專利名稱：一種釤摻雜鋁酸釓基熒光粉體及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及衫主摻雜激活鋁酸釓基熒光粉體及其制備方法，屬于發(fā)光粉體材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
銷酸釓鹽基發(fā)光材料(GdhAlyOz: REX， RE為稀土元素離子和/或過渡金屬離子)具有 優(yōu)異的光學性能、機械性能及穩(wěn)定的物理化學性質(zhì)。相對發(fā)展較成熟的鋁酸釔基發(fā)光 材料，該體系材料基體成分吸收系數(shù)大的特點，作為新型光學基體材料，它的應用正 為人們所矚目。該材料系的晶體形式材料是一種理想的固體激光器材料，其透明陶瓷 體也有廣泛用途，而粉體在紫外、真空紫外光、X射線、高能粒子、近紫外、藍光激發(fā) 下發(fā)射可見光，有望應用于陰極射線管(CRT)、場發(fā)射平板顯示器(FED)、等離子平 板顯示器、LED熒光粉等領(lǐng)域，以提高器件分辨率。作為一種新材料體系，人們對它認識尚少，對于該體系的材料的性能和制備方法 研究較少。J.W.M.Verweij等人采用固體反應方法合成GAP (GdM03)粉體(0 e/ff/ca7 戶力/"-c"e/^e" ， (1995) 51-55 ),將0(1203和八1203粉末均勾混合，并在1450。C以上 的高溫下進行熱處理。該方法工藝簡單，易批量生產(chǎn)；缺點是熱處理溫度較高，球磨 過程中易引入雜質(zhì)，(雜質(zhì)來源于煅燒產(chǎn)物中除主晶相GAP外，往往殘留少量中間相 G山A 1A(簡稱GAM )和Gd3A 15012(簡稱GAG )。羅嵐等人將濕化學方法成功應用GAP (GdA 103, CN310107829. 3) 、 GAG (Gd3Al5012, CN200510056140. 1) 、 GAM (Gd4Al209, CN200510069827. 9) 粉體合成，這些發(fā)明均以檸檬酸鹽-硝酸鹽燃燒法合成為基礎，檸檬酸作為螯合劑和燃 料使用，按化學計量比將一種或多種氧化物用濃硝酸溶解于容器中，向混合溶液中加 入適量檸檬酸(檸檬酸的量與金屬離子摩爾比l-2倍)，調(diào)節(jié)溶液pH，攪拌加熱得到溶 膠及凝膠，預燒凝膠得到前驅(qū)粉末，再經(jīng)過800 - 1300。C熱處理得到粒徑分布范圍為 40 - 100nm,以Eu， Tb， Ce, Pr為主摻雜元素的紫外激發(fā)熒光粉。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明涉及的釤主摻雜激活鋁酸釓基熒光粉體((Gdm^AlyOz: Smxl,REx2, RE主要是稀土元素離子和過渡金屬離子)不僅可以被紫外光激發(fā)粉紅色的熒光，更重要的是 它在近紫外(360-390nm, LED紫光芯片發(fā)射波段)、藍光激發(fā)下(430-490nm,特別是 460nm激發(fā)下，LED藍光芯片發(fā)射波段)發(fā)射更為明亮的粉紅色熒光可用作LED藍光或紫 外芯片的熒光粉。所采用的制濕法化學合成時，溶液環(huán)境為有機環(huán)境，且以乙二醇為 螯合劑。本發(fā)明制備的熒光粉體化學表達式如下Gdi-xi—X2AlyOz: Smxi， REX2 式中y值范圍為O ~ 5/3(從純氧化釓相到石榴石鋁酸釓相的所有配比鋁酸釓晶相)， 當y-0.5,熒光粉即為單斜型釤摻雜鋁酸釓(GAM:Sm,RE); y=l,熒光粉即為石榴石型釤摻雜鋁酸釓(GAP: Sm, RE ); y-5/3，熒光粉即為鈣鈦礦型釤摻雜鋁酸釓(GAG: Sm, RE )。 RB是稀土元素離子和/或過渡金屬離子的一種或多種，如Dy， Ce、 Mn等。Xl為Sm摻雜克 分子量，0. 01<xl<0, 1, X2為RE摻雜克分子量，含量為Sm含量的O-O. l倍。 本發(fā)明采用溶膠-凝膠過程和燃燒合成過程相結(jié)合的方法制備熒光粉體。 制備過程如下按化學計量比，將氧化釓(Gd203 )、氧化釤(Sm203 )、 RE離子溶解 在熱醋酸中(60 7(TC),然后再按化學計量比加入硝酸鋁，攪拌均勻；之后按3》R(即 乙二醇的摩爾數(shù)/金屬離子的摩爾數(shù))>1.5,將乙二醇作為鰲合劑加入到反應溶液中， 攪拌均勾；60-7(TC攪拌蒸發(fā)溶液得到白色透明凝膠；干燥的凝膠粉末，研磨，在空 氣氣氛下6G0 80(TC溫度下預燒2-3h,升溫速度《5。C/min;研磨預燒粉末后，空氣 氣氛下^100(TC下燒結(jié)3 4h，得到最終產(chǎn)品。本發(fā)明制備的釤主摻雜激活鋁酸釓基熒光粉體((Gdh^AlyOz: Smxl,REx2, RE為稀土元素離子和/或過渡金屬離子)在藍光和近紫外激發(fā)下發(fā)光強度大、粒徑分布均勻(范圍為40~100nm)、工藝過程簡單易行，原料便宜易得。
