYb(BO₃)₂ решается задача расширения арсенала материалов, обладающих фотолюминесцентными свойствами в инфракрасной области, и найдены температурно-временные интервалы твердофазного синтеза, обеспечивающего воспроизводимое получение однофазного продукта.

1. Фотолюминесцентный материал состава NaSrYb(BO₃)₂, излучающий свет в инфракрасной области в диапазоне от 950 до 1050 нм, имеющий пространственную группу P2₁/m моноклинной сингонии, параметры решетки а=9.0561(6) b=5.29230(5) с=6.4267(4) β=118.528(4)°.

2. Способ получения фотолюминесцентного материала состава NaSrYb(BO₃)₂ методом двухстадийного твердофазного синтеза, включающим приготовление смеси компонентов, взятых в стехиометрическом соотношении, содержащих соответственно, мас. %: карбонат натрия Na₂CO₃ - 10,04, карбонат стронция SrCO₃ - 27,97, оксид Yb₂O₃ - 37,33 и борную кислоту Н₃ВО₃ - 24,66, нагрев смеси на первой стадии до 650°С не менее 5 ч, перетирание до получения однородной массы, затем нагрев на второй стадии до 900°С не менее 12 ч.

Изобретение относится к технологии получения порошка иттрий-алюминиевого граната. Способ получения порошка иттрий-алюминиевого граната твердофазным методом включает отбор навесок оксида иттрия и нитрата алюминия, которые смешивают с образованием смеси для синтеза, после образования смеси ее размалывают до однородного состояния, переносят в тигель, который помещают в печь, заранее нагретую до температуры 900°С, и термически обрабатывают смесь в течение не менее 2 ч до получения монофазного иттрий-алюминиевого граната с последующим его остыванием и помолом.

Способ получения люминофоров на основе алюмината стронция с европием и диспрозием методом соосаждения // 2784921

Изобретение относится к неорганической химии и может быть использовано в фотолюминесцентных эвакуационных системах, люминесцентных красках или пластиках. Сначала готовят азотнокислые или хлоридные растворы, содержащие алюминий, стронций, европий и диспрозий.

Способ получения сцинтилляционного кристалла и изделий из него // 2783941

Изобретение относится к технологии получения сцинтилляционных материалов для использования в ядерной физике, сцинтилляционных модулях коллайдеров, рентгеновской компьютерной флюорографии и трехмерной позитрон-эмиссионной компьютерной томографии. Способ получения сцинтилляционных кристаллов на основе силиката, содержащего лютеций Lu, включающий (1) предварительное приготовление шихты состава в соответствии с химической формулой соединения Ce0,002Lu1,947Ca0,001Y0,05SiO4,999, (2) последующее выращивание монокристаллов из полученной шихты по методу Чохральского, при этом: (а) выращивают кристалл диаметром 60-100 мм, используя 70-85% исходного расплава для предотвращения деформации и увеличения диаметра иридиевого тигля во время кристаллизации остатков расплава; (б) из выращенных кристаллов вырезают, изготавливают полированные стержни сечением в диапазоне от 0,5×0,5 до 4×4 мм2 и длиной в диапазоне от 10 до 30 мм, а также полированные пластины толщиной от 0,5 до 5 мм; (в) проводят отжиг полированных стержней и пластин на воздухе при температуре 1100°С в течение 12 ч для устранения в кристаллической решетке напряжений, возникающих в процессе резки и полировки поверхностей; (г) проводят легирование полированных стержней и пластин водородом отжигом в газовой атмосфере, содержащей водород, в частности в смеси аргона с 5-10% Н2 при температуре 1100-1200°С в течение 12-24 ч для снижения времени сцинтилляции с 36-38 нс до 20-32 нс; (д) порошкообразный Ce0,002Lu1,947Ca0,001Y0,05SiO4,999, образующийся в процессе разрезания кристаллической були на стержни и пластины, собирают рециркуляцией жидкости, в частности воды, для химического извлечения оксида лютеция Lu2O3 и его повторного использования при выращивании кристаллов.

Двойной сульфат скандия и аммония, допированный европием, и способ его получения // 2777066

Изобретение относится к технологии получения химического соединения состава (NH4)3Sc0,995Eu0,005(S04)3, которое может быть использовано в качестве люминофора для бесконтактного определения температуры. Предлагается двойной сульфат скандия и аммония, допированный европием, состава (NH4)3Sc0,095Eu0,005(SO4)3.

