×
12.04.2023
223.018.48ab

Результат интеллектуальной деятельности: Способ получения ортоборатов лантана, допированных европием и висмутом

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к способу получения боратных люминофоров с помощью термообработки, причем в качестве прекурсора используют смесь олеата лантана, олеата европия, экстракта висмута с борной кислотой с введением октанола и триоктиламина, которую нагревают сначала в течение 1 часа при 200°C и затем при температуре 550-750°C в течение 2 часов. 4 пр.

Изобретение относится к способам получения боратов лантана, легированных европием и висмутом, и может найти применение в качестве люминесцентных материалов в светотехнике, а также в нелинейной оптике в широком спектральном диапазоне.

В последние годы неорганические бораты используются в качестве основы для люминофоров из-за их большой ширины запрещённой зоны, высокой термической и химической стабильности, высокой эффективности люминесценции и низкой стоимости. В боратах ионы La3+ могут быть легко заменены ионами редкоземельных элементов (РЗЭ) из-за их близкого ионного радиуса. Легированные бораты лантана обладают высокой термической стабильностью, подходящей твёрдостью, высоким порогом повреждения, вызванным лазером, нечувствительностью к влаге и прозрачностью в ультрафиолетовом диапазоне. В качестве активаторов чаще всего используют ионы Eu3+, Tb3+, Sm3+, Dy3+ и Ce3+, имеющие высокую эффективность люминесценции, большой стоксов сдвиг и узкополосное излучение в видимой и ближней инфракрасной областях при возбуждении ультрафиолетовым светом. Интенсивностью люминесценции можно управлять с помощью правильно выбранного иона-сенсибилизатора, который передаёт часть поглощённой энергии при возбуждении УФ-светом ионам-активаторам для дальнейшего свечения. Помимо этого, введение дополнительных допантов может приводить к увеличению интенсивности фотолюминофоров.

В [Velchuri R. et al. «Preparation and characterization of rare earth orthoborates, LnBO3 (Ln = Tb, La, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Dy, Y) and LaBO3:Gd, Tb, Eu by metathesis reaction: ESR of LaBO3:Gd and luminescence of LaBO3:Tb, Eu» // Materials Research Bulletin, 2011, V. 46, №8, рр. 1219-1226] предложен твёрдофазный способ получения ортоборатов РЗЭ, в соответствии с которым оксиды РЗЭ растворяют в концентрированной HCl с получением водных растворов LnCl3. Этот раствор упаривают досуха, чтобы исключить избыток HCl. Высушенный твёрдый LnCl3 и 10% избыток NaBO2 тщательно измельчают с использованием ацетона спектральной чистоты. Все полученные материалы нагревают при 650°C в течение 14 ч, за исключением LaBO3, NdBO3, SmBO3, EuBO3 и GdBO3, которые спекаются при 650°C и 900°C в течение 6 ч. Полученные продукты несколько раз промывают деионизированной горячей водой для удаления NaCl, B2O3 и NaBO2. Оставшийся твёрдый продукт сушат на горячей плите. В результате получают ортобораты РЗЭ в кристаллических формах арагонита и ватерита. Спектры люминесценции LaBO3:Tb, Eu имеют характерные полосы Tb3+ или Eu3+.

Недостатками способа являются многостадийность, высокие температуры для указанных длительных процессов, а также отсутствие описания возможности получения известным способом допированных европием ортоборатов лантана, включающих висмут.

Известен гидротермальный синтез ортоборатов лантана легированных европием [Zhang J.C. et al. «Self-assembly of LaBO3:Eu twin microspheres synthesized by a facile hydrothermal process and their tunable luminescence properties» // Materials research bulletin, 2012, V. 47, №2, рр.247-252]. Способ осуществляют путём приготовления водного раствора, содержащего La(NO3)3⋅6H2O и Eu(NO3)3⋅6H2O с избыточным количеством борной кислоты при интенсивном перемешивании. Затем к раствору добавляют хорошо контролируемое количество раствора NaOH до достижения pH=7. После непрерывного перемешивания в течение 2 часов молочные суспензии переносят в автоклав на 25 мл и нагревают при 220°C в течение 24 часов. После охлаждения продукты фильтруют, промывают несколько раз деионизированной водой и этанолом и сушат в атмосфере при 60°C в течение 2 часов. Известный способ позволяет получить двойные микросферы LaBO3:Eu, состоящие из наностержней с высокой кристалличностью, обладающие перестраиваемой люминесценцией, которую наблюдают, изменяя длину волны возбуждения образцов. При варьировании λex в диапазоне 360-390 нм цвет люминесценции изменяется с красного на синий с получением пурпурно-розового и розового света при 360 и 380 нм.

