專利名稱：Eu³⁺和Ce³⁺共摻氧化鑭釔閃爍透明陶瓷材料的制備方法
技術領域：
本發明涉及ー種Eu3+和Ce3+共摻的氧化鑭釔閃爍透明陶瓷材料的制備方法，屬于特種陶瓷制造エ藝技術領域。
背景技術：
無機閃爍材料被廣泛的應用于核醫學(X-CT、PET),高能物理，核物理，核天文學，材料無損探傷，安全檢查，地質探測等領域。Eu3+閃爍體由于其能級結構簡單，發光效率高，衰減時間短，余輝短，和光探測器有較好的光譜匹配以及優異的化學和熱穩定性等特點，得 到了廣泛的應用。尤其是其光輸出遠遠大于BGO閃爍晶體。目前應用比較廣泛的無機閃爍材料是稀土離子摻雜的晶體材料，但是晶體生長周期長，且利用率不高，與晶體相比，透明陶瓷具有摻雜濃度高，摻雜均勻性好，燒結溫度低，周期短，成本低，質量可控性強，尺寸大，形狀自由度大等優點。因此透明陶瓷閃爍材料引起了廣泛的關注。Y2O3屬立方晶系，無雙折射現象，熱導率高，為釔鋁石榴石(YAG)的兩倍多，是ー種優良的固體閃爍基質材料。因此，EikY2O3被廣泛的用在陰極射線管，等離子體顯示，三基色熒光燈以及場發射顯示器等領域。但是由于Y2O3的熔點高達2430 V，且在2280 V附近會發生立方相向六方相的多晶轉變，因而難以生長出大尺寸和高光學質量的Y2O3單晶。隨著陶瓷制備技術及納米制粉技術的發展，Y2O3透明陶瓷的燒結溫度可降低為1700°C左右。此外，由于La2O3的加入，可以加速氣孔的排除，降低透明陶瓷燒結溫度并且有效抑制陶瓷晶粒過分長大，因此Eu3+摻雜的氧化鑭釔透明陶瓷是ー種性能優良的閃爍材料。此外，與其他鑭系離子相比，由于軌道自旋以及4f_5d的能級轉變，Ce3+的熒光輸出更加高效。所以Ce3+-Re(其他鑭系離子)共摻的材料得到廣泛的研究，尤其在Ce3+-Eu3+共摻的YAG中，Eu3+的光輸出明顯增強。由于在Y2O3基質中，Ce3+的4f_5d的發射波長與Eu3+的7F2 — 5D2,5D3吸收波長存在明顯的重疊，Ce3+與Eu3+之間的有效的能量轉移能明顯提高紅光發射強度。因此，Eu3+和Ce3+共摻氧化鑭釔透明陶瓷材料在閃爍體領域有著廣泛的應用前景。

發明內容
本發明的目的在于采用國產高純Y2O3, Eu2O3, CeO2, La2O3納米粉為原料，采用傳統陶瓷制備エ藝，制定合適的燒結溫度，最后在較低的溫度條件下，采用固相燒結法制備了Ce3+-Eu3+共摻的氧化鑭釔透明陶瓷材料。本發明ー種Ce3+-Eu3+共摻的氧化鑭釔閃爍透明陶瓷材料的制備方法，其特征在于其具有以下的エ藝過程和步驟
a.采用高純99. 99% Υ203，99· 999ffiu203，99· 99%Ce02 和 99. 99% La2O3 為原料，四者的摩爾比按化學式(Ce0.001Eu0.01Y0.889La0.ェ)203進行稱量配料；
b.將按上述配方配制好的Y2O3,Eu2O3, CeO2, La2O3混合粉料放入球磨罐中進行球磨，球料比為2:1，溶劑こ醇與粉體的質量比為4:1，球磨罐轉速為50轉/分，球磨時間為5h ；C.將球磨好的粉體在烘箱內烘干，然后將混合粉體在馬弗爐中進行煅燒，1200°c保溫IOh,自然冷卻，得到(CeacicilEuci.よ.889LaQ. J2O3 粉體；
d.再次將粉體放入球磨罐中進行球磨，球料比為2:1，溶劑こ醇與粉體的質量比為4:1，球磨罐轉速為50轉/分，球磨時間為5h ；
e.將球磨好的粉體在烘箱內烘干，將粉料進行造粒，過40目篩；
f.將造粒后的粉料干壓成型，隨后在200MP冷等靜壓下壓成片狀試樣；
g.將上述試樣放在放在真空爐中，常壓燒結，燒結溫度范圍1600-1700°C，燒結時間40-45個小時最終得到致密的(CeacicilEuacilYa 889Laa J 203陶瓷。



圖I為本發明中(CeacicilEuacilYa889Laai) 203透明陶瓷的激發光譜。圖2為本發明中(CeacicilEuacilYa889Laai) 203透明陶瓷的熒光光譜。
具體實施例方式現將本發明的具體實施例敘述于后。本發明是ー種Ce3+-Eu3+共摻的氧化鑭釔閃爍透明陶瓷材料的制備方法，其特征在于其具有以下的エ藝過程和步驟
c.采用高純99. 99% Υ203，99· 999ffiu203，99· 99%Ce02 和 99. 99% La2O3 為原料，四者的摩爾比按化學式(Ce0.001Eu0.01Y0.889La0.ェ)203進行稱量配料；
