專利名稱：硼酸釔釓鋱稀土綠色熒光體及其制造方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于發(fā)光材料技術(shù)領域，涉及一種在真空紫外線或紫外線激發(fā)下發(fā)射綠色熒光的硼酸釔釓鋱稀土綠色熒光體及其制造方法。
背景技術(shù)：
近幾年，在世界平板顯示市場中，等離子體平板顯示(PDP)以它獨特的優(yōu)點，正在迅猛地發(fā)展。PDP顯示器是利用氣體放電產(chǎn)生真空紫外線激發(fā)熒光粉發(fā)光，實現(xiàn)彩色顯示，因此熒光粉是關鍵。在三基色熒光粉中綠粉的貢獻最大，要求綠色熒光粉的發(fā)光亮度高，余輝短，抗真空紫外輻射性能強。目前，國內(nèi)外普遍使用的PDP綠色熒光粉主要是ZnSiO4:Mn和BaAl12O19:Mn，由于Mn離子的余輝較長，因此這兩種體系的熒光粉雖然發(fā)光亮度占優(yōu)勢，但畫面的余輝過長，影響PDP畫面的質(zhì)量和顯示器的應用，因此人們要求提供余輝短、發(fā)光亮度高的優(yōu)良發(fā)光材料。本發(fā)明提供了亮度高余輝短的硼酸釔釓鋱稀土綠色熒光體。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種在真空紫外線激發(fā)下，發(fā)光亮度高，并具有余輝短的硼酸釔釓鋱稀土綠色熒光體及其制造方法，該種熒光體不僅適用于彩色等離子體平板顯示器(PDP)，而且也適用與紫外線或電子束激發(fā)的光致發(fā)光材料或陰極射線發(fā)光材料。
本發(fā)明硼酸釔釓鋱稀土綠色熒光體的化學表達式如下(Y1-x-yGdxTby)BO3
式中0＜x≤0.9，0.01≤y≤0.2，其中是以含釔、釓、鋱的稀土氧化物和硼酸為原料，添加助熔劑，經(jīng)過混料，高溫固相反應，后處理制得。
基質(zhì)部分由Gd和Y的氧化物組成，部分Gd取代Y，組成范圍在x為0-0.9mol。
含鋱的稀土氧化物為激活劑材料，濃度范圍y為0.01-3.2mol，激活劑Tb3+的最佳濃度為0.03-0.04mol；添加劑為下列材料中的至少一種硼酸、氯化氨、氯化鈉、硫酸鈉、金屬碳酸鹽，加入量為1-5％(wt)。
釓、釔最佳配比，Gd3+的最佳濃度為0.17-0.2mol，Y3+的最佳濃度為0.76-0.8mol；本發(fā)明一種亮度高余輝短的硼酸釔釓鋱綠色熒光體的制造方法，其特征在于高溫固相反應制備方法包括備料、混料、燒成、后處理工藝步驟；1、備料按本發(fā)明硼酸釔釓鋱稀土綠色熒光體化學表達式(Y1-x-yGdxTby)BO3的計量比稱取一定量99.99％純度的Y2O3、Gd2O3、Tb4O7，以及分析純度以上的H3BO3或B2O3。
2、混料將上述原料分別裝入球磨罐中，放入瑪瑙球，逐一磨細，再將磨細的原料同時裝入球磨罐中混合，放入橡膠球(φ30-50mm)5-10個，混合時間10小時以上，至原料混合均勻為止。
3、燒成將上述混勻后的原料裝入氧化鋁坩堝中，放入高溫燒結(jié)爐恒溫區(qū)，高溫燒結(jié)爐升至400-600℃進行焙燒，恒溫3-4小時，隨爐降至室溫取出。將坩堝中產(chǎn)物磨細，再裝入氧化鋁坩堝中，加蓋放入高溫燒結(jié)爐恒溫區(qū)，在空氣中或少量還原氣氛中均可，爐升至1000-1150℃進行灼燒，恒溫3-4小時，產(chǎn)物隨爐降至室溫或高溫取出。
4、后處理將得到的白色粉末產(chǎn)物進行選粉，選出的粉裝入球磨罐中，加入水和φ3mm玻璃球進行破碎，粉料∶水∶球≈1∶1∶1，球磨2小時，把粉漿裝入燒杯中，用2％(NH4)2CO3溶液攪拌2小時，而后用70-80℃熱去離子水洗至中性，經(jīng)400目過篩，抽濾后于烘箱中120℃烘干，將烘干的熒光粉再經(jīng)260目過篩，得到本發(fā)明的綠色熒光粉。
本發(fā)明的特點是(1)本發(fā)明的硼酸釔釓鋱稀土綠色熒光體是一種發(fā)光亮度高，余輝短的綠色熒光粉；(2)采用高溫固相法合成該熒光體，制造工藝簡單，易于操作，適宜批量生產(chǎn)。
