專利名稱：鉍離子摻雜的鍺硅酸鹽發(fā)光材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鍺硅酸鹽發(fā)光材料，尤其涉及一種鉍離子摻雜的鍺硅酸鹽發(fā)光材料。本發(fā)明還涉及一種鉍離子摻雜的鍺硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法。
背景技術(shù)：
目前，過渡元素和稀土發(fā)光材料作為一種新型高效的發(fā)光材料，已經(jīng)發(fā)展為信息顯示、照明光源、光電器件等領(lǐng)域重要的發(fā)光材料，通過提高發(fā)光材料的發(fā)光強度可以有效改善發(fā)光器件的性能，同時提高器件的發(fā)光效率并有效節(jié)能。因此，高發(fā)光效率的發(fā)光材料的研究和應(yīng)用一直是材料化學和材料物理學領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容。稀土離子摻雜的鍺硅酸鹽發(fā)光材料具有良好的光致發(fā)光性能，受激發(fā)后所發(fā)出的熒光色純度和亮度均較高?，F(xiàn)有紫外LED(UV-LED，下同)的研究一方面集中在UV芯片，另一方面則主要集中在UV-LED用的熒光粉發(fā)光材料。目前可以適合UV-LED使用的熒光粉并不多，因而開發(fā)新型適用于UV-LED使用的發(fā)光材料是一個研究重點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決其技術(shù)問題是提供一種鉍(Bi，下同)離子摻雜的鍺硅酸鹽發(fā)光材料。所采用的技術(shù)方案為該鍺硅酸鹽發(fā)光材料具有以下化學通式=ABhBixCO4,其中， χ的取值為0 < χ彡0. 08，A為納(Na)、鉀(K)、鋰(Li)中的一種，B為釔(Y)、釓(Gd)、镥 (Lu)、鑭(La)、鈧(Sc)中的一種或者兩種，C為鍺(Ge)、硅(Si)中的一種或者兩種；其中， χ的取值優(yōu)選為0. 001彡χ彡0. 06。本發(fā)明還提供一種制備鉍離子摻雜的鍺硅酸鹽發(fā)光材料的方法，包括以下步驟(1)、按化學通式ABhBixCO4中各元素的化學計量比，提供A的化合物原料，B的化合物原料，C的化合物原料及Bi3+的化合物原料，研磨成混合粉體；其中，A的化合物原料為 A+的碳酸鹽；B的化合物原料為B3+的氧化物、硝酸鹽、碳酸鹽、草酸鹽中的至少一種；C的化合物原料為C4+的氧化物；Bi的化合物原料為Bi3+的氧化物、草酸鹽中的一種或兩種；χ的取值為0 < χ彡0. 08，χ的取值優(yōu)選為0. 001 ^ χ ^ 0. 06 ；A為納(Na)、鉀(K)、鋰(Li)中的一種，B為釔(Y)、釓(Gd)、镥(Lu)、鑭(La)、鈧(Sc)中的一種或者兩種，C為鍺(Ge)、硅 (Si)中的一種或者兩種；(2)、將混合粉體于800 1350°C溫度下、空氣氣氛中高溫燒結(jié)2 20h，所得到產(chǎn)物冷卻至室溫，研磨即得到Bi3+離子摻雜的鍺硅酸鹽發(fā)光材料。本發(fā)明的發(fā)光材料是摻雜了鉍離子的鍺硅酸鹽發(fā)光材料，具有穩(wěn)定性好、發(fā)光性能較好的特點，可以適用于UV-LED的使用。本發(fā)明的制備方法工藝簡單、產(chǎn)品質(zhì)量高、成本低，可廣泛應(yīng)用在發(fā)光材料制造中。


圖1是實施例2所制備的NaYa99BiatllGeO4發(fā)光材料的發(fā)射光譜。其中，發(fā)射光譜的激發(fā)波長為350nm。測試該光譜使用的儀器為島津RF-5301PC熒光光譜儀；圖2為本發(fā)明鍺硅酸鹽發(fā)光材料的制備工藝流程圖。
