專利名稱：紅色長余輝熒光粉材料及制備方法
技術領域：
本發(fā)明屬于發(fā)光材料領域，特別是一種紅色長余輝熒光粉材料及其制備方法。
背景技術：
紅色長余輝材料包括稀土激活的堿土金屬硫化物、硫氧化物、鍶鋁硫化物、堿土金屬鈦酸鹽和磷酸鋅體系。含硫的紅色長余輝材料的亮度和余輝時間較好，但容易氧化和水解，應用受到限制。其它紅色長余輝材料還有Pr3+激活的鈦酸鹽和Mn2+激活的磷酸鋅，但發(fā)光亮度和余輝時間還沒有達到實用要求。最近，三價離子Eu3+或者Eu3+，Dy3+共激活的Sr3Al2O6的熒光粉發(fā)射波長的峰值為紅色620nm，但激發(fā)波長在255nm左右，激活離子為三價，缺乏長余輝效應(MaterialsResearch Bulletin，2006，41，1854-1860)。由二價離子Eu2+和三價Dy3+激發(fā)的Sr3Al2O6熒光粉，由固相法制備，在波長為365nm的紫外波長光激發(fā)下發(fā)射波長為490nm的光，在施加應變時發(fā)射510nm的可見光，沒有得到肉眼可見的紅光(Appl.Phys.Lett..Vol.73，No.21，23 Nov.1998)。其次，對于紅色熒光粉的基質相Sr3Al2O6，在高溫下不穩(wěn)定，容易分解成雜相，用傳統(tǒng)的電爐灼燒不容易保持基質的相組成和結構，需要采用新的快速灼燒方法予以改進。
因此，這些紅色熒光粉材料尚不能得到實際應用，故研究開發(fā)具有一定亮度和余輝時間的紅色長余輝材料、調整化學成分、設計新的制備方法，一直是人們在努力開發(fā)的重要內容。

發(fā)明內容本發(fā)明的目的旨在為解決上述問題，而提供一種紅色長余輝熒光粉材料及其制備方法。該熒光粉基質是鋁酸鹽體系，它通過控制二價離子Eu2+的激發(fā)劑和三價Dy3+的敏化劑的種類和數(shù)量，改進Sr3Al2O6熒光粉的成分和制備工藝，獲得紅色長余輝材料。
本發(fā)明采取的技術方案如下一種紅色長余輝熒光粉材料，其特征在于其基質是鋁酸鹽，其化學式為SraAlbO6:cEu2+，dDy3+，式中，a＝3-c-d，1.9≤b≤2.1，0.1≤c≤0.2，0.05≤d≤0.1。
一種上述紅色長余輝熒光粉材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟按照化學計量比，將鍶(Sr)、銪(Eu)和鏑(Dy)元素以硝酸鍶、硝酸銪和硝酸鏑的形式，純度為99.5-99.99％，一起加入到納米擬薄水鋁石溶膠中；另外再加入硼酸(H3BO3)，數(shù)量為上述加入的固體總含量的0.1-1％；經(jīng)過機械攪拌或超聲分散后，得到稀土復合溶膠；該復合溶膠經(jīng)過熱空氣噴霧造粒，得到干凝膠顆粒；該干凝膠顆粒在充滿還原氣氛的微波爐內灼燒，得到紅色長余輝熒光粉材料。
本發(fā)明的紅色長余輝熒光粉材料與現(xiàn)有技術的區(qū)別在于，針對Sr3Al2O6基質體系，調整了成分，采用了一種納米擬薄水鋁石顆粒作為鋁源，采用了稀土復合溶膠噴霧法和微波快速燒成法。本發(fā)明的優(yōu)點是，成分容易控制，物相純，粒度分布均勻，粉體疏松，余輝時間在30分鐘以上。原料成本低廉，制備技術快速，簡單，便于量產(chǎn)化。

圖1是監(jiān)控波長為595nm時，紅色長余輝熒光粉材料的激發(fā)光譜圖；圖2是在不同波長的光激發(fā)時，紅色長余輝熒光粉材料的發(fā)射光譜圖。
