專利名稱：紅光La₂Ti₂O₇:Sm³⁺熒光粉及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬熒光粉及其制備領(lǐng)域，特別是涉及一種紅光La2Ti2O7 = Sm3+熒光粉及其制 備方法。
背景技術(shù)：
自20世紀(jì)60年代稀土氧化物實(shí)現(xiàn)高純化以來，稀土發(fā)光領(lǐng)域相繼出現(xiàn)重大技術(shù) 突破，彩色電視熒光粉、三基色燈用熒光粉、醫(yī)用影像熒光粉等的開發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用得到突 飛猛進(jìn)的發(fā)展。雖然我國無論是儲(chǔ)量、產(chǎn)量和出口量上看都在世界稀土市場(chǎng)上占有舉足輕 重的地位，但在稀土功能材料的開發(fā)和應(yīng)用技術(shù)方面并不站在世界前列。在我國，加速稀土 功能材料應(yīng)用的研究具有格外重要的意義。發(fā)光是稀土化合物光、電、磁三大功能中最突出的功能，受到人們的極大關(guān)注。 1974年荷蘭飛利浦公司Vorstegen等首先研制成功稀土鋁酸鹽體系三基色熒光粉，打破了 鹵粉熒光燈的局限性。所謂的三色原理是指采用適當(dāng)?shù)恼瓗Оl(fā)射的紅、綠、藍(lán)三基色粉紅色 熒光粉并調(diào)節(jié)發(fā)射帶強(qiáng)度的比例，來獲得既高發(fā)光效率又良好顯色性的熒光燈。這解決了 熒光燈發(fā)明以來40年都未能解決的問題，實(shí)現(xiàn)了熒光燈高光效(lOOlm/w)和高顯色性(顯 色指數(shù)Ra >80)的統(tǒng)一，因此稀土三基色熒光燈1977年獲得美國重大技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)。三基 色熒光燈的開發(fā)成功，除了使普通直管形熒光燈的性能獲得顯著改善，更重要的是，為熒光 燈的小型化提供了材料保證，荷蘭、日本等研制成功被譽(yù)為第三代照明光源的緊湊型節(jié)能 熒光燈，是熒光燈發(fā)展史上的一個(gè)重大變革。近年來越來越多的學(xué)者將注意力集中在熒光粉的制備和改進(jìn)方面。在比較稀缺的 紅色熒光粉方面，莊衛(wèi)東等在中國稀土學(xué)報(bào)2004，22 (6) :854報(bào)道了一種二價(jià)銪激活堿土 過渡金屬復(fù)合硫化物的紅色熒光粉。二價(jià)銪激活硫化物(31~，01)3工112+在46011111激發(fā)下發(fā) 射峰波長為600nm。但是，這種熒光粉穩(wěn)定性差、容易潮解，須進(jìn)行包覆處理。目前熒光粉研究領(lǐng)域中仍然存在許多嚴(yán)峻的問題，比如，光轉(zhuǎn)換效率和熱穩(wěn)定性 能優(yōu)良的熒光粉，特別是高效穩(wěn)定的紅色熒光粉極其缺少，而又迫切需要。由于目前所開發(fā) 的紅色熒光粉的發(fā)光效率低，不能滿足要求，這就需要我們尋找新型高效的紅色熒光粉。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種紅光La2Ti2O7 = Sm3+熒光粉及其制備方法， 該熒光粉隨著Sm離子摻雜濃度的增加，其發(fā)光強(qiáng)度逐漸提高；且制備方法簡單，易于實(shí)現(xiàn) 工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的一種紅光La2Ti2O7 = Sm3+熒光粉，其中La、Sm、Ti的化學(xué)計(jì)量比為0. 93 0. 99 0. 07 0. 01 1。所述的紅光La2Ti2O7 = Sm3+熒光粉，其中La、Sm、Ti的化學(xué)計(jì)量比為 0.99 0.01 1。所述的紅光La2Ti2O7 = Sm3+熒光粉，其中La、Sm、Ti的化學(xué)計(jì)量比為0.97 0.03 1。