具體實施例方式本發(fā)明提供一種鉍離子摻雜的鍺硅酸鹽發(fā)光材料，本發(fā)明還提供一種制備鉍離子摻雜的鍺硅酸鹽發(fā)光材料的方法，如圖2所示，包括以下步驟Si、按化學通式ABhBixCO4中各元素的化學計量比，提供A的化合物原料，B的化合物原料，C的化合物原料及Bi3+的化合物原料，研磨成混合粉體；其中，A的化合物原料為 A+的碳酸鹽；B的化合物原料為B3+的氧化物、硝酸鹽、碳酸鹽、草酸鹽中的至少一種；C的化合物原料為C4+的氧化物；Bi的化合物原料為Bi3+的氧化物、草酸鹽中的一種或兩種；χ的取值為0 < χ彡0. 08，χ的取值優(yōu)選為0. 001 ^ χ ^ 0. 06 ；A為納(Na)、鉀(K)、鋰(Li)中的一種，B為釔(Y)、釓(Gd)、镥(Lu)、鑭(La)、鈧(Sc)中的一種或者兩種，C為鍺(Ge)、硅 (Si)中的一種或者兩種；S2、將混合粉體于800 1350°C溫度下、空氣氣氛中高溫燒結(jié)2 20h，所得到產(chǎn)物冷卻至室溫，研磨即得到Bi3+離子摻雜的鍺硅酸鹽發(fā)光材料。上述步驟S2中，所述混合粉體的燒結(jié)過程是在空氣氣氛中進行的。下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的較佳實施例作進一步詳細說明。實施例1NaY0.999Bi0.001Si04 發(fā)光材料的制備首先稱取碳酸鈉(Nei2CO3)O.^50g、氧化釔化203) 0· 5639g、氧化鉍(Bi2O3)O. 0012g、 二氧化硅(SiO2)O. 3005g，然后將稱量好的原料在瑪瑙研缽中研磨混合均勻后裝入剛玉坩堝中，將該剛玉坩堝放入高溫箱式爐中，在空氣氣氛下升溫到1100°C，在此條件下保溫煅燒 10小時后，再冷卻到室溫，將冷卻后的產(chǎn)物研磨，即可得到NaYa 999BiatltllSiO4發(fā)光材料。本實施例的NaYa 999BiacmSiO4發(fā)光材料在波長為350nm的激發(fā)光激發(fā)下發(fā)射藍白光。實施例2NaY0.99Bi0.01Ge04 發(fā)光材料的制備首先稱取碳酸鈉(Nei2CO3)O.^50g、氧化釔化203)0. 5589g、氧化鉍(Bi2O3)O. 0116g、 二氧化鍺(GeO2)O. 5230g，然后將稱量好的原料在瑪瑙研缽中研磨混合均勻后裝入剛玉坩堝中，將該剛玉坩堝放入高溫箱式爐中，在空氣氣氛下升溫到1200°C，在此條件下保溫煅燒 5小時后，再冷卻到室溫，將冷卻后的產(chǎn)物研磨，即可得到NaYa99BiatllGeO4發(fā)光材料。本實施例的NaYa99BiatllGeO4發(fā)光材料在波長為350nm的激發(fā)光激發(fā)下發(fā)射藍白光。圖1是本實施例制備得到的NaYa99BiatllGeO4發(fā)光材料在350nm波長為350nm的激發(fā)光激發(fā)下的發(fā)射光譜，光譜范圍從380nm到620nm，峰值波長為445nm。實施例3LiLa0.994Bi0.006Si04 發(fā)光材料的制備
首先稱取碳酸鋰(Li2CO3)O. 1847g、硝酸鑭(La(NO3)3) 1. 6148g、氧化鉍 (Bi2O3) 0. 0070g、二氧化硅(SiO2) 0. 3005g,然后將稱量好的原料在瑪瑙研缽中研磨混合均勻后裝入剛玉坩堝中，將該剛玉坩堝放入高溫箱式爐中，在空氣氣氛下升溫到 800°C，在此條件下保溫煅燒20小時后，再冷卻到室溫，將冷卻后的產(chǎn)物研磨，即可得到 LiLaa 994Bia 006SiO4 發(fā)光材料。 本實施例的LiLiia 994Bi0.006Si04發(fā)光材料在波長為350nm的激發(fā)光激發(fā)下發(fā)射藍白光。實施例4LiSc0.992Bi0.008Ge04 發(fā)光材料的制備首先稱取取碳酸鋰(Li2CO3)O. 1847g、氧化鈧Gc2O3) 0. 