一種非稀土離子激活的黃色熒光粉及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熒光粉及其制備方法，具體地說是一種非稀土離子激活的黃色熒光粉及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]熒光粉是一種在紫外線、可見輻射和電場作用下引起發(fā)光的物質(zhì)，其具有多種顏色，可廣泛應(yīng)用于節(jié)能照明、影像醫(yī)學(xué)診斷(CT/PET)、高端安全監(jiān)測、工業(yè)無損探傷等多個領(lǐng)域。
[0003]熒光粉是利用汞蒸氣或紫外芯片產(chǎn)生的紫外線作為激發(fā)光源而發(fā)光的，但此類熒光粉均不可避免地使用貴重稀土離子作為激活劑去激活基質(zhì)使稀土特征能級躍迀而實現(xiàn)發(fā)光。所以其普遍存在以下困擾:1、稀土資源稀缺、成本較高，推廣應(yīng)用具有一定局限性；2、很多稀土離子在基質(zhì)中容易產(chǎn)生濃度淬滅的現(xiàn)象；3、稀土離子配比要求嚴(yán)格，制備工藝略顯復(fù)雜。目前，應(yīng)用較為廣泛的黃色熒光粉主要有以Ce3+或Tb3+稀土離子激活的Y3Al5O12^光粉和以Ce 3+作為敏化劑、Dy 3+作為激活劑激活的BaLaB 9016熒光粉。這兩類熒光粉雖能實現(xiàn)發(fā)黃光的目的，但是均使用貴重稀土離子激活劑，同樣在制備中存在如上所述的諸多缺陷。此外，行業(yè)內(nèi)的科研工作者也逐步做了一些非稀土離子激活的熒光粉。如CN104449713A公開了一種非稀土摻雜黃色熒光體及其制作方法和應(yīng)用，該熒光粉的化學(xué)通式為Ca4_a (PO4) 20:Ma，式中M為Cu或Mn，按摩爾數(shù)量計0.002彡a彡0.2 ;基質(zhì)為Ca4 (PO4) 20，摻雜的激活劑為一價銅離子或二價錳離子；在254nm紫外光激發(fā)下，可發(fā)射波長為580nm黃光，半高寬是190nm。該熒光粉雖然成本相對于摻雜稀土離子較低，但是需要摻雜Cu或Mn來實現(xiàn)發(fā)光，其配比較為嚴(yán)格，成分相對較為復(fù)雜，操控穩(wěn)定性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是提供一種非稀土離子激活的黃色熒光粉及其制備方法，以開發(fā)一種新的發(fā)黃光的熒光材料，以解決現(xiàn)有熒光材料普遍需要添加稀土離子激活劑、原料成本較高、原料配比較為嚴(yán)格、操控穩(wěn)定性較差的問題。
[0005]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種非稀土離子激活的黃色熒光粉，該熒光粉為在還原氣氛下高溫固相反應(yīng)生成的固溶體，所述固溶體由以下摩爾比的物質(zhì)組成:
物質(zhì)A3-10
(NH4)2HPO4或(NH4)H2PO42-6
其中物質(zhì)A為陽離子Ca2+的碳酸鹽或氧化物的一種或兩種任意比例的混合物；當(dāng)為混合物時，陽離子按等價替代，其摩爾份數(shù)總和按化學(xué)計量比保持不變。
[0006]所述物質(zhì)A為CaC03、CaO中的一種或兩者任意比例的混合物。
[0007]優(yōu)選地，本發(fā)明中所述固溶體由以下摩爾比的物質(zhì)組成:
物質(zhì)A10 (NH4)2HPO4或(NH4)H2PO46。
[0008]更為優(yōu)選地，本發(fā)明中所述固溶體由以下摩爾比的物質(zhì)組成:
CaCO310
(NH4)2HPO46。
[0009]本發(fā)明中所述還原氣氛下高溫固相反應(yīng)是指在1100-1500°C的高溫及還原氣氛中反應(yīng)2-3小時。
[0010]本發(fā)明還提供了一種非稀土離子激活的黃色熒光粉的制備方法，將所述物質(zhì)A和物質(zhì)B按摩爾比為3?10:2?6混合，在1100-1500°C的高溫及還原氣氛中反應(yīng)2_3小時，即得黃色熒光粉；所述物質(zhì)A為陽離子Ca2+的碳酸鹽或氧化物的一種或兩種任意比例的混合物；當(dāng)為混合物時，陽離子按等價替代，其摩爾份數(shù)總和按化學(xué)計量比保持不變；所述物質(zhì) B 為(NH4)2HPO4或(NH4) H2PO4 中的一種。