具體實施方式
本發(fā)明的紅色長余輝熒光粉材料的制備步驟包括稀土復合溶膠的制備，干凝膠顆粒的制備，微波快速灼燒。按照化學計量比，將鍶(Sr)、銪(Eu)和鏑(Dy)元素以硝酸鍶、硝酸銪和硝酸鏑的形式，純度均為99.99％，一起加入到納米擬薄水鋁石溶膠中；另外再加入硼酸(H3BO3)，數(shù)量為上述加入的固體總含量的0.1-1％。經(jīng)過機械攪拌或超聲分散后，得到稀土復合溶膠；該復合溶膠經(jīng)過熱空氣噴霧造粒，得到干凝膠顆粒；該干凝膠顆粒在充滿還原氣氛的微波爐內灼燒，得到紅色長余輝熒光粉材料。其中納米擬薄水鋁石以AlOOH相計，大小為40nm-80nm，純度95％-97％，溶膠的固液比為擬薄水鋁石∶水＝5～15％∶95～85％，用硝酸調整酸度至pH＝1-6范圍。
稀土復合溶膠采用熱空氣噴霧造粒，加熱空氣溫度110℃～150℃，于燥空氣量80～120m3/h，物料流2～4L/h，得到干凝膠顆粒。
干凝膠顆粒在充滿還原氣氛的微波爐內灼燒，微波爐功率1200瓦，輸出功率在10-80％范圍內可調，時間10-60分鐘。還原氣氛由活性碳粒產(chǎn)生。
下面的實例是為了進一步闡明本發(fā)明的工藝過程特征而非限制本發(fā)明。
實例1按照化學式SraAlbO6:cEu2+，dDy3+，取b＝2，c＝0.2，d＝0.1，稱取100克原料的納米擬薄水鋁石(以AlOOH，純度95％)粉體，按照上述比例稱取相應的Sr(NO3)2(純度99％)，Eu(NO3)3·6H2O(純度99.99％)和Dy(NO3)3·6H2O(純度99.99％)以及1克硼酸(H3BO3，純度99％)，一起放入燒杯；按擬薄水鋁石∶水＝3％∶97％的質量比例加入去離子水，機械攪拌；用濃度為30％的稀硝酸溶液滴加，直到pH＝2為止，繼續(xù)攪拌2小時，得到稀土復合溶膠。稀土復合溶膠經(jīng)過熱空氣噴霧造粒，加熱空氣溫度120℃，干燥空氣量80m3/h，物料流2L/h，得到顆粒狀干凝膠顆粒；干凝膠顆粒裝在一個200毫升內的剛玉坩堝內放入微波爐內，微波爐內放置有活性碳粒，設定功率在80％，灼燒時間30分鐘，冷卻至室溫.取出坩鍋即得到紅色長余輝熒光粉材料。圖1是監(jiān)控波長為595nm時，該紅色長余輝熒光粉材料的激發(fā)光譜圖。
實例2按照化學式SraAlbO6:cEu2+，dDy3+，取b＝2，c＝0.1，d＝0.0.05，稱取100克原料的納米擬薄水鋁石(以AlOOH，純度95％)粉體，按照上述比例稱取相應的Sr(NO3)2(純度99％)，Eu(NO3)3·6H2O(純度99.99％)和Dy(NO3)3·6H2O(純度99.99％)以及0.5克硼酸(H3BO3，純度99％)，一起放入燒杯；按擬薄水鋁石∶水＝5％∶95％的質量比例加入去離子水，機械攪拌；用濃度為30％的稀硝酸溶液滴加，直到pH＝1為止，繼續(xù)攪拌3小時，得到稀上復合溶膠。稀土復合溶膠經(jīng)過熱空氣噴霧造粒，加熱空氣溫度110℃，干燥空氣量100m3/h，物料流3L/h，得到顆粒狀干凝膠顆粒；干凝膠顆粒裝在一個200毫升內的剛玉坩堝內放入微波爐內，微波爐內放置有活性碳粒，設定功率在50％，灼燒時間60分鐘，冷卻至室溫.取出坩鍋即得到紅色長余輝熒光粉材料。圖2是在不同波長的光激發(fā)時，該紅色長余輝熒光粉材料的發(fā)射光譜圖。