3420g,氧化鉍 (Bi2O3) 0. 0093g、二氧化鍺(GeO2) 0. 5230g,然后將稱量好的原料在瑪瑙研缽中研磨混合均勻后裝入剛玉坩堝中，將該剛玉坩堝放入高溫箱式爐中，在空氣氣氛下升溫到 1000°C，在此條件下保溫煅燒10小時后，再冷卻到室溫，將冷卻后的產(chǎn)物研磨，即可得到 LiSca 992Bia 008GeO4 發(fā)光材料。本實施例的Lika 992Bi0.008Ge04發(fā)光材料在波長為350nm的激發(fā)光激發(fā)下發(fā)射藍白光。實施例5KLu0.99Bi0.01Ge0.7Si0.304 發(fā)光材料的制備首先稱取取碳酸鉀(K2CO3) 0. 3455g、草酸镥(Lu2 (C2O4) 3) 1. 5196g、草酸鉍 (Bi2(C2O4)3)O. 0170g、二氧化鍺(GeO2) 0. 3661g、二氧化硅(SiO2)O. 0901g，然后將稱量好的原料在瑪瑙研缽中研磨混合均勻后裝入剛玉坩堝中，將該剛玉坩堝放入高溫箱式爐中，在空氣氣氛下升溫到1350°C，在此條件下保溫煅燒2小時后，再冷卻到室溫，將冷卻后的產(chǎn)物研磨，即可得到KLuci99BiatllGea7Sia3O4發(fā)光材料。本實施例的KLua99BiatllGea7Sia3O4發(fā)光材料在波長為350nm的激發(fā)光激發(fā)下發(fā)射藍白光。實施例6KGda92Bia08SiO4發(fā)光材料的制備首先稱取碳酸鉀(K2CO3)O. 3455g、氧化釓(Gd2O3) 0. 8337g、草酸鉍 (Bi2 (C2O4) 3) 0. 1364g、二氧化硅(SiO2) 0. 3005g,然后將稱量好的原料在瑪瑙研缽中研磨混合均勻后裝入剛玉坩堝中，將該剛玉坩堝放入高溫箱式爐中，在空氣氣氛下升溫到 1300°C，在此條件下保溫煅燒5小時后，再冷卻到室溫，將冷卻后的產(chǎn)物研磨，即可得到 KGda92Bia08SiO4 發(fā)光材料。本實施例的KGda92Biatl8SiO4發(fā)光材料在波長為350nm的激發(fā)光激發(fā)下發(fā)射藍白光。實施例7NaY0.85Gd0. ^ia 05Ge04 發(fā)光材料的制備首先稱取碳酸鈉(Na2CO3)0. 2650g、碳酸軋(Gd2(CO3)3)O. 1236g、碳酸釔 (Y2 (CO3) 3) 1. 5206g、氧化鉍(Bi2O3)O. 0582g、二氧化鍺 O^eO2) 0. 5230g，然后將稱量好的原料在瑪瑙研缽中研磨混合均勻后裝入剛玉坩堝中，將該剛玉坩堝放入高溫箱式爐中，在空氣
5氣氛下升溫到1250°C，在此條件下保溫煅燒6小時后，再冷卻到室溫，將冷卻后的產(chǎn)物研磨，即可得到NaYa85GdaiBiatl5GeO4發(fā)光材料。本實施例的NaYa85Gda Piatl5GeO4發(fā)光材料在波長為350nm的激發(fā)光激發(fā)下發(fā)射藍白光。實施例8KLu0.47Sc0.5Bi0.03Ge0.3Si0.704 發(fā)光材料的制備首先稱取碳酸鉀(K2CO3)O.3455g、草酸镥(Lu2(C2O4)3)O. 7214g、草酸鈧 (Sc2 (C2O4) 3) 0. 8849g、草酸鉍(Bi2 (C2O4) 3) 0. 051 lg、二氧化鍺(GeO2) 0. 1569g、二氧化硅 (SiO2)O. 2103g，然后將稱量好的原料在瑪瑙研缽中研磨混合均勻后裝入剛玉坩堝中，將該剛玉坩堝放入高溫箱式爐中，在空氣氣氛下升溫到120(TC，在此條件下保溫煅燒10小時后，再冷卻到室溫，將冷卻后的產(chǎn)物研磨，即可得到KLua47Sca5Biatl3Gea3Sia7O4發(fā)光材料。