所述的紅光La2Ti2O7 = Sm3+熒光粉，其中La、Sm、Ti的化學(xué)計(jì)量比為 0.95 0.05 1。所述的紅光La2Ti2O7 = Sm3+熒光粉，其中La、Sm、Ti的化學(xué)計(jì)量比為 0.93 0.07 1。本發(fā)明的一種紅光La2Ti2O7 = Sm3+熒光粉的制備方法，包括(1)以氧化鑭(La2O3)、氧化釤(Sm2O3)和氧化鈦(TiO2)為原料，按摩爾比0. 93 0.99 0.07 0.01 2于無水乙醇中均勻混合，干燥；(2)將上述混合物在空氣氛圍下進(jìn)行煅燒，升溫至1300 1400°C，保溫時(shí)間1_2 小時(shí)；(3)將煅燒產(chǎn)物進(jìn)行粉碎處理，即得白色熒光粉體。所述步驟(1)中的原料與乙醇的質(zhì)量比為1 20 30。所述步驟(1)中的混合方式為磁力攪拌10 20min，超聲混合5 lOmin。所述步驟(1)中的干燥為烘箱干燥，干燥溫度60 80°C，干燥時(shí)間2 4小時(shí)。所述步驟(2)中的升溫速率為5 7°C /分鐘。所述步驟(3)中的粉碎為手工粉碎、氣流粉碎或球磨粉碎。有益效果(1)本發(fā)明的熒光粉以La2Ti2O7為基體，摻雜稀土元素Sm，在406nm的紫光位置被 激發(fā)，發(fā)出紅光，作為三基色熒光粉使用；在560nm的綠光位置被激發(fā)，發(fā)出紅光；其中部分 鑭離子被釤離子取代，取代量為O 7mol% ；(2)在反應(yīng)溫度相同的條件下，在不超過一定量的釤離子范圍里，隨著Sm離子摻 雜濃度的增加，La2Ti2O7 = Sm3+熒光粉發(fā)光強(qiáng)度逐漸提高；(3)制備方法工藝簡單，所需生產(chǎn)設(shè)備簡單，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1為釤摻雜鈦酸鑭La2Ti2O7: Sm3+熒光粉的X射線衍射圖；圖2為釤摻雜鈦酸鑭La2Ti2O7:Sm3+熒光粉在紫光波段(406nm)激發(fā)的熒光光譜；圖3為釤摻雜鈦酸鑭La2Ti2O7:Sm3+熒光粉在綠光波段(560nm)激發(fā)的熒光光譜。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人 員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書所限定 的范圍。實(shí)施例1取氧化鑭0. 6451g(0. 00198mol)，氧化衫 0. 0070g(0. 00002mol)，氧化鈦 0. 3195g(0. 004mol)，加入約25ml濃度為99. 8%的無水乙醇，以它為混合介質(zhì)，通過磁力攪 拌20min和超聲混合lOmin，混合均勻后將原料于60°C烘箱干燥3h。將得到的配料放入氧 化鋁坩堝中，放入馬弗爐中，在空氣氣氛下燒結(jié)，升溫至1400°C，升溫速率為7°C /分鐘，在此溫度下，保溫2h ；最后，自然冷卻至室溫。將燒結(jié)產(chǎn)物通過粉碎后即可得到La2Ti2O7 = Sm3+ 熒光粉，其中La、Sm、Ti的化學(xué)計(jì)量比為0.99 0.01 1。圖1本實(shí)施例合成的熒光粉的X射線衍射圖，可以看出與JCPDS卡片上的 28-0571中的La2Ti2O7 = Sm3+衍射峰基本一致，衍射峰顯示有個(gè)別雜峰，這與固相法采用的原 料純度不高而較易引入其他雜質(zhì)有關(guān)，但不影響其發(fā)光性能。圖2熒光粉的406nm波長光激發(fā)下的熒光光譜，可以看出合成的熒光粉在紫光激 發(fā)下具有較高的發(fā)射強(qiáng)度。圖3熒光粉的560nm波長光激發(fā)下的熒光光譜，可以看出合成的熒光粉在綠光激 發(fā)下具有較高的發(fā)射強(qiáng)度。實(shí)施例2取氧化鑭0. 6321g(0. 00194mol)，氧化衫 0. 0209g(0. 00006mol)，氧化鈦 0. 3195g(0. 004mol)，加入20ml濃度為99. 8%的無水乙醇，以它為混合介質(zhì)，通過磁力攪拌 15min和超聲混合lOmin，混合均勻后將原料于70°C烘箱干燥3h。