[0011]本發(fā)明中所述還原氣氛是指碳粒包埋或H2、N2混合氣體形成的還原氣氛，此外，該還原氣氛還包括本領(lǐng)域內(nèi)普通技術(shù)人員可以想到的其他常規(guī)弱還原氣氛，如co、nh3以及其混合氣體在一定溫度下提供的還原氣氛。
[0012]本發(fā)明中高溫固相反應(yīng)溫度優(yōu)選為1200-1500°C，更優(yōu)選為1300°C。
[0013]本發(fā)明提供的制備方法，優(yōu)選地，所述物質(zhì)A為CaCO3,所述物質(zhì)B為(NH4) 2ΗΡ04，所述物質(zhì)A和物質(zhì)B的摩爾比為10:6。
[0014]本發(fā)明提供的熒光粉也可用共沉淀法或溶膠凝膠法得到初產(chǎn)物然后在所述還原氣氛下進(jìn)行高溫固相反應(yīng)得到的固溶體。
[0015]本發(fā)明通過選擇適宜的非稀土原料、獨特的配方比例，在還原氣氛下采用高溫固相法一步合成Caltl(PO4)6O,制備了能在特定紫外光激發(fā)下發(fā)出明亮黃光的熒光粉。該熒光粉在沒有依賴稀土離子激活的條件實現(xiàn)了發(fā)黃光的目的，其發(fā)光性能良好，亮度高，重復(fù)性好，成本低廉，安全無毒，環(huán)境友好，易于工業(yè)化生產(chǎn)及推廣應(yīng)用。本發(fā)明所采用的制備方法工藝簡單，制備時間短，操控性好，制備的熒光粉是一種發(fā)光性能良好、安全性能高的熒光材料，具有廣闊的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0016]圖1是按照本專利制備出的Caltl (PO4) 60樣品粉末X射線衍射圖，經(jīng)和Caltl (PO4) 60(PDF#89-6495)標(biāo)準(zhǔn)卡對比，說明按照本專利成功制備合成了 Caltl(PO4)6O熒光粉。
[0017]圖2是本發(fā)明實施例1所制備的熒光粉的激發(fā)和發(fā)射光譜圖，可見激發(fā)主峰在275nm，發(fā)射峰在565nm。
[0018]圖3是本發(fā)明實施例1所制備的熒光粉樣品在紫外激發(fā)下的發(fā)光及色坐標(biāo)圖，在紫外275nm激發(fā)下，發(fā)出明亮的黃光，色坐標(biāo)為(0.42，0.48)，色溫:3830K。
【具體實施方式】
[0019]下面實施例用于進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。
[0020]實施例1
按如下摩爾比稱量原料:CaCO3: (NH4)2HPO4 =10: 6，將各組分按比例混合均勻后，在1300°C碳粒包埋條件下高溫固相反應(yīng)3小時得到固溶體的熒光粉。
[0021]實施例2
按如下摩爾比稱量原料:CaO: (NH4)2HPO4 =3: 2，將各組分按比例混合均勻后，在1350°C碳粒包埋條件下高溫固相反應(yīng)3小時得到固溶體的熒光粉。
[0022]實施例3
按如下摩爾比稱量原料:(CaO+ CaCO3): (NH4)2HPO4 = 10: 6 (按Ca2+離子計算摩爾量)將各組分按比例混合均勻后，在1300°C碳粒包埋條件下高溫固相反應(yīng)2.5小時得到固溶體的熒光粉，其中CaO和CaCO3的摩爾比為2:3。
[0023]實施例4
按如下摩爾比稱量原料:(CaO+ CaCO3): (NH4)H2PO4 = 3: 2 (按Ca2+離子計算摩爾量)將各組分按比例混合均勻后，在H2、N2混合氣體形成的還原氣氛下、在1500°C高溫固相反應(yīng)3小時得到固溶體的熒光粉高溫固相反應(yīng)2.5小時得到固溶體的熒光粉，其中CaO和CaCO3的摩爾比為2:3。
[0024]實施例5
按如下摩爾比稱量原料:CaCO3: (NH4)H2P04=5.5: 3.5 (按Ca2+離子計算摩爾量)將各組分按比例混合均勻后，在1100°C碳粒包埋條件下高溫固相反應(yīng)3小時得到固溶體的熒光粉。
[0025]實施例6
按如下摩爾比稱量原料:CaO: (NH4)H2PO4=1: 6 (按Ca2+離子計算摩爾量)將各組分按比例混合均勻后，在1200°C碳粒包埋條件下高溫固相反應(yīng)2.5小時得到固溶體的熒光粉。
[0026]實施例7本發(fā)明所制備的熒光粉的性能檢測
以實施例1制備的熒光粉為例，測定其X射線衍射圖、激發(fā)和發(fā)射光譜圖以及在紫外激發(fā)下的發(fā)光及色坐標(biāo)圖，其檢測結(jié)果分別見圖1、圖2和圖3。
【主權(quán)項】
