專利名稱：一種稀土激活的y的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種熒光粉及其制備方法和應用，尤其是一種稀土激活的Y2SiO5熒光粉及其制備方法和應用。
背景技術：
目前，稀土發(fā)光材料已經(jīng)成為信息顯示、照明光源、光電器件等領域的支撐材料，熒光粉的高發(fā)光強度和良好的微觀形狀可以有效地改善顯示器的性能，因此，新型熒光材料的研究和應用一直是材料化學和材料物理學的重要研究領域之一。稀土激活的Y2SiO5由于具有較高的穩(wěn)定性和良好的發(fā)光性能，成為場發(fā)射顯示器件和投影電視選用的熒光粉之一。Y2SiO5熒光粉因不同激活劑而發(fā)出不同顏色的光，Eu激活為紅色熒光粉，Tb激活時為綠色熒光粉，Ce激活為蘭色熒光粉，Ce和Tb共激活為綠色熒光粉。Y2SiO5有低溫(X1)和高溫(X2)兩種結構類型，當采取高溫結構時，具有較好的發(fā)光性能。Y2SiO5熒光粉有固相和液相兩種合成方式，固相合成的Y2SiO5熒光粉發(fā)光亮度較低，粉體顆粒大小分布不均，粉體表面粗糙。液相合成的Y2SiO5熒光粉亮度較高，但合成工藝中存在著粉體顆粒間粘接嚴重，熒光粉的色純度低等不足。
發(fā)明創(chuàng)造內容本發(fā)明的目的是提供一種亮度高，粉體顆粒分布均勻的稀土激活的Y2SiO5熒光粉及其制備方法。
一種稀土激活的Y2SiO5熒光粉，由以下摩爾百分比的物質組成氧化釔或硝酸釔30-80％，二氧化硅 50-70％，鑭系氧化物或硝酸鹽O.5-15％。
所述鑭系氧化物為氧化鈰、氧化銪或氧化鋱，硝酸鹽為硝酸亞鈰、硝酸銪或硝酸鋱。
所述熒光粉基質為Y2SiO5的高溫相(X2)。
所述熒光粉為Y2SiO5:Tb、Y2SiO5:Ce，Tb、Y2SiO5:Ce或Y2SiO5:Eu。
一種稀土激活Y2SiO5熒光粉的制備方法，包括以下步驟1)在加熱攪拌設備中將氧化釔和鑭系稀土化合物溶入熱濃硝酸中，反應完全后加入硅酯類化合物，調節(jié)溶液的pH值為4-8，在60-100℃恒溫下靜置1-48小時，形成凝膠；
2)凝膠在300-600℃條件下加熱1-48小時，得到固相產物；3)固相產物研磨后，在400-1000℃范圍內，還原氣氛中灼燒1-48小時；4)再研磨后，加入一種或幾種無機鹽，在800-1600℃范圍內，還原氣氛中灼燒1-48小時；5)用稀酸洗滌，得到稀土激活Y2SiO5熒光粉。
在上述制備方法中，所述硅酯類化合物優(yōu)選為正硅酸乙酯；所述氧化釔和硅酯類化合物中Si/Y的摩爾比在0.8-1.2之間。
所述調節(jié)pH值一般采用氨水和/或硝酸。
所述無機鹽是AlF3、AlCl3、Li2CO3、K2CO3、Na2CO3、LiF、LiCl、NaF、NaCl、CsF、CsCl、BaF2、KF、KCl、(KPO3)6、(NaPO3)6、K3PO4、Na3PO4、Li3PO4、KH2PO4、NaH2PO4、K2HPO4、Na2HPO4、CaHPO4、Ca(H2PO4)2、Na3BO3、K3BO3、Li3BO3、Na2SO4、K2SO4、Li2SO4、BaSO4、SrSO4、MgSO4中的一種或幾種，使用量為熒光粉重量的0.5％-100％。