К недостаткам способа относятся многостадийность, длительность процесса, а также требование использования специального оборудования. Помимо этого, не раскрыта возможность реализации способа для получения боратов лантана, допированных европием и висмутом.

Известен способ получения борофторида с добавлением Bi, относящегося к технической области люминесцентных материалов [пат. CN №110499154, опубл. 26.11.2019]. Разновидность метода приготовления борофторида с добавкой Bi, включает смешение карбоната стронция SrCO, борной кислоты H3BO3, фторида стронция SrF2 и оксида висмута Bi2O3. При этом смесь тщательно измельчают в агатовой ступке в течение 20 минут, затем смешанный порошок загружают в тигель и помещают в печь высокотемпературного обжига для предварительного спекания при температуре 550°C в течение 7 часов. После охлаждения до комнатной температуры полученный материал снова измельчают и спекают в течение 7 часов при 1050°C. Затем материал охлаждают до комнатной температуры и повторно спекают в течение 8 часов при 1050°C. Охлаждённый до комнатной температуры образец состава Sr5(BO3)3F:1%Bi измельчают до порошка. Для полученного материала длина волны мерцающего излучения составляет 315 нм при длине волны возбуждения 526 нм.

Основным недостатком является отсутствие информации о возможности получения известным способом допированных европием ортоборатов лантана, включающих висмут. Помимо этого, к недостаткам можно отнести многостадийность, длительность и энергозатратность процесса.

Наиболее близким по технической сущности является способ получения допированных европием боратов Ba3Bi2(BO3)4:Eu3+ [пат. RU №2722343, опубл. 29.05.2020, бюл.16]. Синтез проводят методом кристаллизации из расплава при температуре 1200°С и выдержке 30 минут с последующим медленным охлаждением. В качестве исходных веществ для синтеза фотолюминофоров используют реактивы ВаСО3, H3BO3, Eu2O3 и Bi2O3. Допирование Ba3Bi2(BO3)4 ионами Eu3+ осуществляют в широком диапазоне концентраций по формуле Ba3Bi2-xEux(BO3)4, где х=0,005-1,6. Синтез проводят в платиновых тиглях. После смешения шихту прессуют под нагрузкой 90-100 кг/см3. В результате получают красноизлучающий фотолюминофор для чипов светодиодов с координатами цветности х=0,65; у=0,35 и термической стабильностью в интервале температур 299-466K. При этом оптимальная концентрация активных ионов европия составляет 50% по замещению висмута.

Недостатком известного способа является высокая температура синтеза, необходимость использования дополнительного оборудования.

В связи с этим, техническим результатом заявляемого изобретения является упрощение способа получения ортоборатов лантана допированных европием и висмутом за счёт снижения температуры синтеза.

Технический результат достигают термообработкой солей РЗЭ с органическими соединениями, в качестве прекурсора используют смесь олеата лантана, олеата европия, экстракта висмута, борной кислоты, октанола и триоктиламина. При этом для приготовления экстракта висмута его экстрагируют бензольным раствором триоктиламина 0,4-0,5 моль/л из азотнокислого водного раствора висмута 0,0045-0,006 моль/л в соотношении фаз 1 к 1, после расслаивания фаз органическую фазу отделяют. Органический раствор насыщают 2 раза. Смесь подвергают отжигу сначала при 200°C и затем при температуре 550-750°C. В результате получают ортобораты лантана легированные европием и висмутом состава LaBO3:Eu3+:Bi3+.

Процесс осуществляют следующим образом: к олеату лантана, олеату европия, экстракту висмута добавляют раствор борной кислоты в смеси октанол-триоктиламин (1:1) в мольном соотношении (Ln-Bi):B=1:1,2 для получения ортоборатов лантана допированных европием и висмутом. Смесь последовательно нагревают в течение 1 часа при температуре 200°C и затем в течение 2 часов при температуре 550-750°C для получения ортоборатов. Увеличение температуры выше 750°C экономически нецелесообразно, а понижение температуры пиролиза ниже 550°С приводит к образованию рентгеноаморфной массы, не обладающей люминесцентными свойствами.