1.一種非稀土離子激活的黃色熒光粉，其特征在于，該熒光粉為在還原氣氛下高溫固相反應(yīng)生成的固溶體，所述固溶體由以下摩爾比的物質(zhì)組成:物質(zhì)A3-10 (NH4)2HPO4或(NH4)H2PO42-6 其中物質(zhì)A為陽離子Ca2+的碳酸鹽或氧化物的一種或兩種任意比例的混合物；當(dāng)為混合物時，陽離子按等價替代，其摩爾份數(shù)總和按化學(xué)計量比保持不變。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非稀土離子激活的黃色熒光粉，其特征在于，所述固溶體由以下摩爾比的物質(zhì)組成:物質(zhì)A10 (NH4)2HPO4或(NH4)H2PO46。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非稀土離子激活的黃色熒光粉，其特征在于，所述固溶體由以下摩爾比的物質(zhì)組成:CaCO310 (NH4)2HPO46。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非稀土離子激活的黃色熒光粉，其特征在于，所述還原氣氛下高溫固相反應(yīng)是指在1100-1500°C的高溫及還原氣氛中反應(yīng)2-3小時。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非稀土離子激活的黃色熒光粉，其特征在于，所述物質(zhì)A為CaCO3, CaO中的一種或兩者任意比例的混合物。6.一種非稀土離子激活的黃色熒光粉的制備方法，其特征在于，將所述物質(zhì)A和物質(zhì)B按摩爾比為3?10:2?6混合，在1100-1500°C的高溫及還原氣氛中反應(yīng)2_3小時，即得黃色熒光粉；所述物質(zhì)A為陽離子Ca2+的碳酸鹽或氧化物的一種或兩種任意比例的混合物；當(dāng)為混合物時，陽離子按等價替代，其摩爾份數(shù)總和按化學(xué)計量比保持不變；所述物質(zhì)B為(NH4) 2ΗΡ04或(NH 4) H2PO4中的一種。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的非稀土離子激活的黃色熒光粉的制備方法，其特征在于，所述還原氣氛是指碳粒包埋或H2、N2混合氣體形成的還原氣氛。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的非稀土離子激活的黃色熒光粉的制備方法，其特征在于，所述物質(zhì)A為CaC03、CaO中的一種或兩者任意比例的混合物。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的非稀土離子激活的黃色熒光粉的制備方法，其特征在于，高溫固相反應(yīng)溫度為1300°C。10.根據(jù)權(quán)利要求6、7、8或9所述的非稀土離子激活的黃色熒光粉的制備方法，其特征在于，所述物質(zhì)A為CaCO3,所述物質(zhì)B為(NH4) 2ΗΡ04，所述物質(zhì)A和物質(zhì)B的摩爾比為10: 6。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種非稀土離子激活的黃色熒光粉，在還原氣氛下高溫固相反應(yīng)生成的固溶體，所述固溶體由以下摩爾比的物質(zhì)組成：物質(zhì)A：3~10、(NH4)2HPO4或(NH4)H2PO4：2~6，其中物質(zhì)A為陽離子Ca2+的碳酸鹽或氧化物的一種或兩種任意比例的混合物；當(dāng)為混合物時，陽離子按等價替代，其摩爾份數(shù)總和按化學(xué)計量比保持不變。同時，本發(fā)明還提供該熒光粉的制備方法：將各物質(zhì)在1100-1500℃的高溫及還原氣氛中反應(yīng)2-3小時即得。本發(fā)明方法工藝簡單，利于產(chǎn)業(yè)化，原材料成本低廉，且不采用稀土離子激活劑，制備的熒光粉在紫外光激發(fā)下就可發(fā)出明亮的黃光，發(fā)光亮度高，具有廣闊的應(yīng)用前景。
【IPC分類】C09K11/71
【公開號】CN104927854
【申請?zhí)枴緾N201510380425
【發(fā)明人】趙妙
【申請人】華北電力大學(xué)（保定）
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年7月2日