d.將按上述配方配制好的Y2O3,Eu2O3, CeO2, La2O3混合粉料放入球磨罐中進行球磨，球料比為2:1，溶劑こ醇與粉體的質量比為4:1，球磨罐轉速為50轉/分，球磨時間為5h ；
c.將球磨好的粉體在烘箱內烘干，然后將混合粉體在馬弗爐中進行煅燒，1200°C保溫IOh,自然冷卻，得到(CeacicilEuci.よ.889LaQ. J2O3 粉體；
d.再次將粉體放入球磨罐中進行球磨，球料比為2:1，溶劑こ醇與粉體的質量比為4:1，球磨罐轉速為50轉/分，球磨時間為5h ；
e.將球磨好的粉體在烘箱內烘干，將粉料進行造粒，過40目篩；
f.將造粒后的粉料干壓成型，隨后在200MP冷等靜壓下壓成片狀試樣；
g.將上述試樣放在放在真空爐中，常壓燒結，燒結溫度范圍1630-1650°C，燒結時間40-45個小時最終得到致密的(CeacicilEuacilYa 889Laa J 203陶瓷。由上述實例制備了致密的(Cetl.001Eu0.01Y0.889La0.i) 203透明陶瓷，具有良好的光學性能。本發明的材料制備エ藝簡單，制造成本低，有利于實現エ業規模化生產。透明陶瓷樣品的激發譜和熒光光譜通過分光光度計(FP-6300，JASCO, Japan)檢測。如圖I所示，在空氣退火處理以后，400 nm, 466 nm和535 nm處的激發帶是由于Eu3+的f層電子從基態7Ftl能級分別躍遷到5L6, 5D2, 5D1引起的，260 nm處的激發帶可能是由Eu3+-02_電荷轉移引起的。當氫氣退火處理以后，由于Eu3+變為Eu2+，因此400 nm, 466 nm和535 nm處的激發帶消失，同時由于Ce3+的増加，260 nm處的激發帶的強度增加。由圖2可知，580nm到650nm的熒光發射峰組是由Eu3+的激發態能級5Dtl到基態能級7も(J= 0，I, 2，3)的電子躍遷得到的。氫氣退火處理以后，由于Ce3+的増加，613nm處的紅光發射強度顯著增加，Ce3+與Eu3+之間有效的能量轉移提高了 Eu3+的閃爍發光強度。因此，Eu3+和Ce3+共摻氧化鑭釔透明陶瓷材料在閃爍體領域有著廣泛的應用前 景。
權利要求
1.ー種Eu3+和Ce3+共摻的氧化鑭釔閃爍透明陶瓷材料的制備方法，其特征在于其具有以下的エ藝過程和步驟 采用高純 99. 99% Y2O3,99. 99%Eu203,99. 99%Ce02 和 99. 99% La2O3 為原料，四者的摩爾比按化學式(Ce0.001Eu0.01Y0.889La0.丄)203進行稱量配料； 將按上述配方配制好的Y2O3, Eu2O3, CeO2, La2O3混合粉料放入球磨罐中進行球磨，球料比為2:1，溶劑こ醇與粉體的質量比為4:1，球磨罐轉速為50轉/分，球磨時間為5h ； c.將球磨好的粉體在烘箱內烘干，然后將混合粉體在馬弗爐中進行煅燒，1200°C保溫IOh,自然冷卻，得到(CeacicilEuci.よ.889LaQ. J2O3 粉體； d.再次將粉體放入球磨罐中進行球磨,球料比為2:1，溶劑こ醇與粉體的質量比為4:1，球磨罐轉速為50轉/分，球磨時間為5h ； e.將球磨好的粉體在烘箱內烘干，將粉料進行造粒，過40目篩； f.將造粒后的粉料干壓成型，隨后在200MP冷等靜壓下壓成片狀試樣； g.將上述試樣放在放在真空爐中，常壓燒結，燒結溫度范圍1600-1700°C，燒結時間40-45個小時最終得到致密的(CeacicilEuacilYa 889Laai) 203陶瓷。
全文摘要
本發明涉及一種Eu3+和Ce3+共摻的氧化鑭釔閃爍透明陶瓷材料的制備方法，屬特種陶瓷制造工藝技術領域。本發明采用高純Y2O3，Eu2O3，CeO2，La2O3粉體為原料，采用傳統陶瓷制備工藝在較低的溫度條件下，通過合適的燒結制度，固相燒結法制備了Ce3+-Eu3+共摻的氧化鑭釔閃爍透明陶瓷材料。經實驗測定，通過氫氣退火后，該閃爍陶瓷的紅色熒光光強度顯著增強。因此，Eu3+和Ce3+共摻氧化鑭釔透明陶瓷材料在閃爍材料領域有著廣泛的應用前景。
文檔編號C04B35/622GK102674838SQ20121014050
公開日2012年9月19日 申請日期2012年5月9日 優先權日2012年5月9日
發明者張浩佳, 李韞含, 楊秋紅, 王永剛, 陸神洲, 黃棟棟 申請人:上海大學