專利名稱：稀土納米硅酸鹽紅色熒光體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種稀土發(fā)光材料及其制備方法，尤其涉及一種稀土納米硅酸鹽紅色熒光體及其制備方法。
背景技術(shù)：
Y2O3:Eu是一種常用的稀土紅色熒光粉，由于該熒光粉可以吸收254nm左右的紫外光，發(fā)射出611nm左右的紅光，且吸收能力強、轉(zhuǎn)換率高，在照明、顯示、太陽能的利用中是一種極其有用的發(fā)光材料。該材料通常采用高溫固相法制得，需要很高的處理溫度(1400℃左右)和很長的反應(yīng)時間(幾十小時)，熒光粉粉體燒結(jié)現(xiàn)象嚴(yán)重，需要多次球磨、多次燒結(jié)篩分后方可應(yīng)用。主要存在工藝復(fù)雜、能耗高、成本高、粒子顆粒大，且容易吸收空氣中的水及二氧化碳導(dǎo)致發(fā)光強度下降等不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題在于公開一種稀土納米硅酸鹽紅色熒光體及其制備方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷。
本發(fā)明的稀土納米硅酸鹽紅色熒光體的其化學(xué)表達式如下(YxSiyOz):Euj，MnM＝Li，Na或K；0.5≤x≤2 0.5≤y≤2 1≤z≤7 0.01≤j≤0.15 0≤n≤0.1；上述結(jié)構(gòu)的稀土納米硅酸鹽紅色熒光體的制備方法之一包括如下步驟將敏化劑、激活劑和基質(zhì)釔或鑭的氧化物溶于重量濃度為36～38％的鹽酸或重量濃度為65～68％的硝酸中，50～80℃下減壓蒸餾除去水及過量的酸，然后加入乙醇，獲得澄清透明溶液，加入基質(zhì)硅材料，獲得透明溶膠，50～80℃下減壓蒸餾除去乙醇，獲得粉末固體，550～750℃燒結(jié)2～4h即得產(chǎn)品。
激活劑和敏化劑的摩爾比例為激活劑∶敏化劑＝1∶1～10；基質(zhì)硅材料和激活劑的摩爾比例為基質(zhì)硅材料∶激活劑＝1∶0.01～0.1；基質(zhì)中Y2O3或La2O3與基質(zhì)硅材料以SiO2計的摩爾比為Y2O3或La2O3∶SiO2＝1∶0.1～1。
所說的敏化劑選自Ce、Sm、堿金屬的氧化物或堿金屬的氯化物，優(yōu)選NaCl；所說的激活劑選自Eu、Pr、Nb、Tb或Mn的氧化物，優(yōu)選氧化銪；所說的基質(zhì)硅材料選自介孔二氧化硅氣溶膠、正硅酸乙酯或Na2SiO3，上述結(jié)構(gòu)的稀土納米硅酸鹽紅色熒光體的制備方法之二包括如下步驟將敏化劑、激活劑和基質(zhì)釔或鑭的鹽酸鹽或硝酸鹽溶于乙醇，獲得澄清透明溶液，加入基質(zhì)硅材料，獲得透明溶膠，50～80℃下減壓蒸餾除去乙醇，獲得粉末固體，550～750℃燒結(jié)2～4h即得產(chǎn)品。
激活劑和敏化劑的摩爾比例為激活劑∶敏化劑＝1∶1～10；基質(zhì)硅材料和激活劑的摩爾比例為基質(zhì)硅材料∶激活劑＝1∶0.01～0.1；基質(zhì)中Y3+或La3+與基質(zhì)硅材料以SiO2計的摩爾比為
Y3+或La3+∶SiO2＝1∶0.1～1。
