粉體、制法、應(yīng)用和透明陶瓷制法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種Eu2+/Eu3+共存摻雜(Y0.9La0.1)2O3粉體、其制法、應(yīng)用和透明陶瓷的制備方法，以高純Eu2O3、Y2O3和La2O3納米粉為原料，在較低溫度條件下，采用固相法及H2氣氛煅燒環(huán)境制備Eu2+/Eu3+共存(Y0.9La0.1)2O3粉體，并利用該粉料制備成透明陶瓷。通過(guò)本發(fā)明方法制得的Eu2+/Eu3+共存(Y0.9La0.1)2O3透明陶瓷，根據(jù)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)證實(shí)具有比傳統(tǒng)的單一Eu3+摻雜(Y0.9La0.1)2O3透明陶瓷更強(qiáng)的紅光發(fā)射強(qiáng)度，可應(yīng)用于現(xiàn)代照明與顯示領(lǐng)域，透明陶瓷制備工藝簡(jiǎn)單，制造成本低，也有利于工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)。
【專利說(shuō)明】Eu2VEu3+共存（Ya9LaaJ2O 3粉體、制法、應(yīng)用和透明陶瓷制 法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種納米材料和陶瓷材料及其制備工藝，特別是涉及一種透明陶瓷材 料及其制備工藝，應(yīng)用于現(xiàn)代照明、顯示和特種陶瓷制造工藝【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 稀土發(fā)光材料由于具有獨(dú)特的熒光性能而受到關(guān)注，并且廣泛應(yīng)用于發(fā)光器件和 激光器等領(lǐng)域。上世紀(jì)70年代，荷蘭飛利浦公司最先將能發(fā)出紅、綠、藍(lán)三原色的紅粉、 綠粉和藍(lán)粉按一定比例混合，從而研制了燈用三基色熒光粉。其中，紅粉含約60-70%的 Eu3+:Y203〇經(jīng)過(guò)30多年的研發(fā)，綠色和藍(lán)色熒光材料的品種有了很大擴(kuò)展，包括稀土熒光材 料和非稀土熒光材料，而紅色熒光材料還只有Eu 3+ = Y2O3或Eu 3+:Y203S。如今，Eu3+ = Y2O3因具 有高發(fā)光效率、高色純度及高穩(wěn)定性而成為了重要且商用化的紅色熒光材料，并且廣泛應(yīng) 用于現(xiàn)代照明與顯示，如熒光燈（FL)，陰極射線管（CRT)，場(chǎng)發(fā)射顯示器（FED)，等離子體顯 示器（PDP)，發(fā)光二極管（LED)等。
[0003] 紅色熒光材料的進(jìn)步是影響現(xiàn)代照明與顯示發(fā)展的重要環(huán)節(jié)。然而，隨著現(xiàn)代照 明與顯示技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)Eu 3+ = Y2O3紅色熒光材料的發(fā)光性能提出了更高的要求。因此， 過(guò)去的科研人員們展開了大量的研宄去改善Eu 3+ = Y2O3的發(fā)光性能，其中包括采用不同的制 備工藝，如沉淀法、液相法、溶膠凝膠法、燃燒法、熱分解法、氣相法、微乳液法、微波加熱法 等，制備高質(zhì)量納米Eu 3+ = Y2O3焚光粉，或者對(duì)Eu離子的摻雜濃度進(jìn)行大量研宄。