圖l為實例l產(chǎn)品的XRD圖譜，表明產(chǎn)物為單一的GAP晶相。 圖2為實例1產(chǎn)品的在藍光和近紫外激發(fā)下的熒光光譜，橫坐標為波長(nm),縱坐標為發(fā)光強度。圖3為實例4產(chǎn)品的XRD圖譜，表明產(chǎn)物為單一的GAP晶相。圖4按實例4制備粉體在藍光和近紫外激發(fā)下的熒光光譜，其橫坐標和縱坐標的 物理含義同圖2圖5為實例6產(chǎn)品的XRD圖譜，表明產(chǎn)物為單一的GAP晶相。圖6按實例6制備粉體在藍光和近紫外激發(fā)下的熒光光譜，其橫坐標和縱坐標的 物理含義同圖具體實施方式
下面將結(jié)合實例和附圖對本發(fā)明進行具體敘述。實施例l取7. 252g氧化釓、0. 6976g氧化釤溶解在50ml濃度為0. 2tnol/L、溫度為65。C的醋酸 中；取15. 006g硝酸鋁(Al(N03) 3 9H20)溶解在上述溶液中，攪拌至均勾；隨后加入7. 44g 乙二醇，7(TC攪拌蒸發(fā)溶液得到白色透明凝膠；干燥的凝膠粉末，研磨，在空氣氣氛 下60(TC溫度下預燒3h，升溫速度4'C/min;研磨預燒粉末后，空氣氣氛下100(TC下燒 結(jié)4h,得到最終產(chǎn)品GdA103:Sm。.,。所制備的粉體的XRD圖為圖l，近紫外/藍光激發(fā)圖譜 如圖2所示。實施例2取7.252g氧化釓、0. 3488g氧化釤溶解在50ml濃度為0. 3mol/L、溫度為60'C的醋 酸中；取15. 006g硝酸鋁(Al (N03)3 9H20)溶解在上述溶液中，攪拌至均句；隨后加入 14.88g乙二醇，65'C攪拌蒸發(fā)溶液得到白色透明凝膠；干燥的凝膠粉末，研磨，在空氣氣氛下700'C溫度下預燒2. 5h，升溫速度5'C/min;研磨預燒粉末后，空氣氣氛下1300 'C下燒結(jié)4h,得到最終產(chǎn)品GdA103:Sm。.。5。所制備的粉體的XRD圖和近紫外/藍光激發(fā)圖譜類實施例l。 實施例3取7. 252g氧化釓、0. 6976g氧化衫、0. 0746 g氧化鏑溶解在50ml濃度為0. 25mol/L、 溫度為70。C的醋酸中；取15. 006g硝酸鋁(A1(N05)3 9^0)溶解在上述溶液中，攪拌至 均勻；隨后加入11.16g乙二醇，65"C攪拌蒸發(fā)溶液得到白色透明凝膠；干燥的凝膠粉 末，研磨，在空氣氣氛下80(TC溫度下預燒3h,升溫速度3'C/min;研磨預燒粉末后， 空氣氣氛下1200。C下燒結(jié)3h,得到最終產(chǎn)品GdA103:Sniu Dy。j。所制備的粉體的XRD圖 和近紫外/藍光激發(fā)圖譜類實施例l。實施例4取7.252g氧化釓、0. 6976g氧化衫溶解在50ml濃度為0. 4raol/L、溫度為65'C的醋酸 中；取7.503g硝酸鋁(A1(N03) 3 9H20)溶解在上述溶液中，撹拌至均勻；隨后加入5. 56g 乙二醇，7(TC撹拌蒸發(fā)溶液得到白色透明凝膠；干燥的凝膠粉末，研磨，在空氣氣氛 下60(TC溫度下預燒3h，升溫速度4。C/min;研磨預燒粉末后，空氣氣氛下lOGO'C下燒 結(jié)4h,得到最終產(chǎn)品Gd4AlA:Sm。.4。所制備的粉體的XRD圖為圖3，近紫外/藍光激發(fā)圖 譜如圖4所示。實施例5取7. 252g氧化禮、0. 6976g氧化衫、0. 6884g氧化鈰溶解在50ml濃度為0. 2mol/L、 溫度為65。C的醋酸中；取7.503g硝酸鋁(A1(N03) 3 9H20)溶解在上述溶液中，攪拌至 均勻；隨后加入7.41g乙二醇，65'C攪拌蒸發(fā)溶液得到白色透明凝膠；干燥的凝膠粉末， 研磨，在空氣氣氛下65(TC溫度下預燒3.5h,升溫速度3X:/min;研磨預燒粉末后，空 氣氣氛下110(TC下燒結(jié)3h,得到最終產(chǎn)品GcUlA: Sm。.4CeQ.M。所制備的粉體的XRD圖和 近紫外/藍光激發(fā)圖譜類實施例4。實施例6取7. 252g氧化釓、0. 6976g氧化衫溶解在50ml濃度為0. 2mol/L、溫度為65。