所說的敏化劑選自Ce、Sm、堿金屬的鹽酸鹽或硝酸鹽；所說的激活劑選自Eu、Pr、Nb、Tb或Mn的鹽酸鹽或硝酸鹽，優(yōu)選EuCl3；所說的基質(zhì)硅材料選自介孔二氧化硅氣凝膠、正硅酸乙酯或Na2SiO3；本發(fā)明采用SiO2膠體溶液化學(xué)合成，借助超聲波技術(shù)，制備光色純度高、粒徑微細、化學(xué)與光學(xué)性能穩(wěn)定的的稀土納米硅酸鹽紅色熒光粉，顯著的特征是在溶有活性SiO2氣凝膠的乙醇膠體溶液中加入Eu3+、Y3+，通過超聲波將Eu3+、Y3+牢固地嵌入SiO2介孔內(nèi)并發(fā)生反應(yīng)，減壓蒸餾除去乙醇，在600℃左右燒結(jié)3小時后，無須球磨即可直接得到微細固體白色粉末，在上述體系加入少量堿金屬后發(fā)光強度明顯提高，基本可以達到現(xiàn)有商品(Y2O3)y:Eu紅色熒光粉的光效。所得產(chǎn)品在潮濕空氣、酸堿氣氛和有機樹脂中化學(xué)和光學(xué)性能穩(wěn)定。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，工藝簡便，降低能耗和成本，所合成的材料化學(xué)及光學(xué)性能穩(wěn)定、粒徑微細，激發(fā)及發(fā)射峰都發(fā)生了明顯的紅移，可以降低激發(fā)能量、提高紅光色純度，可用于彩電顯像管、計算機顯示器、稀土三基色節(jié)能燈、PDP等離子顯示屏以及最新發(fā)展的場放射平板顯示器(FEP)，而在太陽能的利用中也可以作為功能轉(zhuǎn)光農(nóng)膜和其他用途的轉(zhuǎn)光材料，可以使農(nóng)作物更充分利用太陽紫外光，并將其轉(zhuǎn)換為更多的植物生長發(fā)育所需的紅光。
本發(fā)明在較低溫度(600℃)下、較短時間(3小時)內(nèi)簡便地制備出了稀土納米紅色熒光粉，熒光粉的粒徑微細，平均粒徑約60-80nm，發(fā)光強度很高，化學(xué)與光學(xué)性能穩(wěn)定，原材料易得、價廉，制備條件比較溫和，生產(chǎn)過程沒有三廢。


圖1為600℃燒結(jié)溫度樣品的XRD圖。
圖2為樣品TEM圖。
圖3為600℃下樣品的激發(fā)及發(fā)射光譜圖。
圖4為摻雜不同堿金屬離子樣品283nm激發(fā)的發(fā)射光譜圖。
具體實施例方式
實施例1將3.77g Y2O3和0.1056g Eu2O3磁力攪拌下溶于66％的硝酸中，70℃下減壓蒸餾除去水及過量的硝酸，然后加入30ml乙醇攪拌得澄清透明溶液，加入1.0g SiO2氣凝膠，65℃下磁力攪90min得透明溶膠，攪拌下減壓蒸餾除去乙醇得到粉末固體，轉(zhuǎn)入馬弗爐600℃燒結(jié)3h即得產(chǎn)品。XRD圖見圖1，圖中，*β-Y2Si2O7:Eu(單斜底心)，+δ-Y2Si2O7:Eu(正交初級)，樣品TEM圖見圖2，600℃下樣品的激發(fā)及發(fā)射光譜圖見圖3。采用透射電子顯微鏡(Hitachi H-80)進行檢測，稀土納米硅酸鹽紅色熒光粉的平均粒徑約60-80nm。室溫下以60W氙燈為激發(fā)源，采用VARAIN Cary-Eclipse500熒光光譜儀，發(fā)光強度為98％((與標(biāo)準(zhǔn)商業(yè)Y2O3)y:Eu紅色熒光粉比較)。在紫外光區(qū)有一寬激發(fā)帶(230nm-330nm)，激發(fā)主峰在283nm左右，對應(yīng)發(fā)射光譜在620nm左右產(chǎn)生強且窄的發(fā)射峰。