[0004] 傳統(tǒng)的熒光粉在實(shí)際應(yīng)用中需要加入粘結(jié)劑，在長(zhǎng)期輻照下，粘結(jié)劑存在老化現(xiàn) 象，影響發(fā)光。另外，熒光粉并不是整體都能受到輻照而發(fā)光，內(nèi)部熒光粉相比表面的熒光 粉來(lái)說(shuō)受到的輻照很弱，因此也影響了發(fā)光效率。而透明陶瓷在使用時(shí)不需要加入粘結(jié)劑， 故可以避免粘結(jié)劑老化帶來(lái)的影響，再加上透明陶瓷本身透過(guò)率高，在輻照下，陶瓷內(nèi)部幾 乎所有的Eu離子都能受到激發(fā)而發(fā)出紅光，因此Eu 3+ = Y2O3透明陶瓷要比傳統(tǒng)Eu 'Y2O3^ 光粉的發(fā)光性能更好。
[0005] Y2O3在2200 °C以下為穩(wěn)定的立方相，熔點(diǎn)高，化學(xué)和光化學(xué)穩(wěn)定性好，聲子能量 低，可抑制無(wú)輻射躍迀的幾率，提高發(fā)光量子效率。在Y203中摻入一定量的10 at. %的 La2O3作為燒結(jié)助劑，不僅可以降低陶瓷的燒結(jié)溫度，達(dá)到節(jié)能減排的作用，并且提高陶瓷的 燒結(jié)性能。（Y a9Laai)2O3作為基質(zhì)有利于制備出高光學(xué)質(zhì)量的透明陶瓷。然而，Eu 3+摻雜 (Ya9Laai)2O3透明陶瓷仍然需要進(jìn)一步改善發(fā)光強(qiáng)度，以滿足現(xiàn)代照明與顯示的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)存在的不足，提供一種 Eu2YEu3+共存摻雜（Ya9Laai) 2O3粉體、其制法、應(yīng)用和透明陶瓷的制備方法，本發(fā)明特提出 采用固相法及H2氣氛煅燒環(huán)境制備一種發(fā)光更強(qiáng)的Eu 2+/Eu3+共存（Υ α 9Laa D 203粉體，并利 用該粉料制備成透明陶瓷，旨在實(shí)現(xiàn)將其用于現(xiàn)代照明與顯示領(lǐng)域的可能，擴(kuò)充了該領(lǐng)域 紅色熒光材料的種類。
[0007] 為達(dá)到上述發(fā)明創(chuàng)造目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案： 一種Eu2YEu3+共存摻雜（Y Q. 9LaQ. i) 203粉體，主要由Y 203、La2O3和Eu A納米粉混合組成， 按不同氧化物組分占粉體材料的物質(zhì)摩爾量百分比，各氧化物組分配比如下：其中Y2O3和 La2O3的摻入量之比為9:1，Eu 203的摻入量為1. 0~2· 0 at. %，且粉體中還含有與Eu 203共存 的EuO,即粉體中Eu2+/Eu3+態(tài)復(fù)合氧化物共存。
[0008] -種本發(fā)明Eu2+/Eu3+共存摻雜（Y a9Laai)203粉體的制備方法，包括以下步驟： a. 采用重量百分比含量為99. 99%的高純Eu2O3、重量百分比含量為99. 99%的Y2O3和 重量百分比含量為99. 99%的La2O3的納米粉為原料，以Y 203為基體材料，以La 203為燒結(jié)助 劑，以Eu2O3為摻雜材料，摻入量均以摩爾百分比為計(jì)，各原料組分的摩爾量配比如下：其中 Y2O3和La 203的摻入量之比為9:1，Eu 203的摻入量為I. 0?2. 0 at. % ; b. 將在步驟a中的配方配制好的基體材料、燒結(jié)助劑和摻雜材料進(jìn)行攪拌，充分均勻 混和，并對(duì)混合料無(wú)水乙醇中用Zr0#_磨子濕法混磨5小時(shí)； c. 將在步驟b中經(jīng)混磨后的混合料在90°C溫度下烘干，然后在1200°C下預(yù)燒8~10小 時(shí)，煅燒環(huán)境為4還原氣氛，從而制得Eu 2+/Eu3+共存摻雜（Υ α 9Laa D 203粉體。
[0009] 一種本發(fā)明Eu2+/Eu3+共存摻雜（Y Q. 9LaQ. i) 203粉體的應(yīng)用，采用Eu 2+/Eu3+共存摻雜 (Ya 9Laa ) 203的粉體作為紅色熒光材料或作為制備透明陶瓷的原料粉體。
