一種在鎢酸釔材料中摻雜離子改善其發(fā)光性能的方法
【專利摘要】一種在鎢酸釔材料中摻雜離子改善其發(fā)光性能的方法，步驟如下：一、根據(jù)符合化學(xué)式xLa3+:Y2-xWO6或xZr4+:Y2-xWO6的摩爾比分別用電子天平稱取WO3、Y2O3、La2O3或二ZrO2作為原料，進(jìn)行反應(yīng)：二、將稱好的WO3，Y2O3和摻雜氧化物L(fēng)a2O3或ZrO2原料放入瑪瑙研缽中，并滴入1mL酒精，研磨30分鐘以上使其充分混合；三、將混合物倒入10mL氧化鋁坩堝中，并放入馬弗爐中在空氣中加熱，然后自動(dòng)降溫到200℃以下后停止供電退火，自然冷卻到室溫；四、將煅燒后的樣品再次置于瑪瑙研缽中，研磨成粉末狀，放入200目的篩子中進(jìn)行過篩處理，得到不同離子在不同濃度下?lián)诫s鎢酸釔的樣品。
【專利說明】一種在鎢酸釔材料中摻雜離子改善其發(fā)光性能的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明提供一種在鎢酸釔（Y2wo6)材料中摻雜離子改善其發(fā)光性能的方法，特別 涉及一種在Y 2wo6自激活發(fā)光材料中通過摻雜離子改善其近紫外可見長(zhǎng)波激發(fā)帶和近紅外 發(fā)射的方法，屬于自激活發(fā)光材料【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 白色發(fā)光二極管由于效率高、壽命長(zhǎng)、響應(yīng)快、安全、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為繼白熾 燈、熒光燈和高強(qiáng)度氣體放電燈之后的"第四代照明光源"。而用于照明的光全部來自熒光 材料，因而要求熒光材料的激發(fā)光譜與發(fā)光二極管的發(fā)射光譜相匹配，這樣可以獲得較高 的光轉(zhuǎn)換效率。這樣，白光二極管所用熒光粉的制備及其發(fā)光性能的研究就成為半導(dǎo)體照 明領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。
[0003] 鎢酸鹽是不需向其中摻入其它激活劑或者敏化劑就能發(fā)光的自激活材料。在近紫 夕卜、X射線及陰極射線激發(fā)下，它們即可呈現(xiàn)出高效的發(fā)光，本征發(fā)光覆蓋可見光區(qū)域很寬 的波段，且發(fā)光光譜穩(wěn)定，很適合做熒光粉的基質(zhì)材料。本課題組已經(jīng)利用高溫固相法制備 出Y 2W06樣品，發(fā)現(xiàn)單斜相的Y2W06在近紫外光激發(fā)下能夠發(fā)射黃綠色發(fā)光，其激發(fā)光譜有 三個(gè)吸收峰，分別在280nm、310nm和340nm，發(fā)光來源于W-0之間的電荷轉(zhuǎn)移躍遷，是Y 2W06 的本征發(fā)光。將此材料的發(fā)光性能改善作為目標(biāo)，本課題組也已經(jīng)通過釤摻雜1106得到高 顯色指數(shù)的白色發(fā)光。但是，該材料除了本征發(fā)光外，還存在氧空位導(dǎo)致的發(fā)光，并且煅燒 氣氛和溫度對(duì)氧空位濃度有很大的影響，所以它的發(fā)光性能明顯依賴于制備工藝。我們通 過第一性原理計(jì)算初步研究了 Y2W06的激發(fā)和發(fā)射機(jī)理，發(fā)現(xiàn)在煅燒時(shí)的氧分壓和溫度對(duì) 鎢的配位數(shù)即氧空位濃度，晶體結(jié)構(gòu)以及電子結(jié)構(gòu)特性等產(chǎn)生重要影響，同時(shí)通過計(jì)算初 步確定了鶴的五配位氧即低濃度氧空位對(duì)340nm近紫外激發(fā)光譜帶起決定作用，而氧空位 對(duì)制備環(huán)境的敏感依賴會(huì)導(dǎo)致制備條件的苛刻要求和樣品的重復(fù)性差，也就使得純的Y 2W06 樣品重復(fù)性差，這就不得不使我們?cè)賹で笃渌姆椒▉斫鉀Q這一問題。