將得到的配料放入氧化 鋁坩堝中，放入馬弗爐中，在空氣氣氛下燒結(jié)，升溫至1400°C，升溫速率為6°C/分鐘，在此 溫度下，保溫1. 5h ；最后，自然冷卻至室溫。將燒結(jié)產(chǎn)物粉碎后即可得到La2Ti2O7:Sm3+熒光 粉，其中La、Sm、Ti的化學(xué)計(jì)量比為0.97 0. 03 1。X射線測(cè)試結(jié)果表明衍射峰與JCPDS卡片上的28-0571中的La2Ti2O7: Sm3+衍射 峰基本一致，衍射峰顯示有個(gè)別雜峰，這與固相法采用的原料純度不高而較易引入其他雜 質(zhì)有關(guān)，但不影響其發(fā)光性能。采用406nm波長光激發(fā)測(cè)試熒光粉的熒光光譜測(cè)試表明合成的熒光粉在紫光激 發(fā)下具有較高的發(fā)射強(qiáng)度。采用560nm波長光激發(fā)測(cè)試熒光粉的熒光光譜測(cè)試表明合成的熒光粉在綠光激 發(fā)下具有一定的發(fā)射強(qiáng)度。實(shí)施例3取氧化鑭0. 6190g(0. 0019mol)，氧化釤 0. 0349g(0. OOOlmol)，氧化鈦 0. 3195g(0. 004mol)，加入25ml濃度為99. 8%的無水乙醇，以它為混合介質(zhì)，通過磁力攪拌 IOmin和超聲混合8min，混合均勻后將原料于60°C烘箱干燥4h。將得到的配料放入氧化鋁 坩堝中，放入馬弗爐中，在空氣氣氛下燒結(jié)，升溫至1300°C，升溫速率為5°C /分鐘，在此溫 度下，保溫2h ；最后，自然冷卻至室溫。將燒結(jié)產(chǎn)物粉碎后即可得到La2Ti2O7 = Sm3+熒光粉， 其中La、Sm、Ti的化學(xué)計(jì)量比為0.95 0. 05 1。X射線測(cè)試結(jié)果表明衍射峰與JCPDS卡片上的28-0571中的La2Ti2O7: Sm3+衍射 峰基本一致，衍射峰顯示有個(gè)別雜峰，這與固相法采用的原料純度不高而較易引入其他雜 質(zhì)有關(guān)，但不影響其發(fā)光性能。采用406nm波長光激發(fā)測(cè)試熒光粉的熒光光譜測(cè)試表明合成的熒光粉在紫光激 發(fā)下具有較高的發(fā)射強(qiáng)度。采用560nm波長光激發(fā)測(cè)試熒光粉的熒光光譜測(cè)試表明合成的熒光粉在綠光激 發(fā)下具有一定的發(fā)射強(qiáng)度。實(shí)施例4取氧化鑭0. 6060g(0. 00186mol)，氧化釤 0. 0488g(0. 00014mol)，氧化鈦0. 3195g(0. 004mol)，以乙醇為介質(zhì)，乙醇加入量為30ml，通過磁力攪拌20min和超聲混合 lOmin，混合均勻后將原料于80°C烘箱干燥2h。將得到的配料放入氧化鋁坩堝中，放入馬弗 爐中，在空氣氣氛下燒結(jié)，升溫至1400°C，升溫速率為7V /分鐘，在此溫度下，保溫Ih ；最 后，自然冷卻至室溫。將燒結(jié)產(chǎn)物粉碎后即可得到La2Ti2O7 = Sm3+熒光粉，其中La、Sm、Ti的 化學(xué)計(jì)量比為0.93 0. 07 1。X射線測(cè)試結(jié)果表明衍射峰與JCPDS卡片上的28-0571中的La2Ti2O7: Sm3+衍射 峰基本一致，衍射峰顯示有個(gè)別雜峰，這與固相法采用的原料純度不高而較易引入其他雜 質(zhì)有關(guān)，但不影響其發(fā)光性能。采用406nm波長光激發(fā)測(cè)試熒光粉的熒光光譜測(cè)試表明合成的熒光粉在紫光激 發(fā)下具有較高的發(fā)射強(qiáng)度。采用560nm波長光激發(fā)測(cè)試熒光粉的熒光光譜測(cè)試表明合成的熒光粉在綠光激 發(fā)下具有一定的發(fā)射強(qiáng)度。
權(quán)利要求