本實施例的KLua47Sc0. 5Bi0.03Ge0.3Si0.704發(fā)光材料在波長為350nm的激發(fā)光激發(fā)下發(fā)射藍白光。 應(yīng)當理解的是，上述針對本發(fā)明較佳實施例的表述較為詳細，并不能因此而認為是對本發(fā)明專利保護范圍的限制，本發(fā)明的專利保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。
權(quán)利要求
1.一種鉍離子摻雜的鍺硅酸鹽發(fā)光材料，其特征在于，其化學通式為ABhBixCO4 ；其中，χ的取值為0 < χ彡0. 08，A為Na、K、Li中的一種，B為Y、Gd、Lu、La、Sc中的一種或者兩種，C為Ge、Si中的一種或者兩種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉍離子摻雜的鍺硅酸鹽發(fā)光材料，其特征在于，所述χ的取值為 0. 001 彡 X 彡 0. 06。
3.—種鉍離子摻雜的鍺硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟按化學通式AB1JixCO4中各元素的化學計量比，提供A的化合物原料，B的化合物原料，C的化合物原料及Bi3+的化合物原料，研磨成混合粉體；其中，χ的取值為0 < χ < 0. 08，A 為Na、K、Li中的一種，B為Y、Gd、Lu、Lajc中的一種或者兩種，C為Ge、Si中的一種或者兩種；將所述混合粉體置于800 1350°C溫度下燒結(jié)2 20h，冷卻至室溫后，研磨即得到所述鉍離子摻雜的鍺硅酸鹽發(fā)光材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述原料研磨步驟中，所述χ的取值為 0. 001 彡 X 彡 0. 06。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述原料研磨步驟中，所述A的化合物原料為A+的碳酸鹽。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述原料研磨步驟中，所述B的化合物原料為B3+的氧化物、硝酸鹽、碳酸鹽、草酸鹽中的至少一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述原料研磨步驟中，所述C的化合物原料為C4+的氧化物。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述原料研磨步驟中，所述Bi的化合物原料為Bi3+的氧化物、草酸鹽中的一種或兩種。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于，所述混合物粉體燒結(jié)步驟中，所述混合粉體的燒結(jié)過程是在空氣氣氛中進行的。
全文摘要
本發(fā)明屬于光電材料領(lǐng)域，其公開了一種鉍離子摻雜的鍺硅酸鹽發(fā)光材料，其特征在于，其化學通式為AB1-xBixCO4；其中，x的取值為0＜x≤0.08，A為Na、K、Li中的一種，B為Y、Gd、Lu、La、Sc中的一種或者兩種，C為Ge、Si中的一種或者兩種。本發(fā)明還公開了一種鉍離子摻雜的鍺硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法。本發(fā)明的發(fā)光材料是摻雜了鉍離子的鍺硅酸鹽發(fā)光材料，具有穩(wěn)定性好、發(fā)光性能較好的特點，可以適用于UV-LED的使用。
文檔編號C09K11/79GK102337130SQ201010227119
公開日2012年2月1日 申請日期2010年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月14日
發(fā)明者周明杰, 汪磊, 黃杰 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司