專利名稱：一種銪離子Eu³⁺激活的硅酸鹽基發(fā)光材料、制備方法及應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種銪離子Eu3+激活的硅酸鹽基發(fā)光材料、制備方法及應用，屬無機熒光材料技術領域。
背景技術：
稀土三基色熒光粉是用于生產高效節(jié)能燈的主要原材料，與普通白熾燈相比，節(jié)電率高達80%，而且可以獲得與日光相近的色溫，使得被照物體顏色純正不失真，其生產過程對環(huán)境無污染，是被公認的理想綠色照明工程。稀土三基色熒光燈使用紅、藍、綠三種熒光粉，其中紅色熒光粉為Y2O3:Eu3+。Y2O3: Eu3+是一種常用的稀土紅色熒光粉，由于該熒光粉可吸收254nm左右的紫外光，發(fā)射出611nm左右的紅光，且吸收能力強、轉換效率高，被廣泛應用于照明、顯示、太陽能裝置中。但該材料的制備一般需較高的制備溫度(1400°C左右)和很長的反應時間(幾十小時)，且制備的粉體顆粒不規(guī)則、粒徑較大，需多次球磨、篩分方可應用，工藝復雜、能耗及成本較高且易吸收空氣中的水及二氧化碳而導致發(fā)光強度下降。硅酸鹽基質是一類良好的發(fā)光和激發(fā)基質，具有優(yōu)良的發(fā)光性能，熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性，來源廣泛，價格低廉倍受人們的關注。例如中國發(fā)明專利CN 1637115A公布了一種紅色熒光粉的制備方法，采用共沉淀法及二次焙燒工藝，所制得的紅色熒光粉顆粒接近球形、表面光滑、粒徑小、陰極射線發(fā)光強度高。中國發(fā)明專利CN 1702145A公布了一種稀土納米硅酸鹽基紅色熒光體及其制備方法，主要是將激活劑、敏化劑、和基質釔的氧化物溶于硝酸，再加入基質硅材料，獲得透明溶膠。在較低溫度和較短時間下制備出了稀土納米紅發(fā)光熒光粉。文獻調研表明，Eu3+激活的硅酸鹽基發(fā)光材料Na9YhEuxSi6O18尚未見報道
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種化學及光學性能穩(wěn)定，制備工藝簡便，條件溫和，綠色環(huán)保，且能降低能耗和成本的銪離子Eu3+激活的硅酸鹽基發(fā)光材料、制備方法及其應用，為本領域增添一類新的品種，推動無機發(fā)光材料的廣泛應用。為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術方案提供一種銪離子Eu3+激活的硅酸鹽基發(fā)光材料，它的化學式為Na9YpxEuxSi6O18 ，其中，X為Eu3+的摻雜量，0.0001 ^x^0.5 ；所述發(fā)光材料在波長為365 425納米的紫外光激發(fā)下，發(fā)射出波長在570 630納米的紅光。本發(fā)明技術方案提供一種如上所述的銪離子Eu3+激活的硅酸鹽基發(fā)光材料的制備方法，采用高溫固相法，包括以下步驟:
①以含鈉離子的化合物、含釔離子的化合物、含銪離子的化合物和二氧化硅為原料，按通式Na9YhEuxSi6O18 中對應元素的化學計量比稱取各原料,研磨后混合均勻；
②將混合均勻的粉體在空氣氣氛下進行第一次煅燒，煅燒溫度為300 500°C，保溫3 6h，自然降溫至室溫后取出樣品；將得到的樣品充分研磨，在空氣氣氛下進行第二次燒結，燒結溫度為1000 1200°C，保溫6 10h，自然冷卻后得到一種銪離子Eu3+激活的硅酸鹽基發(fā)光材料。本發(fā)明技術方案還包括提供一種如上所述的銪離子Eu3+激活的硅酸鹽基發(fā)光材料的制備方法，采用化學溶液法，包括以下步驟:
①以含銪離子的化合物、含鈉離子的化合物、含釔離子的化合物為原料，按通式Na9YhEuxSi6O18中對應元素的化學計量比稱取各原料，分別溶解于稀硝酸溶液中，再將得到的各溶液混合均勻；
②蒸發(fā)去除水及過量的酸，再加入乙醇獲得澄清溶液；
③按通式Na9YhEuxSi6O18中對應元素的化學計量比稱取正硅酸乙酯，將正硅酸乙酯加入到澄清溶液中，在60 80°C的水浴條件下攪拌I 4h，靜置后得到溶膠；
④所得到的透明溶膠在100°C烘干使形成凝膠，再加熱至溫度為150 300°C，形成氣凝膠，研磨后得到前軀體粉末；
⑤將前軀體粉末置于坩堝中，在馬弗爐中，升溫到300 500°C，保溫時間大于2小時；再升溫到800 950°C，保溫時間大于2小時，冷卻后得到一種銪離子Eu3+激活的硅酸鹽基發(fā)光材料。本發(fā)明所述的含鈉離子的化合物為碳酸鈉、碳酸氫鈉、硝酸鈉、氧化鈉中的一種。所述的含銪離子的化合物為氧化銪、硝酸銪中的一種。所述的含釔離子的化合物為氧化釔、硝酸釔中的一種。一種如上所述的銪離子Eu3+激活的硅酸鹽基發(fā)光材料的應用，用作發(fā)光二極管、顯示器件、三基色熒光燈和場發(fā)射顯示器的發(fā)光材料。

與現(xiàn)有技術方案相比，本發(fā)明的技術方案優(yōu)點在于:
1、與現(xiàn)有的紅色熒光粉，例如Y2O2S: Eu3+，Y2O3: Eu3+發(fā)光材料相比，按本發(fā)明技術方案制備的紅色熒光粉在近紫外395nm附近有較強的激發(fā)，該區(qū)域為近紫外和藍光LED芯片的輻射波長，將它配合適量的藍色和綠色熒光粉，并涂敷和封裝于紫外和藍光LED 二極管芯片外，可應用于制備白光LED照明設備。2、制備工藝簡便、降低能耗和成本，所合成的材料化學及光學性能穩(wěn)定，制備條件溫和，生產過程無三廢。


圖1本發(fā)明實施例1所制得的Na9Ya95Eu0.Ji6O18材料樣品的X射線粉末衍射圖譜；
圖2為發(fā)明實施例2所制得的Na9Ya65Eua35Si6O18材料樣品的X射線粉末衍射圖譜；
圖3為本發(fā)明實施例1所制得的Na9Ya95Euatl5Si6O18材料樣品在室溫條件下監(jiān)測到的激發(fā)光譜 圖4為本發(fā)明實施例1所制得的Na9Ya95Euatl5Si6O18材料樣品在室溫條件下監(jiān)測到的發(fā)射光譜 圖5為本發(fā)明實施例1所制得的Na9Ya95Euatl5Si6O18材料樣品在室溫條件下監(jiān)測到的發(fā)光衰減曲線圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體的實施例對本發(fā)明技術方案作進一步說明。實施例1
根據(jù)化學式Na9Ya95EuaQ5Si6018中各元素的化學計量比，分別稱取Na2CO3 2.3846克，Y2O3
0.5363克，Eu2O3 0.044克，SiO2L 8025克。在瑪瑙研缽中研磨，并充分混合。將混合均勻的粉體在空氣氣氛下進行第一次煅燒，溫度為350°C，保溫6h，自然降溫至室溫后取出樣品。將第一次煅燒的粉料在瑪瑙研缽中再次充分研磨，在空氣氣氛之下進行第二次燒結，溫度為1050°C，，保溫8h，自然冷卻至室溫獲得最終目標產物。參見附圖1，它為本實施例所制得的Na9Ya95Eu0.05Si6018材料樣品的X射線粉末衍射圖譜，對應的衍射峰是Na9YSi6O18材料的純相，沒有任何雜質物相出現(xiàn)。