(3)基質(zhì)中適量的釓取代釔，改善熒光體的抗VUV輻射性能；(4)提出滿意的激活劑Tb3+的濃度范圍，實驗結(jié)果顯示，最佳濃度為0.03-0.04mol；(5)提出滿意的釓、釔配比，實驗結(jié)果顯示，Gd3+的最佳濃度為0.17-0.2mol，Y3+的最佳濃度為0.76-0.8mol；(6)提出硼酸或氧化硼的過量范圍是計算值的1-2倍。
(7)選用少量金屬碳酸鹽作為助熔劑，不僅降低了灼燒溫度，而且提高發(fā)光亮度，促進晶體生長；具體實施方式
實施例1稱取Y2O3100.00g，Tb4O76.91g，H3BO374.17g 將上述原料分別裝入球磨罐中，放入瑪瑙球，逐一磨細，再將磨細的原料同時裝入球磨罐中混合，放入橡膠球(φ30-50mm)5-10個，混合時間10-15小時，至原料混合均勻為止。將上述混勻后的原料裝入氧化鋁坩堝中，放入高溫燒結(jié)爐恒溫區(qū)，爐溫升至400-600℃進行焙燒，恒溫3-4小時，隨爐降至室溫。將坩堝中產(chǎn)物取出磨細，再裝入氧化鋁坩堝中，加蓋放入高溫燒結(jié)爐恒溫區(qū)，爐內(nèi)放入碳?；蛲ㄈ说獨夂蜌錃饣旌蠚怏w(氮氣95％，氫氣5％)，高溫燒結(jié)爐升至1000-1150℃進行灼燒，恒溫3-4小時，產(chǎn)物高溫或隨爐降至室溫取出。
將得到的白色粉末產(chǎn)物進行選粉，把選出的粉裝入球磨罐中，加入水和φ3mm玻璃球進行破碎，粉料∶水∶球≈1∶1∶1，球磨2小時，把粉漿裝入燒杯中，而后用70-80℃熱去離子水洗至中性，經(jīng)400目過篩，抽濾后于烘箱中120℃烘干，將烘干的熒光粉再經(jīng)260目篩網(wǎng)過篩，經(jīng)檢測即得到(Y1-x-yGdxTby)BO3綠色熒光粉。在147nm激發(fā)下相對發(fā)光強度為85.2。
實施例2稱取Y2O3100.00g，Gd2O310.70g，Tb4O77.37g，H3BO379.14g，其余條件同實施例1，經(jīng)檢測即得到(Y1-x-yGdxTby)BO3綠色熒光體，在147nm激發(fā)下相對發(fā)光強度為86.1。
實施例3稱取Y2O3100.00g，Gd2O318.50g，Tb4O77.71g，H2BO382.74g，其余條件同實施例1，經(jīng)檢測即得到(Y1-x-yGdxTby)BO3綠色熒光體，在147nm激發(fā)下相對發(fā)光強度為90.3。
實施例4稱取Y2O3100.00g，Gd2O342.22g，Tb4O78.73g，H3BO393.60g，其余條件同實施例1，經(jīng)檢測即得到(Y1-x-yGdxTby)BO3綠色熒光體，在147nm激發(fā)下相對發(fā)光強度為100.0。
實施例5稱取Y2O3100.00g，Gd2O32408.00g，Tb4O7111.00g，H3BO31187.00g，其余條件同實施例1，經(jīng)檢測即得到(Y1-x-yGdxTby)BO3綠色熒光體，在147nm激發(fā)下相對發(fā)光強度為72.4。
實施例6稱取Y2O3100.00g，Gd2O340.64g，Tb4O72.09g，H3BO388.9g，其余條件同實施例1，經(jīng)檢測即得到(Y1-x-yGdxTby)BO3綠色熒光體，在147nm激發(fā)下相對發(fā)光強度為77.8。
實施例7稱取Y2O3100.00g，Gd2O353.51g，Tb4O755.27g，H3BO3118.65g，其余條件同實施例1，經(jīng)檢測即得到(Y1-x-yGdxTby)BO3綠色熒光體，在147nm激發(fā)下相對發(fā)光強度為63.7。
實施例8稱取Y2O3100.00g，Gd2O342.22g，Tb4O78.73g，H3BO393.60g，NaCl7.73g，其余條件同實施例1，經(jīng)檢測即得到(Y1-x-yGdxTby)BO3綠色熒光體，在147nm激發(fā)下相對發(fā)光強度為92.0。
實施例9稱取Y2O3100.00g，Gd2O342.22g，Tb4O78.73g，H3BO393.60g，NaCl7.73g，NH4Cl3.87，其余條件同實施例1，經(jīng)檢測即得到(Y1-x-yGdxTby)BO3綠色熒光體，在147nm激發(fā)下相對發(fā)光強度為114.0。