因此我們采用對(duì)環(huán) 境不敏感的方法，通過摻雜離子來調(diào)制鎢的氧配位分布進(jìn)而提高發(fā)光性能，特別是340nm 長(zhǎng)波紫外光激發(fā)時(shí)的發(fā)光強(qiáng)度，同時(shí)還增加了高強(qiáng)度的近紅外發(fā)射以及紫外可見長(zhǎng)波激發(fā) 帶。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 1、目的：本發(fā)明的目的在于提供一種在鎢酸釔材料中摻雜離子改善其發(fā)光性能的 方法，特別是在鎢酸釔發(fā)光材料中通過摻雜離子，提高340nm長(zhǎng)波激發(fā)帶的強(qiáng)度、增強(qiáng)長(zhǎng)波 激發(fā)下的發(fā)射強(qiáng)度，同時(shí)，通過摻雜使其在近紅外寬波段內(nèi)出現(xiàn)較強(qiáng)的發(fā)射以及近紫外可 見區(qū)域出現(xiàn)一系列新的激發(fā)帶。
[0005] 2、本發(fā)明的技術(shù)解決方案：利用非發(fā)光離子如鑭（La3+)，鋯（Zr4+)等摻雜￥ 2106，其 化學(xué)式為：xLa3+:Y2_ xW06或者xZr4+:Y2_xW0 6，其中X = 0. 01?0. 06,從而來提高1106近紫 外340nm長(zhǎng)波激發(fā)帶的發(fā)光強(qiáng)度，并獲得多個(gè)新的紫外可見激發(fā)帶（378nm，489nm，519nm, 52 lnm，532nm，575nm和592nm)。在紫外可見激發(fā)下，摻雜Y2W06的樣品在波長(zhǎng)200nm? 650nm，1030?1130nm和1444?1660nm范圍內(nèi)有強(qiáng)的可見以及近紅外光發(fā)射。
[0006] 綜上所述，本發(fā)明一種在鎢酸釔材料中摻雜離子改善其發(fā)光性能的方法，該方法 具體包括如下步驟：
[0007] 步驟一：根據(jù)符合化學(xué)式xLa3+: Y2_xW06或xZr4+: Y2_xW06的摩爾比分別用電子天平稱 取三氧化鶴（W0 3，分析純,純度為99. 9% )、氧化釔（Y203，分析純,純度為99. 5% )、氧化鑭 (La203,分析純，純度為99. 9% )或二氧化鋯（Zr02，分析純，純度為99. 0% )作為原料，配料 時(shí)按下述反應(yīng)式進(jìn)行：
[0008] (2_x) Y203+2W03+xLa203 - 2Y2_xLaxW06
[0009] 或（2-x) Y203+2W03+2xZr02 - 2Y2_xZrxW06 ;
[0010] 步驟二：將上述稱好的W03, Y203和摻雜氧化物L(fēng)a203或Zr0 2等原料放入瑪瑙研缽 中，并滴入lmL酒精，研磨30分鐘以上使其充分均勻混合；
[0011] 步驟三：將上述均勻混合物倒入10mL的氧化鋁坩堝中，并將其放入馬弗爐中在空 氣氣氛中加熱，加熱的溫度程序?yàn)橐源蠹s3°C /min的升溫速率從室溫加熱至1250°C，在此 溫度下恒溫?zé)Y(jié)5個(gè)小時(shí)，然后自動(dòng)降溫到200°C以下后停止馬弗爐供電，退火之后，讓材 料在爐內(nèi)自然冷卻到室溫；
[0012] 步驟四：將煅燒后的取出的樣品再次置于瑪瑙研缽中，研磨使其成細(xì)小粉末狀，再 把樣品放到200目的篩子中進(jìn)行過篩處理，即可得到不同離子在不同濃度下?lián)诫s鎢酸釔的 樣品。