參見附圖3和圖4，它們分別為本實施例所制得的Na9Ya95Euatl5Si6O18材料樣品在室溫條件下監(jiān)測到的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜圖。由圖3和圖4可知:本實施例所制得的Na9Y0.95Eu0.05Si6018材料在395nm激發(fā)波長下，產生較強的發(fā)光，主要以611nm波長的紅發(fā)光為主，它與近紫外LED芯片發(fā)射波長非常吻合，將它配合適量的藍色和綠色熒光粉，并涂敷和封裝于紫外和藍光LED 二極管芯片外，可應用于制備白光LED照明器件。參見附圖5，它為本實施例所制得的Na9Ya95Euatl5Si6O18材料樣品發(fā)光衰減曲線圖，從圖5可知:本實施例所制得的Na9Ya95Euatl5Si6O18材料發(fā)光的衰減壽命完全可以應用于顯示器件、三基色熒光燈和場發(fā)射顯示器的發(fā)光材料照明和顯示器件，且無余輝。實施例2` 1、稱取NaHC033.78 0 5g，溶解于45ml濃度為lmol/L硝酸溶液中；稱取0.3670g Y2O3溶解于IOml濃度為lmol/L硝酸溶液中；再稱取Eu2O30.308g，溶解于6ml的lmol/L稀硝酸溶液中
2、將步驟2中得到的三種溶液混合，攪拌使均勻；蒸發(fā)加熱去除水和過量的酸，加入20ml乙醇，得到透明溶液。3、將上述透明溶液60°C水浴攪拌lh，形成溶膠。4、將步驟3所得到的透明溶膠在100°C烘干使形成凝膠。再升溫到150°C使形成氣凝膠，將得到的氣凝膠放入研缽中研磨獲得前軀體粉末。5、將步驟4得到的前軀體粉末置于坩堝中，在馬弗爐中進行合成。以每分鐘5°C的升溫速度升至300°C，保溫3h，繼續(xù)以每分鐘3°C的升溫速度升至900°C，保溫6h，自然冷卻至室溫，研磨后得到的產物即為Na9Ya65Eua35Si6O18材料。參見附圖2，它為本實施例所制得的Na9Ya65Eu0.35Si6018材料樣品的X射線粉末衍射圖譜，對應的衍射峰是Na9YSi6O18材料的純相，沒有任何雜質物相出現(xiàn)。本實施例所制得Na9Ya65Eua35Si6O18材料樣品激發(fā)和發(fā)射光譜信息與實施例1類似。實施例3
根據(jù)化學式Na9Ya 9Eu0.!Si6O18中各元素的化學計量比，分別稱取NaN033.825克，Y2O30.5081克，Eu2O3 0.088克，SiO2L 8025克。在瑪瑙研缽中研磨，并充分混合。將混合均勻的粉體在空氣氣氛下進行第一次煅燒，溫度為300°C，保溫5h，自然降溫至室溫后取出樣品。將第一次煅燒的粉料在瑪瑙研缽中再次充分研磨，在空氣氣氛之下進行第二次燒結，溫度為1200°C，保溫8h，自然冷卻至室溫獲得最終目標產物。
本實施例所制得的Na9Ya 9Eu0.^6O18材料樣品的結構信息、激發(fā)和發(fā)射光譜信息與實施例1類似。實施例4
1、稱取Na2C032.3846g，溶解于45ml濃度為lmol/L硝酸溶液中；稱取0.4234gY203溶解于12ml濃度為lmol/L硝酸溶液中；再稱取Eu2O30.22g，溶解于4ml的lmol/L稀硝酸溶液中。2、將步驟I得到的三種溶液混合，攪拌使均勻；蒸發(fā)加熱去除水和過量的酸，加入20ml乙醇，得到透明溶液。3、將上述透明溶液70°C水浴攪拌2h，形成溶膠。4、將步驟3得到的透明溶膠在100°C烘干使形成凝膠。再升溫到200°C使形成氣凝膠，將得到的氣凝膠放入研缽中研磨獲得前軀體粉末。5、將步驟4得到的前軀體粉末置于坩堝中，在馬弗爐中進行合成。以每分鐘5°C的升溫速度升至350°C，保溫3h，繼續(xù)以每分鐘3°C的升溫速度升至800°C，保溫6h，自然冷卻至室溫，研磨后得到的產物即為Na9Ya75Eua25Si6O18材料。本實施例所制得Na9Ya75Eua25Si6O18材料樣品結構信息、激發(fā)和發(fā)射光譜信息與實施例I類似。實施例5