[0010] 一種利用本發(fā)明Eu2YEu3+共存摻雜（Ya9La ai)2O3粉體制備透明陶瓷的方法，包括 以下步驟： ① 將Eu3+摻雜（Υ α 9Laa J 203粉體在H 2還原氣氛下煅燒，獲取Eu 2+/Eu3+共存摻雜 (Ya9Laa J2O3粉體，并進(jìn)行造粒； ② 在200MPa的冷等靜壓下，將在步驟①中造粒后的粉料壓成片狀生坯試樣； ③ 將在步驟②中制備的生坯試樣置于鉬絲氫氣爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)氣氛為H2還原氣 氛，燒結(jié)溫度范圍為1600?1700°C，保溫時(shí)間為20?35小時(shí)，最終獲得致密的Eu 2+/Eu3+共 存摻雜（Ya9Latl. J2O3透明陶瓷。
[0011] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著優(yōu)點(diǎn)： 1. 本發(fā)明以高純納米粉為原料，采用固相法及H2氣氛煅燒環(huán)境制備Eu 2+/Eu3+共存 (Y。.9LaQ. J 203粉體，并利用該粉料制備成透明陶瓷，Eu 2+/Eu3+共存（Y Q.9LaQ. D A透明陶瓷材 料具有比傳統(tǒng)Eu3+摻雜（Ya9Laai) 2O3透明陶瓷材料更強(qiáng)的紅光發(fā)射強(qiáng)度，適于應(yīng)用在現(xiàn)代 照明與顯示領(lǐng)域； 2. 本發(fā)明相比現(xiàn)有傳統(tǒng)的單一 Eu3+摻雜Y2O3熒光粉，應(yīng)用時(shí)無(wú)粘結(jié)劑老化帶來(lái)的問(wèn) 題，而發(fā)光強(qiáng)度也得到很大提高； 3. 本發(fā)明透明陶瓷制備工藝簡(jiǎn)單，制造成本低，也有利于工業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1是具有相同濃度Eu2O3摻雜的本發(fā)明實(shí)施例一 Eu 2+/Eu3+共存（Y Q.9Laai)203透 明陶瓷和Eu 3+摻雜的（Υ α 9Laa D 203透明陶瓷的紫外激發(fā)發(fā)射光譜對(duì)比圖。

【具體實(shí)施方式】
[0013] 本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例詳述如下： 實(shí)施例一： 在本實(shí)施例中，一種Eu2+/Eu3+共存摻雜（Ya9Laa D 203透明陶瓷的制備方法，包括以下步 驟： i .采用重量百分比含量為99. 99%的高純Eu2O3、重量百分比含量為99. 99%的Y2O3和 重量百分比含量為99. 99%的La2O3的納米粉為原料，以Y 203為基質(zhì)材料，以La 203為燒結(jié)助 劑，以Eu2O3為摻雜材料，摻入量均以摩爾百分比為計(jì)，各原料組分的摩爾量配比如表1所 示； ii .將在步驟i中的配方配制好的基體材料、燒結(jié)助劑和摻雜材料進(jìn)行攪拌，充分均 勾混和，并對(duì)混合料無(wú)水乙醇中用Zr0#_磨子濕法球磨5小時(shí)； iii .將在步驟ii中經(jīng)球磨后的混合料在90°C溫度下烘干，然后在1200°C下預(yù)燒8小 時(shí)，煅燒環(huán)境為4還原氣氛，從而制得Eu 2+/Eu3+共存摻雜（Υ α 9Laa D 203粉體。
[0014] iv.采用在步驟iii中制備的Eu2YEu3+共存摻雜（Ya9La ai)2O3粉體作為原料粉體進(jìn) 行造粒； V .在200MPa的冷等靜壓下，將在步驟iv中造粒后的粉料壓成片狀生坯試樣； vi .將在步驟V中制備的生坯試樣置于鉬絲氫氣爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)氣氛為H2還原 氣氛，燒結(jié)溫度范圍為1620°C，保溫時(shí)間為20小時(shí)，最終獲得致密的Eu 2+/Eu3+共存摻雜 (YQ. 9LaQ. D 203透明陶瓷。