[0013] 3、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：操作步驟簡(jiǎn)單，制備時(shí)間短，所得樣品結(jié)晶性好，因而發(fā)光性 能優(yōu)良。調(diào)節(jié)不同離子摻雜Y 2wo6的濃度可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)波激發(fā)強(qiáng)度，紫外可見長(zhǎng)波激發(fā)帶以及 發(fā)光強(qiáng)度的控制。由于摻雜離子在煅燒過程中對(duì)環(huán)境不敏感，不受環(huán)境影響，因此比較容易 控制得到。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 圖1 :樣品制備的步驟線路圖
[0015] 圖2 :Y2W06和xLa3+: Y2_xW06的發(fā)射和激發(fā)光譜
[0016] 圖中代號(hào)說明如下：
[0017] 圖1中W03代表三氧化鎢，Y203代表氧化釔，La 203代表氧化鑭，Zr02代表二氧化鋯， xLa3+:Y2_xW06代表不同濃度鑭摻雜鎢酸釔后的樣品，xZr 4+:Y2_xW06代表不同濃度鋯摻雜鎢酸 ?乙后的樣品；
[0018] 圖2中pure代表鎢酸釔本身，O.OlLa?0.04La代表摻雜鑭的濃度從0.01? 0· 04。

【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于 下列實(shí)施例，應(yīng)包括專利申請(qǐng)書中的全部?jī)?nèi)容。下列實(shí)施例請(qǐng)結(jié)合圖1、2所示詳述如下：
[0020] 實(shí)施例1
[0021] 本發(fā)明一種在鎢酸釔材料中摻雜離子改善其發(fā)光性能的方法，該方法具體包括如 下步驟：
[0022] 步驟一：根據(jù)符合化學(xué)式0. 01La3+: Y^WOe的摩爾比分別用電子天平稱取0. 4637g 的W03(分析純，純度為99. 9 % )、0· 4471g的Y203 (分析純，純度為99. 5 % )、0· 0065g的 La203 (分析純,純度為99. 9% )作為原料，配料時(shí)按下述反應(yīng)式進(jìn)行：
[0023] (2_x) Y203+2W03+xLa203 - 2Y2_xLaxW06 ;
[0024] 步驟二：將上述稱好的W03, Y203和摻雜氧化物L(fēng)a203放入瑪瑙研缽中，并滴入lmL 酒精，研磨30分鐘以上使其充分均勻混合；
[0025] 步驟三：將上述均勻混合物倒入10mL的氧化鋁坩堝中，并將其放入馬弗爐中在空 氣氣氛中加熱，加熱的溫度程序?yàn)橐源蠹s3°C /min的升溫速率從室溫加熱至1250°C，在此 溫度下恒溫?zé)Y(jié)5個(gè)小時(shí)，然后自動(dòng)降溫到200°C以下后停止馬弗爐供電，退火之后，讓材 料在爐內(nèi)自然冷卻到室溫；
[0026] 步驟四：將煅燒后的取出的樣品再次置于瑪瑙研缽中，研磨使其成細(xì)小粉末狀，再 把樣品放到200目的篩子中進(jìn)行過篩處理，即可得到0. OlLa'Y^WOe的樣品。
[0027] 實(shí)施例2
[0028] 本發(fā)明一種在鎢酸釔材料中摻雜離子改善其發(fā)光性能的方法，該方法具體包括如 下步驟：
[0029] 步驟一：根據(jù)符合化學(xué)式0. 02La3+: Y^WOe的摩爾比分別用電子天平稱取0. 4637g 的W03(分析純，純度為99. 9 % )、0. 4426g的Y203 (分析純，純度為99. 5 % )、0. 0130g的 La203 (分析純,純度為99. 9% )作為原料，配料時(shí)按下述反應(yīng)式進(jìn)行：
[0030] (2_x) Y203+2W03+xLa203 - 2Y2_xLaxW06 ;
[0031] 步驟二：將上述稱好的W03, Y203和摻雜氧化物L(fēng)a203放入瑪瑙研缽中，并滴入lmL 酒精，研磨30分鐘以上使其充分均勻混合；