Способ иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. Экстракцию висмута осуществляют из азотнокислых растворов (концентрация висмута 4,78⋅10-3 моль/л) бензольным раствором триоктиламина 0,45 моль/л, соотношение фаз при экстракции равно 1:1. Органический раствор насыщают 2 раза. После экстракции фазы разделяют. Полученная органическая фаза содержит 8,34⋅10-3 моль/л висмута.

2 г олеата лантана (содержащего 2,29⋅10-3 моль лантана) смешивают с 0,25 г олеата европия (содержащего 1,27⋅10-4 моль европия) и 15,22 мл экстракта висмута (содержащего 1,27⋅10-4 моль висмута), соотношение La:Eu:Bi=90:5:5. Смесь помещают в фарфоровый тигель, добавляют 0,189 г борной кислоты, растворённой при нагревании в смеси 4 мл октилового спирта и 4 мл триоктиламина. Мольное соотношение (Ln-Bi):B=1:1,2. Смесь последовательно нагревают сначала в течение 1 часа при 200°C и затем при температуре 550°C в течении 2 часов.

В результате отжига, получают 0,464 г порошка состава La0,90Eu0,05Bi0,05BO3, который является люминофором в красной области спектра (570-710 нм) с максимумом 615 нм (λex–260 нм).

Пример 2. Аналогичен примеру 1, кроме того, что термообработку проводят сначала при 200°C, а затем при температуре 450°C в течении 2 часов. В результате получают 0,542 г рентгеноаморфного продукта. Следовательно, температура обжига 450°C недостаточна для кристаллизации целевого продукта, и в результате получается рентгеноаморфная, слипшаяся, несгоревшая масса.

Пример 3. Аналогичен примеру 1, кроме того, что к 2 г олеата лантана (содержащего 2,29⋅10-3 моль лантана) добавляют 0,265 г олеата европия (содержащего 1,347⋅10-4 моль европия) и 32,23 мл экстракта висмута (содержащего 2,69⋅10-4 моль висмута), соотношение La:Eu:Bi=85:5:10. В результате получают 0,501 г порошка состава La0,85Eu0,05Bi0,1BO3, который является люминофором в красной области спектра с интенсивностью 50% от интенсивности люминофора, полученного в примере №1.

Пример 4. Аналогичен примеру 1, кроме того, что термообработку проводят сначала при 200°C, а затем при температуре 750°C в течении 2 часов. В результате получают 0,460 г порошка состава La0,90Eu0,05Bi0,05BO3, который является люминофором в красной области спектра с интенсивностью 220% от интенсивности люминофора, полученного в примере №1.

Способ получения боратных люминофоров с помощью термообработки, отличающийся тем, что в качестве прекурсора используют смесь олеата лантана, олеата европия, экстракта висмута с борной кислотой с введением октанола и триоктиламина, которую нагревают сначала в течение 1 часа при 200°C и затем при температуре 550-750°C в течение 2 часов.
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 91-100 of 125 items.
15.10.2019
№219.017.d5c4

Способ вскрытия флюорита

Изобретение относится к способам переработки минерального сырья, в частности флюорита и флюоритовых концентратов, с получением соединений фтора, используемых в качестве фторирующих агентов. Способ переработки сырья включает сульфатизацию, осуществляемую путем обжига с 20% избытком фторида...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002702883
Дата охранного документа: 11.10.2019
17.10.2019
№219.017.d6ec

Способ получения защитных антикоррозионных покрытий на сплавах алюминия со сварными швами

Изобретение относится к способам получения защитных антикоррозионных покрытий на изделиях, конструкциях и сооружениях со сварными соединениями, выполненных из сплавов алюминия, преимущественно конструкционных, которые предназначены для эксплуатации в неблагоприятных условиях под воздействием...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002703087
Дата охранного документа: 15.10.2019
22.10.2019
№219.017.d8d3