實施例2將3.77g Y2O3和0.1056g Eu2O3磁力攪拌下溶于37％的鹽酸中，70℃下減壓蒸餾除去水及過量的鹽酸，然后加入30ml乙醇攪拌得澄清透明溶液，加入1.0g SiO2氣凝膠，65℃下磁力攪拌90min得透明溶膠，攪拌下減壓蒸餾除去乙醇得到粉末固體，轉(zhuǎn)入馬弗爐600℃燒結(jié)3h即得產(chǎn)品。
實施例3將3.77g Y2O3和0.1056g Eu2O3磁力攪拌下溶于37％的鹽酸中，70℃下減壓蒸餾除去水及過量的鹽酸，然后加入30ml乙醇攪拌得澄清透明溶液，加入1.0g SiO2氣凝膠，先65℃下磁力攪拌20min，然后超聲波分散30min，再65℃下磁力攪拌30min得透明溶膠，攪拌下減壓蒸餾除去乙醇得到粉末固體，轉(zhuǎn)入馬弗爐600℃燒結(jié)3h即得產(chǎn)品。
實施例4將3.77g Y2O3和0.1056g Eu2O3磁力攪拌下溶于37的鹽酸中，70℃下減壓蒸餾除去水及過量的鹽酸，然后加入30mlNaCl(0.1955g)的乙醇溶液，攪拌得澄清透明溶液，加入1.0g SiO2氣凝膠，先65℃下磁力攪拌20min，然后超聲波分散30min，再65℃下磁力攪拌30min得透明溶膠，攪拌下減壓蒸餾除去乙醇得到粉末固體，轉(zhuǎn)入馬弗爐600℃燒結(jié)3h即得產(chǎn)品。
實施例5將3.77g Y2O3和0.1056g Eu2O3磁力攪拌下溶于67％的硝酸中，70℃下減壓蒸餾除去水及過量的硝酸，然后加入30mlKCl(0.2487g)的乙醇溶液，攪拌得澄清透明溶液，加入1.0g SiO2氣凝膠，先65℃下磁力攪拌20min，然后超聲波分散30min，再65℃下磁力攪拌30min得透明溶膠，攪拌下減壓蒸餾除去乙醇得到粉末固體，轉(zhuǎn)入馬弗爐600℃燒結(jié)3h即得產(chǎn)品。
實施例6將6.52gYCl3和0.93gEuCl3加入到30ml乙醇中，攪拌得澄清透明溶液，加入1.0g SiO2氣凝膠，先65℃下磁力攪拌20min，然后超聲波分散30min，再65℃下磁力攪拌30min得透明溶膠，攪拌下減壓蒸餾除去乙醇得到粉末固體，轉(zhuǎn)入馬弗爐600℃燒結(jié)3h即得產(chǎn)品。
實施例7將6.52gYCl3、0.93gEuCl3和0.1955g NaCl加入到30ml乙醇中，攪拌得澄清透明溶液，加入1.0g SiO2氣凝膠，先65℃下磁力攪拌20min，然后超聲波分散30min，再65℃下磁力攪拌30min得透明溶膠，攪拌下減壓蒸餾除去乙醇得到粉末固體，轉(zhuǎn)入馬弗爐600℃燒結(jié)3h即得產(chǎn)品。
實施例8將6.52gYCl3、0.93gEuCl3和0.1955g KCl加入到30ml乙醇中，攪拌得澄清透明溶液，加入1.0g SiO2氣凝膠，先65℃下磁力攪拌20min，然后超聲波分散30min，再65℃下磁力攪拌30min得透明溶膠，攪拌下減壓蒸餾除去乙醇得到粉末固體，轉(zhuǎn)入馬弗爐600℃燒結(jié)3h即得產(chǎn)品。
權(quán)利要求