[0032] 步驟三：將上述均勻混合物倒入10mL的氧化鋁坩堝中，并將其放入馬弗爐中在空 氣氣氛中加熱，加熱的溫度程序?yàn)橐源蠹s3°C /min的升溫速率從室溫加熱至1250°C，在此 溫度下恒溫?zé)Y(jié)5個(gè)小時(shí)，然后自動(dòng)降溫到200°C以下后停止馬弗爐供電，退火之后，讓材 料在爐內(nèi)自然冷卻到室溫；
[0033] 步驟四：將煅燒后的取出的樣品再次置于瑪瑙研缽中，研磨使其成細(xì)小粉末狀，再 把樣品放到200目的篩子中進(jìn)行過篩處理，即可得到0. 021^3+:\98106的樣品。
[0034] 實(shí)施例3
[0035] 本發(fā)明一種在鎢酸釔材料中摻雜離子改善其發(fā)光性能的方法，該方法具體包括如 下步驟：
[0036] 步驟一：根據(jù)符合化學(xué)式0. 03La3+: Y^WOe的摩爾比分別用電子天平稱取0. 4637g 的W03(分析純，純度為99. 9 % )、0· 4381g的Y203 (分析純，純度為99. 5 % )、0· 0195g的 La203 (分析純,純度為99. 9% )作為原料，配料時(shí)按下述反應(yīng)式進(jìn)行：
[0037] (2_x) Y203+2W03+xLa203 - 2Y2_xLaxW06 ;
[0038] 步驟二：將上述稱好的W03, Y203和摻雜氧化物L(fēng)a203放入瑪瑙研缽中，并滴入lmL 酒精，研磨30分鐘以上使其充分均勻混合；
[0039] 步驟三：將上述均勻混合物倒入10mL的氧化鋁坩堝中，并將其放入馬弗爐中在空 氣氣氛中加熱，加熱的溫度程序?yàn)橐源蠹s3°C /min的升溫速率從室溫加熱至1250°C，在此 溫度下恒溫?zé)Y(jié)5個(gè)小時(shí)，然后自動(dòng)降溫到200°C以下后停止馬弗爐供電，退火之后，讓材 料在爐內(nèi)自然冷卻到室溫；
[0040] 步驟四：將煅燒后的取出的樣品再次置于瑪瑙研缽中，研磨使其成細(xì)小粉末狀，再 把樣品放到200目的篩子中進(jìn)行過篩處理，即可得到0. 031^3+:\97106的樣品。
[0041] 實(shí)施例4
[0042] 本發(fā)明一種在鎢酸釔材料中摻雜離子改善其發(fā)光性能的方法，該方法具體包括如 下步驟：
[0043] 步驟一：根據(jù)符合化學(xué)式0. 04La3+: Y^WOe的摩爾比分別用電子天平稱取0. 4637g 的W03(分析純，純度為99. 9 % )、0· 4336g的Y203 (分析純，純度為99. 5 % )、0· 0261g的 La203 (分析純,純度為99. 9% )作為原料，配料時(shí)按下述反應(yīng)式進(jìn)行：
[0044] (2_x) Y203+2W03+xLa203 - 2Y2_xLaxW06 ;
[0045] 步驟二：將上述稱好的W03, Y203和摻雜氧化物L(fēng)a203放入瑪瑙研缽中，并滴入lmL 酒精，研磨30分鐘以上使其充分均勻混合；
[0046] 步驟三：將上述均勻混合物倒入10mL的氧化鋁坩堝中，并將其放入馬弗爐中在空 氣氣氛中加熱，加熱的溫度程序?yàn)橐源蠹s3°C /min的升溫速率從室溫加熱至1250°C，在此 溫度下恒溫?zé)Y(jié)5個(gè)小時(shí)，然后自動(dòng)降溫到200°C以下后停止馬弗爐供電，退火之后，讓材 料在爐內(nèi)自然冷卻到室溫；
[0047] 步驟四：將煅燒后的取出的樣品再次置于瑪瑙研缽中，研磨使其成細(xì)小粉末狀，再 把樣品放到200目的篩子中進(jìn)行過篩處理，即可得到0. (MLa'Y^WOe的樣品。
[0048] 實(shí)施例5
[0049] 本發(fā)明一種在鎢酸釔材料中摻雜離子改善其發(fā)光性能的方法，該方法具體包括如 下步驟：