實例3按照化學式SraAlbO6:cEu2+，dDy3+，取b＝2，c＝0.0.15，d＝0.075，稱取100克原料的納米擬薄水鋁石(以AlOOH4，純度95％)粉體，按照上述比例稱取相應的Sr(NO3)2(純度99％)，Eu(NO3)3·6H2O(純度99.99％)和Dy(NO3)3·6H2O(純度99.99％)以及1克硼酸(H3BO3，純度99％)，一起放入燒杯；按擬薄水鋁石∶水＝8％∶92％的質量比例加入去離子水，機械攪拌；用濃度為30％的稀硝酸溶液滴加，直到pH＝1為止，繼續(xù)攪拌6小時，得到稀土復合溶膠。稀土復合溶膠經(jīng)過熱空氣噴霧造粒，加熱空氣溫度150℃，干燥空氣量120m3/h，物料流4L/h，得到顆粒狀干凝膠顆粒；干凝膠顆粒裝在一個200毫升內的剛玉坩堝內放入微波爐內，微波爐內放置有活性碳粒，設定功率在50％，灼燒時間60分鐘，冷卻至室溫，取出坩鍋即得到紅色長余輝熒光粉材料。該熒光粉材料的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜的特性與圖1和圖2相同。
權利要求
1.一種紅色長余輝熒光粉材料，其特征在于其基質是鋁酸鹽，其化學式為SraAlbO6:cEu2+，dDy3+，式中，a＝3-c-d，1.9≤b≤2.1，0.1≤c≤0.2，0.05≤d≤0.1。
2.一種權利要求1的紅色長余輝熒光粉材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟按照化學計量比，將鍶、銪和鏑元素分別以硝酸鍶、硝酸銪和硝酸鏑的形式，純度為99.5-99.99％，一起加入到含納米擬薄水鋁石顆粒的溶膠中；另外再加入硼酸，數(shù)量為上述加入的固體總含量的0.1-1％。經(jīng)過機械攪拌或超聲分散后，得到稀土復合溶膠；該復合溶膠經(jīng)過熱空氣噴霧造粒，得到干凝膠顆粒；該干凝膠顆粒在充滿還原氣氛的微波爐內灼燒，得到紅色長余輝熒光粉材料。
3.按照權利要求2所述的紅色長余輝熒光粉材料的制備方法，其特征在于所說的納米擬薄水鋁石以AlOOH相計，大小為40nm-80nm，純度95％-97％，溶膠的固液比為擬薄水鋁石∶水＝5～15％∶95～85％，用硝酸調整酸度至pH＝1-6范圍。
4.按照權利要求2所述的紅色長余輝熒光粉材料的制備方法，其特征在于所說的稀土復合溶膠采用熱空氣噴霧造粒，加熱空氣溫度110℃～150℃，干燥空氣量80～120m3/h，物料流2～4L/h，得到干凝膠顆粒。
5.按照權利要求2或4所述的紅色長余輝熒光粉材料的制備方法，其特征在于所說的干凝膠顆粒在充滿還原氣氛的微波爐內灼燒，微波爐功率1200瓦，輸出功率在10-80％范圍內可調，時間10-60分鐘。
6.按照權利要求5所述的紅色長余輝熒光粉材料的制備方法，其特征在于所說的還原氣氛由活性碳粒產(chǎn)生。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種紅色長余輝材料及其制備方法。熒光粉基質是鋁酸鹽，其化學式為Sr
文檔編號C09K11/80GK1974716SQ20061013033
公開日2007年6月6日 申請日期2006年12月18日 優(yōu)先權日2006年12月18日
發(fā)明者王達健, 張紅梅 申請人:天津理工大學