一種紅光La2Ti2O7:Sm3+熒光粉，其中La、Sm、Ti的化學(xué)計(jì)量比為0.93～0.99∶0.07～0.01∶1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅光La2Ti2O7= Sm3+熒光粉，其特征在于所述的紅光 La2Ti2O7: Sm3+熒光粉，其中La、Sm、Ti的化學(xué)計(jì)量比為0. 99 0.01 1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅光La2Ti2O7= Sm3+熒光粉，其特征在于所述的紅光 La2Ti2O7: Sm3+熒光粉，其中La、Sm、Ti的化學(xué)計(jì)量比為0. 97 0.03 1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅光La2Ti2O7= Sm3+熒光粉，其特征在于所述的紅光 La2Ti2O7: Sm3+熒光粉，其中La、Sm、Ti的化學(xué)計(jì)量比為0. 95 0.05 1。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紅光La2Ti2O7= Sm3+熒光粉，其特征在于所述的紅光 La2Ti2O7: Sm3+熒光粉，其中La、Sm、Ti的化學(xué)計(jì)量比為0. 93 0.07 1。
6.一種紅光La2Ti2O7: Sm3+熒光粉的制備方法，包括(1)以氧化鑭La203、氧化釤Sm2O3和氧化鈦TiO2為原料，按摩爾比0.93 0.99 0.07 0.01 2于無水乙醇中均勻混合，干燥；(2)將上述混合物在空氣氛圍下進(jìn)行煅燒，升溫至1300 1400°C，保溫時(shí)間1-2小時(shí)；(3)將煅燒產(chǎn)物進(jìn)行粉碎處理，即得白色熒光粉體。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種紅光La2Ti2O7= Sm3+熒光粉的制備方法，其特征在于所 述步驟(1)中的原料與乙醇的質(zhì)量比為1 20 30。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種紅光La2Ti2O7= Sm3+熒光粉的制備方法，其特征在于所 述步驟(1)中的混合方式為磁力攪拌10 20min，超聲混合5 lOmin。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種紅光La2Ti2O7= Sm3+熒光粉的制備方法，其特征在于所 述步驟(1)中的干燥為烘箱干燥，干燥溫度60 80°C，干燥時(shí)間2 4小時(shí)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種紅光La2Ti2O7:Sm3+熒光粉的制備方法，其特征在于所 述步驟(2)中的升溫速率為5 7°C /分鐘。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種紅光La2Ti2O7:Sm3+熒光粉及其制備方法，其中熒光粉中La、Sm、Ti的化學(xué)計(jì)量比為0.93～0.99∶0.07～0.01∶1；制備包括(1)以氧化鑭La2O3、氧化釤Sm2O3和氧化鈦TiO2為原料，按摩爾比0.93～0.99∶0.07～0.01∶2于無水乙醇中均勻混合，干燥；(2)將上述混合物在空氣氛圍下進(jìn)行煅燒，升溫至1300～1400℃，保溫時(shí)間1-2小時(shí)；(3)將煅燒產(chǎn)物進(jìn)行粉碎處理，即得白色熒光粉體。本發(fā)明的熒光粉隨著Sm離子摻雜濃度的增加，其發(fā)光強(qiáng)度逐漸提高；且制備方法簡單，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C09K11/78GK101974329SQ20101050136
公開日2011年2月16日 申請(qǐng)日期2010年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月8日
發(fā)明者劉國棟, 張青紅, 李耀剛, 王宏志 申請(qǐng)人:東華大學(xué)