[0050] 步驟一：根據(jù)符合化學(xué)式0. 02Zr4+: Y^WOe的摩爾比分別用電子天平稱取0. 4637g 的W03(分析純，純度為99. 9 % )、0· 4426g的Y203 (分析純，純度為99. 5 % )、0· 0049g的 Zr02 (分析純，純度為99. 0% )作為原料，配料時(shí)按下述反應(yīng)式進(jìn)行：
[0051] (2-x) Y203+2ff〇3+2xZr02 ^ 2Y2_xZrxW06 ；
[0052] 步驟二：將上述稱好的W03, Y203和摻雜氧化物Zr02放入瑪瑙研缽中，并滴入lmL酒 精，研磨30分鐘以上使其充分均勻混合；
[0053] 步驟三：將上述均勻混合物倒入10mL的氧化鋁坩堝中，并將其放入馬弗爐中在空 氣氣氛中加熱，加熱的溫度程序?yàn)橐源蠹s3°C /min的升溫速率從室溫加熱至1250°C，在此 溫度下恒溫?zé)Y(jié)5個(gè)小時(shí)，然后自動(dòng)降溫到200°C以下后停止馬弗爐供電，退火之后，讓材 料在爐內(nèi)自然冷卻到室溫；
[0054] 步驟四：將煅燒后的取出的樣品再次置于瑪瑙研缽中，研磨使其成細(xì)小粉末狀，再 把樣品放到200目的篩子中進(jìn)行過篩處理，即可得到0. 022/+:1.98W06的樣品。
【權(quán)利要求】
1. 一種在鎢酸釔材料中摻雜離子改善其發(fā)光性能的方法，其特征在于：該方法具體步 驟如下： 步驟一：根據(jù)符合化學(xué)式xLa3+: Y2_xW06或xZr4+: Y2_xW06的摩爾比分別用電子天平稱取三 氧化鎢即W03、氧化釔即Y203、氧化鑭即La20 3或二氧化鋯即Zr02作為原料，配料時(shí)按下述反 應(yīng)式進(jìn)行： (2-x) Y203+2ff〇3+xLa2〇3 ^ 2Y2_xLaxW06 或（2-x) Y203+2W03+2xZr02 - 2Y2_xZrxW06 ; 步驟二：將上述稱好的W03, Y203和摻雜氧化物L(fēng)a203或Zr0 2原料放入瑪瑙研缽中，并滴 入lmL酒精，研磨30分鐘以上使其充分均勻混合； 步驟三：將上述均勻混合物倒入10mL的氧化鋁坩堝中，并將其放入馬弗爐中在空氣氣 氛中加熱，加熱的溫度程序?yàn)橐?°C /min的升溫速率從室溫加熱至1250°C，在此溫度下恒 溫?zé)Y(jié)5個(gè)小時(shí)，然后自動(dòng)降溫到200°C以下后停止馬弗爐供電，退火之后，讓材料在爐內(nèi) 自然冷卻到室溫； 步驟四：將煅燒后的取出的樣品再次置于瑪瑙研缽中，研磨使其成細(xì)小粉末狀，再把 樣品放到200目的篩子中進(jìn)行過篩處理，即可得到不同離子在不同濃度下?lián)诫s鎢酸釔的樣 品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在鎢酸釔材料中摻雜離子改善其發(fā)光性能的方法，其特 征在于：在步驟一中所述的三氧化鎢即W03，分析純，其純度為99. 9%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在鎢酸釔材料中摻雜離子改善其發(fā)光性能的方法，其特 征在于：在步驟一中所述的氧化釔即Y2〇 3，分析純，其純度為99. 5%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種在鎢酸釔材料中摻雜離子改善其發(fā)光性能的方法，其特 征在于：在步驟一中所述的氧化鑭即La20 3,分析純，其純度為99. 9% ;或二氧化鋯即Zr02， 分析純，其純度為99.0%。
【文檔編號(hào)】C09K11/77GK104194786SQ201410366046
【公開日】2014年12月10日 申請(qǐng)日期:2014年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月29日
【發(fā)明者】張俊英, 韓超, 丁幫福, 高紅 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)