實施例10稱取Y2O3100.00g，Gd2O342.22g，Tb4O78.73g，H3BO393.60g，Na2SO43.87g其余條件同實施例1，經(jīng)檢測即得到(Y1-x-yGdxTby)BO3綠色熒光體，在147nm激發(fā)下相對發(fā)光強度為110.3。
實施例11
稱取Y2O3100.00g，Gd2O342.22g，Tb4O78.73g，H3BO372.0g，其余條件同實施例1，經(jīng)檢測即得到(Y1-x-yGdxTby)BO3綠色熒光體，在147nm激發(fā)下相對發(fā)光強度為73.4。
實施例12稱取Y2O3100.00g，Gd2O342.22g，Tb4O78.73g，H3BO3129.3g，其余條件同實施例1，經(jīng)檢測即得到(Y1-x-yGdxTby)BO3綠色熒光體，在147nm激發(fā)下相對發(fā)光強度為84.6。
權(quán)利要求
1.一種制備亮度高余輝短的硼酸釔釓鋱稀土綠色熒光體，化學表達式為(Y1-x-yGdxTby)BO3，式中，0＜x≤0.9，0.01≤y≤0.2。其特征是以含釔、釓、鋱的稀土氧化物和過量硼酸為原料，添加助熔劑，經(jīng)過混料，高溫固相反應，后處理制得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的亮度高余輝短的硼酸釔釓鋱綠色熒光體，其特征是基質(zhì)部分由Gd和Y的氧化物組成，部分Gd取代Y，組成范圍在x為0-0.9mol。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的亮度高余輝短的硼酸釔釓鋱綠色熒光體，其特征是含鋱的稀土氧化物為激活劑材料，濃度范圍y為0.01-0.2mol。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的亮度高余輝短的硼酸釔釓鋱綠色熒光體，其特征是激活劑Tb3+的最佳濃度為0.03-0.04mol；
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的亮度高余輝短的硼酸釔釓鋱綠色熒光體，其特征是釓、釔最佳配比，Gd3+的最佳濃度為0.17-0.2mol，Y3+的最佳濃度為0.76-0.8mol；
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的亮度高余輝短的硼酸釔釓鋱綠色熒光體，其特征是添加劑為下列材料中的至少一種氯化氨、氯化鈉、硫酸鈉、金屬碳酸鹽，加入量為1-5％(wt)，硼酸根部分是以過量的硼酸或過量的氧化硼加入，過量范圍是計算值的1-2倍。
7.一種亮度高余輝短的硼酸釔釓鋱綠色熒光體的制造方法，其特征在于高溫固相反應制備方法，包括備料、混料、燒成、后處理四步驟；
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的亮度高余輝短的硼酸釔釓鋱綠色熒光體的制造方法，其特征在于混料步驟包括將基質(zhì)材料、激活劑和添加劑按化學計量比，稱取混合球磨均勻，裝在剛玉坩堝中。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的亮度高余輝短的硼酸釔釓鋱綠色熒光體的制造方法，其特征是，在燒成步驟中，將盛料坩堝放入高溫燒結(jié)爐中，隨爐升溫至1000-1150℃，恒溫1-2小時，高溫或降到室溫取出。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的亮度高余輝短的硼酸釔釓鋱綠色熒光體的制造方法，其特征是，在后處理過程中將熒光體放入裝水的容器中，與球創(chuàng)擊，解散。
全文摘要
本發(fā)明屬于發(fā)光材料技術(shù)領域，是一種用于真空紫外線激發(fā)亮度高余輝短的硼酸釔釓鋱稀土綠色熒光體及其制造方法。本發(fā)明硼酸釔釓鋱稀土綠色熒光體的化學表達式為(Y
文檔編號C09K11/77GK1727434SQ200410011280
公開日2006年2月1日 申請日期2004年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月30日
發(fā)明者王曉君, 趙小霞, 陳寶玖 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所