1.一種稀土納米硅酸鹽紅色熒光體，其特征在于，化學(xué)表達式如下(YxSiyOz):Euj，MnM＝Li，Na或K；0.5≤x≤2 0.5≤y≤2 1≤z≤7 0.01≤j≤0.15 0≤n≤0.1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土納米硅酸鹽紅色熒光體的制備方法之一，其特征在于，包括如下步驟將敏化劑、激活劑和基質(zhì)釔或鑭的氧化物溶于鹽酸或硝酸中，減壓蒸餾除去水及過量的酸，然后加入乙醇，獲得澄清透明溶液，加入基質(zhì)硅材料，獲得透明溶膠，50～80℃下減壓蒸餾除去乙醇，獲得粉末固體，550～750℃燒結(jié)2～4h即得產(chǎn)品；所說的敏化劑選自Ce、Sm、堿金屬的氧化物或堿金屬的氯化物，優(yōu)選NaCl；所說的激活劑選自Eu、Pr、Nb、Tb或Mn的氧化物，優(yōu)選氧化銪；所說的基質(zhì)硅材料選自介孔二氧化硅氣溶膠、正硅酸乙酯或Na2SiO3。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于激活劑和敏化劑的摩爾比例為激活劑∶敏化劑＝1∶1～10；基質(zhì)硅材料和激活劑的摩爾比例為基質(zhì)硅材料∶激活劑＝1∶0.01～0.1；基質(zhì)中Y2O3或La2O3與基質(zhì)硅材料以SiO2計的摩爾比為Y2O3或La2O3∶SiO2＝1∶0.1～1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土納米硅酸鹽紅色熒光體的制備方法之二，其特征在于，包括如下步驟將敏化劑、激活劑和基質(zhì)釔的鹽酸鹽或硝酸鹽溶于乙醇，獲得澄清透明溶液，加入基質(zhì)硅材料，獲得透明溶膠，減壓蒸餾除去乙醇，獲得粉末固體，550～750℃燒結(jié)2～4h即得產(chǎn)品；所說的敏化劑選自Ce、Sm、堿金屬的鹽酸鹽或硝酸鹽；所說的激活劑選自Eu、Pr、Nb、Tb或Mn的鹽酸鹽或硝酸鹽；所說的基質(zhì)硅材料選自介孔二氧化硅氣溶膠、正硅酸乙酯或Na2SiO3。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，敏化劑和激活劑的重量比例為激活劑和敏化劑的摩爾比例為激活劑∶敏化劑＝1∶1～10；基質(zhì)硅材料和激活劑的摩爾比例為基質(zhì)硅材料∶激活劑＝1∶0.01～0.1；基質(zhì)中Y3+或La3+與基質(zhì)硅材料以SiO2計的摩爾比為Y3+或La3+∶SiO2＝1∶0.1～1。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種稀土納米硅酸鹽紅色熒光體及其制備方法。包括如下步驟將敏化劑、激活劑和基質(zhì)釔的氧化物溶于鹽酸(或硝酸)中，減壓蒸餾除去水及過量的酸，然后加入乙醇，獲得澄清透明溶液，加入基質(zhì)硅材料，獲得透明溶膠，50～80℃下減壓蒸餾除去乙醇，獲得粉末固體，550～750℃燒結(jié)2～4h即得產(chǎn)品；本發(fā)明在較低溫度(600℃)下、較短時間(3小時)內(nèi)簡便地制備出了稀土納米紅色熒光粉，平均粒徑約60－80nm，發(fā)光強度很高，化學(xué)與光學(xué)性能穩(wěn)定，原材料易得、價廉，本發(fā)明的稀土納米硅酸鹽紅色熒光體的其化學(xué)表達式如下(Y
文檔編號C09K11/79GK1702145SQ20051002572
公開日2005年11月30日 申請日期2005年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月10日
發(fā)明者余錫賓, 周平樂 申請人:上海師范大學(xué)