[0015] 在本實(shí)施例中，在該批Eu27Eu3+共存（Υ α9Laa i) 203透明陶瓷中取一塊置于馬弗爐， 在1200°C下空氣氣氛中退火20小時(shí)，獲得Eu 3+摻雜（Υ α 9Laa D 203透明陶瓷，用于發(fā)光性能 對(duì)比之用。
[0016] 表1.實(shí)施例一實(shí)驗(yàn)編號(hào)及參數(shù)對(duì)比

【權(quán)利要求】
1?一種Eu 2+/Eu3+共存摻雜（Y粉體，其特征在于，主要由Y 203、La203和Eu 203納米粉混合組成，按不同氧化物組分占粉體材料的物質(zhì)摩爾量百分比，各氧化物組分配比 如下：其中Y203和La 203的摻入量之比為9:1，Eu 203的摻入量為1. 0~2. 0 at. %，且粉體中還 含有與Eu203共存的EuO,即粉體中Eu 2+/Eu3+態(tài)復(fù)合氧化物共存。
2. -種權(quán)利要求1所述Eu 2+/Eu3+共存摻雜（Ya9Laa J 203粉體的制備方法，其特征在于， 包括以下步驟： a. 采用重量百分比含量為99. 99%的高純Eu203、重量百分比含量為99. 99%的Y203和 重量百分比含量為99. 99%的La203的納米粉為原料，以Y 203為基體材料，以La 203為燒結(jié)助 劑，以Eu203為摻雜材料，摻入量均以摩爾百分比為計(jì)，各原料組分的摩爾量配比如下：其中 Y203和La 203的摻入量之比為9:1，Eu 203的摻入量為1. 0?2. 0 at. % ; b. 將在所述步驟a中的配方配制好的基體材料、燒結(jié)助劑和摻雜材料進(jìn)行攪拌，充分 均勾混和，并對(duì)混合料無(wú)水乙醇中用ZrO#_磨子濕法混磨5小時(shí)； c. 將在所述步驟b中經(jīng)混磨后的混合料在90°C溫度下烘干，然后在1200°C下預(yù)燒 8~10小時(shí)，煅燒環(huán)境為112還原氣氛，從而制得Eu 2+/Eu3+共存摻雜（Y a9Laa ^ 203粉體。
3. -種權(quán)利要求1所述Eu2+/Eu3+共存摻雜（Y a9Laai)203粉體的應(yīng)用，其特征在于：采 用Eu2+/Eu3+共存摻雜（Ya9Laai) 203的粉體作為紅色熒光材料或作為制備透明陶瓷的原料粉 體。
4. 一種利用權(quán)利要求1所述Eu27Eu3+共存摻雜體制備透明陶瓷的方 法，其特征在于，包括以下步驟： ① 將Eu3+摻雜（Y a 9Laa J 203粉體在H 2還原氣氛下煅燒，獲取Eu 2+/Eu3+共存摻雜 ^。.^(^辦粉體，并進(jìn)行造粒； ② 在200MPa的冷等靜壓下，將在所述步驟①中造粒后的粉料壓成片狀生坯試樣； ③ 將在所述步驟②中制備的生坯試樣置于鉬絲氫氣爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)氣氛為4還 原氣氛，燒結(jié)溫度范圍為1600?1700°C，保溫時(shí)間為20?35小時(shí)，最終獲得致密的Eu2+/ Eu3+共存摻雜（YQ.9Laai)20 3透明陶瓷。
【文檔編號(hào)】C04B35/626GK104478435SQ201410733970
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年12月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月8日
【發(fā)明者】蔣岑, 楊秋紅, 袁野, 段琪瑱, 盧青, 陸神洲 申請(qǐng)人:上海大學(xué)