Способ синтеза оксифторида церия, допированного иттрием, состава ce1-xyxo2-x/2-y/2fy, где x=0,1-0,2, y=0,15-0,3 // 2776185

Изобретение относится к способу получения оксифторида церия, допированного иттрием, который может быть использован в качестве люминесцентно-активных материалов, катализаторов, биомедицинских сенсоров, материалов для высокотемпературных кислород-ион проводящих мембран. Способ синтеза оксифторида церия, допированного иттрием, состава Ce1-xYxO2-x/2-y/2Fy, где х=0,1-0,2, у=0,15-0,3, характеризуется тем, что синтез оксифторида проводят при температуре 800°С в квазизамкнутом объеме путем реакции твердофазного взаимодействия прекурсора на основе диоксида церия, допированного иттрием и имеющего химический состав Се1-xYx-y/3O2-x/2-y/2, с фторидом иттрия, описываемой уравнением Се1-xYx-y/3O2-x/2-y/2+у/3 YF3→Се1-xYxO2-x/2-y/2Fy, согласно которому исходя из заданного содержания иттрия (х) и фтора (у) в синтезируемом оксифториде рассчитывают количество фторида, а также химический состав используемого прекурсора, при этом используют прекурсор на основе диоксида церия, синтезированный в реакции горения с органическим топливом, в качестве которого используют глицин и лимонную кислоту.

Способ синтеза оксифторида церия, допированного лантаноидами, состава ce1-xlnxo2-x/2-y/2fy, где x=0,1-0,4, y=0,06-0,3 // 2776184

Изобретение относится к способу получения оксифторида церия, допированного лантаноидами, который может быть использован в качестве люминесцентно-активных материалов, катализаторов, биомедицинских сенсоров, материалов для высокотемпературных кислород-ион проводящих мембран. Способ синтеза оксифторида церия, допированного лантаноидами, состава Ce1-xLnxO2-x/2-y/2Fy, где х=0,1-0,4, у=0,06-0,3 характеризуется тем, что синтез проводят при температуре 800°С в квазизамкнутом объеме путем реакции твердофазного взаимодействия прекурсора на основе диоксида церия, допированного заданным лантаноидом Ln, и имеющего химический состав Се1-xLnx-у/3О2-х/2-у/2, с фторидом этого же лантаноида LnF3, описываемой уравнением Ce1-xLnx-y/3O2-x/2-y/2 + у/3 LnF3 → Ce1-xLnxO2-x/2-y/2Fy, согласно которому, исходя из заданного содержания допанта (х) и фтора (у) в синтезируемом оксифториде, рассчитывают количество фторида, а также химический состав используемого прекурсора, при этом используют прекурсор на основе диоксида церия, синтезированный в реакции горения с органическим топливом, в качестве которого используют глицин и лимонную кислоту.

Способ получения люминесцентного материала и управления цветностью его свечения // 2772826

Изобретение относится к технологии получения новых люминофоров на основе неорганических кристаллических соединений, а именно к способу получения люминесцентного материала и управления цветностью его свечения на основе бората бария и лютеция, допированного ионами Eu3+. Согласно способу оксиды лютеция и европия, карбоната бария и борной кислоты смешивают в необходимых стехиометрических соотношениях, нагревают при температуре 500-600°С в течение 25 ч, затем измельчают, перемешивают и таблетируют, после чего нагревают при 880°С в течение 25 ч с промежуточными измельчением, перемешиванием и таблетированием, затем нагревают при 900°С в течение 25 ч, затем таблетки снова размалывают, перетирают и прессуют заново, после чего нагревают при температуре 910°С и выдерживают в течение 25 часов, в результате чего получают поликристаллический материал.

Способ получения боратов лантана, легированных европием и тербием // 2761209

Изобретение относится к получению люминесцентных материалов, используемых в светотехнике, а также в нелинейной оптике в широком спектральном диапазоне. Для получения боратных люминофоров проводят термообработку органических солей редкоземельных элементов.

Нелинейно-оптический и фотолюминесцентный материал редкоземельного скандобората самария и способ его получения // 2759536

Изобретение относится к получению экологически чистых источников света и люминофоров. Нелинейно-оптический и фотолюминесцентный материал редкоземельного скандобората самария состава Sm0,78Sc3,22(BO3)4 нецентросимметричной моноклинной структуры имеет пространственную группу Сс с параметрами решетки а=7,6819 Å, b=9,8088 Å, с=11,9859 Å, β=105,11, обеспечивает генерацию второй гармоники при накачке на длине волны 1064 нм, излучает свет от 550 нм до 750 нм.

Прозрачный керамический сцинтилляционный детектор со структурой граната для позитронно-эмиссионной томографии // 2755268

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано при изготовлении сцинтилляторов для обнаружения излучения в системах компьютерной томографии (КТ), позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ), однофотонной эмиссионной компьютерной томографии (ОФЭМТ). Сначала формируют порошок пламенно-аэрозольным пиролизом жидких предшественников; синтезом в процессе горения; обработкой для получения частиц с размером менее 500 мкм, например, размалыванием; осаждением частиц из жидких растворов путем изменения рН или синтезом на основе золегелевой технологии.

Люминесцирующее оксифторидное стекло // 2785975

Изобретение относится к материалам квантовой электроники, оптики, функциональной электроники и может быть использовано в оптических устройствах, в устройствах информатики и лазерной техники для отображения знаковой, графической и телевизионной информации, в светодиодах белого свечения, сцинтилляторах, катодо- и рентгенолюминофорах.