C的醋酸 中；取25g硝酸鋁(A1(N03) 3 9H20)溶解在上述溶液中，攪拌至均勻；隨后加入5. 56g 乙二醇，6(TC攪拌蒸發(fā)溶液得到白色透明凝膠；干燥的凝膠粉末，研磨，在空氣氣氛 下70(TC溫度下預燒3h,升溫速度3'C/min;研磨預燒粉末后，空氣氣氛下llO(TC下燒 結(jié)4h,得到最終產(chǎn)品Gd3AlsOu:Sm。.3。所制備的粉體的XRD圖為圖5，近紫外/藍光激發(fā)圖 譜如圖6所示。實施例7取7. 252g氧化釓、0. 6976g氧化釤、0. 3478g氧化錳溶解在50ml濃度為0. 3mol/L、 溫度為65t:的醋酸中；取25g硝酸鋁(A1(N03) 3 9H20)溶解在上述溶液中，攪拌至均勻； 隨后加入19.84g乙二醇，7(TC攪拌蒸發(fā)溶液得到白色透明凝膠；干燥的凝膠粉末，研 磨，在空氣氣氛下750'C溫度下預燒3h,升溫速度4。C/min;研磨預燒粉末后，空氣氣氛下1100。C下燒結(jié)4h,得到最終產(chǎn)品G(U1A2: Sm。.3 Mn。.。3。所制備的粉體的XRD圖和近 紫外/藍光激發(fā)圖譜類實施例6。表l為各對比實例的化學計量和主要參數(shù)實例A1(N03) 3 9H20Gd203Sm203Dy203Ce02 Mn02乙二醇R晶相發(fā)光色115. 0067. 2520. 6976000 7.441. 5GAP粉紅215. 0067. 2520. 3488000 14.883GAP粉紅315. 0067. 2520. 69760. 074600 11.162GAP粉紅47. 5037. 2520. 697600 0 5.561. 5GAM粉紅57. 5037. 2520. 697600.68840 7.412GAM粉紅6 725 257. 252 7. 2520. 6976 0. 69760 000 9.92 00.3478 19.841. 5 3GAG GAG粉紅 粉紅
權(quán)利要求
1、一種釤摻雜鋁酸釓基熒光粉體，其特征是化學組成式為 Gd1-x1-x2AlyOz:Smx1，REx2式中，y值范圍為0～5/3，RE是稀土元素離子和/或過渡金屬離子的一種或多種，X1為Sm摻雜克分子量，0.01＜x1＜0.1，X2為RE摻雜克分子量，含量為Sm含量的0-0.1倍。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述熒光粉體,其特征是稀土元素離子和/或過渡金屬離子為Dy, Ce、 Mn中的一種或多種。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的熒光粉的制備方法，其特征是按化學計量比，將氧化釓、 氧化釤、RE離子溶解在60-7(TC的醋酸中，然后加入硝酸鋁，攪拌均勾；之后按3》乙 二醇的摩爾數(shù)/金屬離子的摩爾數(shù)>1.5,將乙二醇加入反應溶液中，撹拌均勻；60~ 7(TC攪拌蒸發(fā)溶液，千燥，研磨，在空氣氣氛、600 - 80(TC溫度下預燒2 3h,升溫速 度《5。C/min;研磨預燒粉末后，空氣氣氛下，> 1G0(TC溫度下燒結(jié)3 ~ 4h。
全文摘要
一種釤摻雜鋁酸釓基熒光粉體及其制備方法，熒光粉體的化學組成式為Gd<sub>1-x1-x2</sub>Al<sub>y</sub>O<sub>z</sub>:Sm<sub>x1</sub>，RE<sub>x2</sub>，其中y值范圍為0～5/3，RE是稀土元素離子和/或過渡金屬離子的一種或多種，X1為Sm摻雜克分子量，0.01＜x1＜0.1，X2為RE摻雜克分子量，含量為Sm含量的0-0.1倍。制備過程是按化學計量比，將氧化釓、氧化釤、RE離子溶解在60～70℃醋酸中，然后加入硝酸鋁，攪拌均勻；之后按3≥乙二醇的摩爾數(shù)/金屬離子的摩爾數(shù)≥1.5，將乙二醇加入反應溶液中，攪拌均勻；60～70℃攪拌蒸發(fā)溶液，干燥，研磨，在空氣氣氛、600～800℃預燒2～3h，升溫速度≤5℃/min；研磨預燒粉末后，空氣氣氛下，≥1000℃燒結(jié)3～4h，該工藝過程簡單易行，原料便宜易得，粉體在藍光和近紫外激發(fā)下發(fā)光強度大、粒徑分布均勻。
文檔編號C09K11/80GK101265408SQ20081006096
公開日2008年9月17日 申請日期2008年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月1日
發(fā)明者浪 周, 熊志華, 嵐 羅, 魏秀琴 申請人:南昌大學