所述灼燒在高純碳棒、碳粉、氫氣和氮氣混合氣或氫氣和氬氣混合氣產生還原氣氛中進行。
所述用稀酸洗滌，得到稀土激活Y2SiO5熒光粉是指向加入無機鹽灼燒后的產物中加入1-15％的硝酸或鹽酸后煮沸5-40分鐘，產物用蒸餾水洗后干燥得到稀土激活Y2SiO5熒光粉。
鑭系氧化物的含量、熱處理時間和溫度是決定熒光粉發(fā)光性能的重要因素。通過控制熒光粉的組成、熱處理溫度和時間，可以制備發(fā)光強度高、粉末顆粒小、顆粒表面光滑的陰極射線藍色和綠色熒光粉，而且通過改變無機鹽的種類和含量可以調節(jié)熒光粉的顆粒大小和表面狀態(tài)。
本發(fā)明創(chuàng)造性地采用熔鹽熔融輔助的溶膠-凝膠法合成稀土激活Y2SiO5熒光粉，能夠增強Y2SiO5發(fā)光效率、減小顆粒度、改善顆粒表面狀態(tài)，具有成本低，產品穩(wěn)定性高的特點，所合成的稀土激活Y2SiO5熒光粉是含有釔、硅、氧和不同稀土元素的微米級的熒光粉，具有發(fā)光強度高、粉末顆粒度可控、顆粒表面光滑的優(yōu)點，可以適合不同器件的要求，尤其可適用于場發(fā)射和投影電視等具有特殊要求的場合，具有重要的工業(yè)應用價值。


圖1為Y2SiO5:Ce的激發(fā)光譜2為Y2SiO5:Ce的發(fā)射光譜3為Y2SiO5:Ce的形貌4為Y2SiO5:Tb的激發(fā)和發(fā)射光譜5為Y2SiO5:Tb的形貌圖
具體實施例方式
實施例1、制備微米級的Y2SiO5:Ce蘭色熒光粉原料包含釔及鈰的稀土氧化物、正硅酸乙酯、氨水、硝酸、無機鹽類等。
其制備步驟如下1)在加熱攪拌裝置中用濃度為1:1的熱的濃硝酸溶解稀土氧化物，待反應完全后加入與稀土氧化物等摩爾的硅酸乙酯，用氨水調節(jié)溶液的pH值為7，在90℃恒溫2天，以保證水解完全，得到凝膠產物；2)凝膠產物在500℃加熱24小時，以除去其中的水、乙醇和其它有機成分，得到固相產物；3)充分研磨后，700℃左右，在氫氣和氮氣混合氣產生的還原氣氛下灼燒16小時；4)再研磨后，加入占產物重量50％AlCl3，1000℃左右，在氫氣和氮氣混合氣產生的還原氣氛下灼燒16小時；5)加入10％的稀硝酸煮沸30分鐘；6)蒸餾水洗滌后干燥，得到微米級的Y2SiO5∶Ce蘭色熒光粉。
該熒光粉的激發(fā)光譜如圖1所示。該熒光粉的發(fā)射光譜如圖2所示?？梢钥闯?，熒光粉的發(fā)射光譜是位于380-600nm的帶狀光譜。熒光粉的形貌如圖3所示，可見熒光粉的表面光滑，顆粒直徑均勻地分布在2-5μm范圍內。
實施例2制備微米級的Y2SiO5:Tb綠色熒光粉原料包含釔及鋱的稀土硝酸鹽、正硅酸乙酯、氨水、硝酸、無機鹽類等。
其制備步驟如下1)在加熱攪拌裝置中用蒸餾水溶解稀土硝酸鹽，待溶解完全后加入摩爾數(shù)等于稀土硝酸鹽二分之一的硅酸乙酯，用硝酸調節(jié)溶液的pH值為6，在70℃恒溫1天，以保證水解完全，得到凝膠產物；2)凝膠在400℃加熱40小時，以除去其中的水、乙醇和其它有機成分，得到固相產物；3)充分研磨后，700℃左右，在氫氣和氮氣混合氣產生的還原氣氛下灼燒16小時；4)再充分研磨后，加入占產物重量10％ K2CO3，1000℃左右，在高純碳棒產生的還原氣氛下灼燒16小時；5)加入10％的稀鹽酸煮沸40分鐘；6)蒸餾水洗滌后干燥，得到微米級的Y2SiO5:Tb綠色熒光粉。