根據(jù)化學式Na9Ya8Eua2Si6O18中各元素的化學計量比，分別稱取NaN033.825克，Y2O3
0.4516克，Eu(NO3)3.6H20 0.4461克，SiO2L 8025克。在瑪瑙研缽中研磨，并充分混合。將混合均勻的粉體在空氣氣氛下進行第一次煅燒，溫度為400°C，保溫6h，自然降溫至室溫后取出樣品。將第一次煅燒的粉料在瑪瑙研缽中再次充分研磨，在空氣氣氛之下進行第二次燒結，溫度為1000°C，保溫8h，自然冷卻至室溫獲得最終目標產物。本實施例所制得的Na9Ya8Eu0.2Si6018材料樣品的結構信息、激發(fā)和發(fā)射光譜信息與實施例1類似。實施例6
1、稱取NaN033.825g，溶解于45ml濃度為lmol/L硝酸溶液中；稱取0.3387gY203溶解于9ml濃度為lmol/L硝酸溶液中；再稱取Eu (NO3) 3.6Η200.8921g，溶解于8ml的lmol/L稀硝酸溶液中。2、將步驟I中得到的三種溶液混合，攪拌使均勻；蒸發(fā)加熱去除水和過量的酸，加入20ml乙醇，得到透明溶液。3、將上述透明溶液80°C水浴攪拌3h，形成溶膠。4、將步驟3所得到的透明溶膠在100°C烘干使形成凝膠。再升溫到300°C使形成氣凝膠，將得到的氣凝膠放入研缽中研磨獲得前軀體粉末。5、將步驟4得到的前軀體粉末置于坩堝中，在馬弗爐中進行合成。以每分鐘5°C的升溫速度升至500°C，保溫3h，繼續(xù)以每分鐘3°C的升溫速度升至950°C，保溫6h，自然冷卻至室溫，研磨后得到的產物即為Na9Ya6Eua4Si6O18材料。本實施例所制得Na9Ya6Eu0.4Si6018材料樣品結構信息、激發(fā)和發(fā)射光譜信息與實施例I類似。
實施例7
根據(jù)化學式Na9Ya5Eua5Si6O18中各元素的化學計量比，分別稱取NaNO3L 6998克，Na2CO30.2650 克，NaHCO3L 6802 克，Y2O3 0.1411 克，Y(NO3)3.6Η200.2394 克，Eu2O30.22 克，Eu (NO3) 3.6Η200.5576克，SiO2L 8025克。在瑪瑙研缽中研磨，并充分混合。將混合均勻的粉體在空氣氣氛下進行第一次煅燒，溫度為500°C，保溫5h，自然降溫至室溫后取出樣品。將第一次煅燒的粉料在瑪瑙研缽中再次充分研磨，在空氣氣氛之下進行第二次燒結，溫度為1100°C，保溫8h，自 然冷卻至室溫獲得最終目標產物。本實施例所制得的Na9Ya5Eua5Si6O18材料樣品的結構信息、激發(fā)和發(fā)射光譜信息與實施例1類似。
權利要求
1.一種銪離子Eu3+激活的硅酸鹽基發(fā)光材料，其特征在于:它的化學式為Na9Y1^xEuxSi6O18，其中，X為Eu3+的摻雜量，0.0001^x^0.5 ;所述發(fā)光材料在波長為365 425納米的紫外光激發(fā)下，發(fā)射出波長在570 630納米的紅光。
2.一種如權利要求1所述的銪離子Eu3+激活的硅酸鹽基發(fā)光材料的制備方法，其特征在于采用高溫固相法，包括以下步驟:①以含鈉離子的化合物、含釔離子的化合物、含銪離子的化合物和二氧化硅為原料，按通式Na9YhEuxSi6O18 中對應元素的化學計量比稱取各原料，研磨后混合均勻； ②將混合均勻的粉體在空氣氣氛下進行第一次煅燒，煅燒溫度為300 500°C，保溫3 6h，自然降溫至室溫后取出樣品；將得到的樣品充分研磨，在空氣氣氛下進行第二次燒結，燒結溫度為1000 1200°C，保溫6 10h，自然冷卻后得到一種銪離子Eu3+激活的硅酸鹽基發(fā)光材料。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種銪離子Eu3+激活的硅酸鹽基發(fā)光材料的制備方法，其特征在于:所述的含鈉離子的化合物為碳酸鈉、碳酸氫鈉、硝酸鈉、氧化鈉中的一種。