Анодный материал для литий-ионного аккумулятора и способ его получения

Изобретение может быть использовано при получении анодного материала литий-ионных аккумуляторов, применяемых для энергообеспечения крупногабаритных энергоустановок гибридного и электрического автотранспорта, систем бесперебойного электроснабжения, робототехнических средств и автономных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002703629
Дата охранного документа: 21.10.2019
30.10.2019
№219.017.dbc1

Способ формирования композиционных покрытий на магнии

Изобретение относится к способу обработки магниевых сплавов, а именно к композиционным покрытиям, формируемым сочетанием плазменного электролитического оксидирования и распыления фторполимера, и может быть применено в машиностроении, в том числе автомобильной промышленности, приборостроении,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002704344
Дата охранного документа: 28.10.2019
29.11.2019
№219.017.e781

Способ получения супергидрофобных покрытий с антиобледенительными свойствами на алюминии и его сплавах

Изобретение относится к получению на поверхности алюминия и его сплавов супергидрофобных покрытий, обладающих влагозащитными и антиобледенительными свойствами, и может быть использовано для обеспечения долговременной защиты от гололедно-изморозевых отложений и сопутствующей коррозии различных...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002707458
Дата охранного документа: 26.11.2019
08.12.2019
№219.017.eaee

Способ получения гидрофобного нефтесорбента и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к производству дисперсных нефтесорбентов. Камеру гидрофобизации с загруженным пористым алюмосиликатным материалом вакуумируют до остаточного давления 10-60 кПа, обрабатывают материал в среде перегретого водяного пара. Температуру повышают до 500-550°С, поддерживая...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002708309
Дата охранного документа: 05.12.2019
08.12.2019
№219.017.eb39

Способ получения гидрофобного нефтесорбента и устройство для его осуществления

Группа изобретений относится к производству дисперсных сорбентов нефтепродуктов. Камеру гидрофобизации с загруженным пористым алюмосиликатным материалом вакуумируют до остаточного давления 20-30 кПа, обрабатывают материал в среде перегретого водяного пара. Температуру повышают до 280-310°С,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002708362
Дата охранного документа: 05.12.2019
31.12.2020
№219.017.f45f

Способ получения композиционного материала для биорезорбируемого магниевого имплантата

Изобретение относится к способу получения материала с композиционным антикоррозионным покрытием для биосовместимых имплантатов с ограниченным сроком нахождения в организме, служащих для замены и/или регенерации поврежденных костных тканей, и может найти применение в имплантационной хирургии....
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002710597
Дата охранного документа: 30.12.2019
06.02.2020
№220.017.ffb5

Способ дезактивации отработанных ионообменных смол, загрязнённых радионуклидами цезия и кобальта

Изобретение относится к атомной энергетике. Способ дезактивации отработанной ионообменной смолы, загрязненной радионуклидами, включает обработку высокощелочным рН≥13 дезактивирующим раствором, содержащим 1-3 моль/л ионов натрия, очистку дезактивирующего раствора от радионуклидов цезия на...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002713232
Дата охранного документа: 04.02.2020
13.02.2020
№220.018.01ee

Рентгеноконтрастное биоактивное стекло и способ его получения

Изобретение относится к медицине, а именно к композиции рентгеноконтрастного биостекла и способу ее получения, и может быть использовано в ортопедии и челюстно-лицевой хирургии для создания на имплантатах биоактивного покрытия или в стоматологии в качестве добавки в пломбировочный материал, и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002714035
Дата охранного документа: 11.02.2020
Showing 31-32 of 32 items.
17.06.2023
№223.018.7dc0

Способ лечения аденокарциномы эрлиха методом лучевой терапии

Изобретение относится к области медицины, а именно онкологии и лучевой терапии, и может быть использовано для лечения аденокарциномы Эрлиха методом лучевой терапии. Проводят локальное облучение новообразований тормозным излучением мощностью 6 МэВ суммарной очаговой дозой 20 Гр с предварительным...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002781902
Дата охранного документа: 19.10.2022
17.06.2023
№223.018.80d7

Способ получения биостекла, легированного диоксидом циркония

Изобретение относится к способам получения биоактивного стекла, которое используется в медицине, в частности в травматологии, ортопедии, регенеративной медицине, стоматологии и челюстно-лицевой хирургии для восстановления функциональной целостности костной ткани. Предложен способ получения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002765471
Дата охранного документа: 31.01.2022
+ добавить свой РИД