該熒光粉的激發(fā)和發(fā)射光譜如圖4所示。該熒光粉的形貌如圖5所示，可見熒光粉的表面光滑，顆粒分布均勻。
權利要求
1.一種稀土激活的Y2SiO5熒光粉，由以下摩爾百分比的物質組成氧化釔或硝酸釔 30-80％，二氧化硅 50-70％，鑭系氧化物或硝酸鹽 0.5-15％。
2.根據(jù)權利要求1所述的熒光粉，其特征在于所述鑭系氧化物為氧化鈰、氧化銪或氧化鋱；所述鑭系硝酸鹽為硝酸亞鈰、硝酸銪或硝酸鋱。
3.根據(jù)權利要求1所述的熒光粉，其特征在于所述熒光粉基質為Y2SiO5的高溫相(X2)。
4.根據(jù)權利要求1或2或3所述的熒光粉，其特征在于所述熒光粉為Y2SiO5:Tb、Y2SiO5:Ce，Tb、Y2SiO5:Ce或Y2SiO5:Eu。
5.一種稀土激活Y2SiO5熒光粉的制備方法，包括以下步驟1)在加熱攪拌設備中將氧化釔和鑭系稀土化合物溶入熱濃硝酸中，反應完全后加入硅酯類化合物，調節(jié)溶液的pH值為4-8，在60-100℃恒溫下靜置1-48小時，形成凝膠；2)凝膠在300-600℃條件下加熱1-48小時，得到固相產物；3)固相產物研磨后，在400℃-1000℃范圍內，還原氣氛中灼燒1-48小時；4)再研磨后，加入無機鹽，在800-1600℃范圍內，還原氣氛中灼燒1-48小時；5)用稀酸洗滌后，用蒸餾水洗滌并干燥得到稀土激活Y2SiO5熒光粉。
6.根據(jù)權利要求5所述的制備方法，其特征在于硅酯類化合物為正硅酸乙酯；所述氧化釔和硅酯類化合物中Si/Y的摩爾比在0.8-1.2之間；所述調節(jié)pH值是采用氨水和/或硝酸。
7.根據(jù)權利要求5所述的制備方法，其特征在于所述無機鹽是AlF3、AlCl3、Li2CO3、K2CO3、Na2CO3、LiF、LiCl、NaF、NaCl、CsF、CsCl、BaF2、KF、KCl、(KPO3)6、(NaPO3)6、K3PO4、Na3PO4、Li3PO4、KH2PO4、NaH2PO4、K2HPO4、Na2HPO4、CaHPO4、Ca(H2PO4)2、Na3BO3、K3BO3、Li3BO3、Na2SO4、K2SO4、Li2SO4、BaSO4、SrSO4、MgSO4中的一種或幾種，使用量為熒光粉重量的0.5％-100％。
8.根據(jù)權利要求5所述的制備方法，其特征在于所述灼燒在還原氣氛中進行是指在高純碳棒、碳粉、氫氣和氮氣混合氣或氫氣和氬氣混合氣產生的還原氣氛中進行。
9.根據(jù)權利要求5所述的制備方法，其特征在于所述用稀酸洗滌，得到稀土激活Y2SiO5熒光粉是指向加入無機鹽灼燒后的產物中加入1-15％的硝酸或鹽酸后煮沸5-40分鐘，產物用蒸餾水洗后干燥得到稀土激活Y2SiO5熒光粉。
10.權利要求1所述的熒光粉在場發(fā)射顯示器件和投影電視中的應用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種稀土激活Y
文檔編號C09K11/77GK1580183SQ03149639
公開日2005年2月16日 申請日期2003年8月5日 優(yōu)先權日2003年8月5日
發(fā)明者焦桓, 鐘鳴, 荊西平 申請人:北京大學