4.根據(jù)權利要求2所述的一種銪離子Eu3+激活的硅酸鹽基發(fā)光材料的制備方法，其特征在于:所述的含銪離子的化合物為氧化銪、硝酸銪中的一種。
5.根據(jù)權利要求2所述的一種銪離子Eu3+激活的硅酸鹽基發(fā)光材料的制備方法，其特征在于:所述的含釔離子的化合物為氧化釔、硝酸釔中的一種。
6.一種如權利要求1所述的銪離子Eu3+激活的硅酸鹽基發(fā)光材料的制備方法，其特征在于采用化學溶液法，包括以下步驟: ①以含銪離子的化合物 、含鈉離子的化合物、含釔離子的化合物為原料，按通式Na9YhEuxSi6O18中對應元素的化學計量比稱取各原料，分別溶解于稀硝酸溶液中，再將得到的各溶液混合均勻； ②蒸發(fā)去除水及過量的酸，再加入乙醇獲得澄清溶液； ③按通式Na9YhEuxSi6O18中對應元素的化學計量比稱取正硅酸乙酯，將正硅酸乙酯加入到澄清溶液中，在60 80°C的水浴條件下攪拌I 4h，靜置后得到溶膠； ④將所得到的透明溶膠在100°C烘干使形成凝膠，再加熱至溫度為150 300°C，形成氣凝膠，研磨后得到前軀體粉末； ⑤將前軀體粉末置于坩堝中，在馬弗爐中，升溫到300 500°C，保溫時間大于2小時；再升溫到800 950°C，保溫時間大于2小時，冷卻后得到一種銪離子Eu3+激活的硅酸鹽基發(fā)光材料。
7.根據(jù)權利要求6所述的一種銪離子Eu3+激活的硅酸鹽基發(fā)光材料的制備方法，其特征在于:所述的含鈉離子的化合物為碳酸鈉、碳酸氫鈉、硝酸鈉、氧化鈉中的一種。
8.根據(jù)權利要求6所述的一種銪離子Eu3+激活的硅酸鹽機發(fā)光材料的制備方法，其特征在于:所述的含銪離子的化合物為氧化銪、硝酸銪中一種。
9.根據(jù)權利要求6所述的一種銪離子Eu3+激活的硅酸鹽基發(fā)光材料的制備方法，其特征在于:所述的含釔離子的化合物為氧化釔、硝酸釔中的一種。
10.一種如權利要求1所述的銪離子Eu3+激活的硅酸鹽基發(fā)光材料的應用，其特征在于:用作發(fā)光二極管、顯示器件、三基色熒光燈和場發(fā)射顯示器的發(fā)光材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種銪離子Eu3+激活的硅酸鹽基發(fā)光材料、制備方法及應用，屬于無機發(fā)光材料技術領域。發(fā)光材料的化學式為Na9Y1-xEuxSi6O18 ，其中，x是Eu3+的摻雜量，0.0001≤x≤0.5。本發(fā)明分別采用化學溶液法和高溫相法制備純相的、發(fā)光性能優(yōu)異的紅色熒光粉。它在395nm附近具有很強的激發(fā)光，與近紫外LED芯片發(fā)射波長非常吻合，發(fā)射波長在570～630納米的紅光；將它配合適量的藍色和綠色熒光粉，并涂敷和封裝于紫外和藍光LED二極管芯片外，可應用于制備白光LED照明器件，還可用作顯示器件、三基色熒光燈和場發(fā)射顯示器的發(fā)光材料。
文檔編號H01J1/62GK103113894SQ20131008786
公開日2013年5月22日 申請日期2013年3月19日 優(yōu)先權日2013年3月19日
發(fā)明者黃彥林, 祁淑云, 徐傳艷, 韋之豪, 袁蓓玲, 秦琳, 陶正旭, 關瑩 申請人:蘇州大學