一種綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉及其制備方法，該熒光粉的化學(xué)結(jié)構(gòu)式為：(Y1-x-y-z-aErxCeyTizYba)203，其中，0.001≤x≤0.05，0≤y≤0.03，0≤z≤0.20，0≤a≤0.30。本發(fā)明以碳酸氫銨和氨水的混合溶液做沉淀劑，通過共沉淀法得到中間產(chǎn)物，經(jīng)過水洗、醇洗、烘干后，在還原氣氛中熱處理，得到熒光粉，所制備出的熒光粉發(fā)光效率高。
【專利說明】一種綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)光粉及其制備方法，尤其涉及一種綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料可以將各種不可見的紅外光轉(zhuǎn)換成可見的綠色光，藍(lán)綠光波段激光在高密度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、海底通信、大屏幕顯示(需要藍(lán)綠光構(gòu)造全色顯示)、半導(dǎo)體檢測(cè)、熒光防偽、激光醫(yī)療、共焦顯微、激光誘導(dǎo)熒光效應(yīng)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值。目前典型的藍(lán)綠光波段的激光器是IS離子激光器，它輸出的波長(zhǎng)為488.0nm和514.5nm,但這種氣體激光器存在體積大、壽命短≤OOOh左右)和工作不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，另外它通過連續(xù)方式工作，很難利用激光調(diào)制技術(shù)獲得高的峰值功率。
[0003]而對(duì)于固體激光器來說，獲得藍(lán)綠激光輸出的方法主要有以下幾種:(1)利用寬禁帶半導(dǎo)體材料直接制作藍(lán)綠波段的半導(dǎo)體激光器；(2)利用非線性頻率變換技術(shù)對(duì)固體激光進(jìn)行倍頻；(3)利用上轉(zhuǎn)換技術(shù)在摻稀土的晶體或玻璃中實(shí)現(xiàn)藍(lán)綠激光輸出。對(duì)于可見波段的半導(dǎo)體激光二極管(LD)，藍(lán)、綠光LD的研制需要昂貴的設(shè)備和襯底材料，同時(shí)LD的光束質(zhì)量不盡人意，在許多應(yīng)用領(lǐng)域受到了限制；由LD泵浦的倍頻固體激光器，需要非線性晶體材料進(jìn)行頻率轉(zhuǎn)換，雖然光束質(zhì)量較好，輸出功率也很高，但系統(tǒng)較復(fù)雜，造價(jià)很高，不符合小型化的發(fā)展趨勢(shì)；而利用上轉(zhuǎn)換技術(shù)得到的藍(lán)綠激光器則具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、成本低、波段范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，因此近年來，人們對(duì)具有藍(lán)綠光輸出的上轉(zhuǎn)換發(fā)光基質(zhì)材料進(jìn)行了大量的研究。
[0004]中國(guó)專利01138928.1報(bào)道了一種綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，其以釔、釓或鑭一種或幾種含量50~90%，鐿18~40%，添加2~4%的鉺、銩、欽或譜，另外加入I~2%的鈉、鉀、鋰、鈹、鋇、鋁等化合物，固相燒結(jié)后得到的發(fā)光材料。這種材料雖然能得到一定的綠光發(fā)射，但發(fā)光效率低，穩(wěn)定性欠佳。中國(guó)專利200710159164.9也發(fā)明了一種綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料，他們以氧化鋁為基地材料通過稀土摻雜后，在980nm紅外光激發(fā)下獲得綠色上轉(zhuǎn)換光，同樣這種材料的轉(zhuǎn)換效率有待于進(jìn)一步提高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是:提出了一種發(fā)光效率更高的綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉及其制備方法。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為:(Y1-XmErxCeyTizYba)2O3,其中，0.001 ≤ x ≤ 0.05，O ≤ y ≤ 0.03，O ≤ z ≤ 0.20，O < a < 0.30。
[0007]優(yōu)選的，所述原料粉體選自金屬硝酸鹽或氯化物。
[0008]前述的綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉的制備方法，包括以下步驟:
I)按照化學(xué)式(YhmErxCeyTizYba)2O3,其中，0.001 ≤ x ≤ 0.05,0 ≤ y ≤ 0.03，O ≤ Z ≤ 0.20,0 ≤ a ≤0.30。按比例稱取 Y(NO3)3.6H20、Er (NO3)3.6Η20、Ce (NO3)3.6Η20、TiCl4, Yb (NO3) 3.6Η20加入到去離子水中溶解形成A溶液待用。
[0009]2)稱取碳酸氫銨和氨水混合溶解于去離子水中形成B溶液，其中碳酸氫銨與氨水的摩爾比例為1:3~6，濃度為0.01~2M。在B溶液中同時(shí)加入0.5~2%的分散劑和10~30%的乙醇。
[0010]3)攪拌均勻后，將A溶液緩慢地倒入B溶液中，調(diào)整PH=IO~14，同時(shí)快速攪拌20~35分鐘，過濾白色沉淀并水洗、醇洗，得到發(fā)光粉中間產(chǎn)物。
[0011]4)將中間產(chǎn)物烘干后,在還原氣氛中1000~155CTC熱處理5~8小時(shí)，隨爐冷卻至室溫，得到發(fā)光粉。
[0012]優(yōu)選的，步驟I)所述各原料純度為99.9~99.999%。[0013]優(yōu)選的，步驟3)中反應(yīng)混合液的pH值調(diào)節(jié)至10.5~12.5。
[0014]優(yōu)選的，步驟4)中將烘干后的中加產(chǎn)物置于高溫氣氛爐內(nèi)，在N2-H2混合氣體、或者碳粉參與的高溫爐中，加熱至1000~1550°C，保溫5~8小時(shí)，隨爐冷卻至室溫后出爐，得到發(fā)光粉。
[0015]由于上述技術(shù)方案的運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn):
本發(fā)明的綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉通過稀土粒子的共摻，改變了發(fā)光粉的發(fā)射波長(zhǎng)，能充分吸收980nm的紅外光，發(fā)射出強(qiáng)烈的綠色光束，其發(fā)光強(qiáng)度遠(yuǎn)高于目前市售的國(guó)內(nèi)外同類發(fā)光粉。本發(fā)明的綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉的制備方法采用液相共沉淀法，使各種元素在分子、原子尺寸混合，比固相混合更均勻，其晶粒尺寸一般為20~50nm，二次粒子平均粒徑為
0.9 μ m左右，細(xì)小的粒徑，使其能夠均勻的分散于透明硅膠中，有利于均勻涂覆封裝。本發(fā)明的綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉的制備方法，工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，適合于大規(guī)模批量生產(chǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步說明:
附圖1為實(shí)施例一所述的發(fā)光粉的發(fā)射光譜圖；
附圖2為實(shí)施例二所述的發(fā)光粉的發(fā)射光譜圖；
附圖3為實(shí)施例三所述的發(fā)光粉的發(fā)射光譜圖；
附圖4為實(shí)施例四所述的發(fā)光粉的SEM照片；
附圖5為實(shí)施例四所述的發(fā)光粉的激光粒度分布圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0018]實(shí)施一:
一種綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為:(Ya 999Eracm)2O3.一種綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉的制備方法，包括以下步驟:
I)按照化學(xué)式Y(jié)a 999Eratltll2O3,按比例稱取Y (NO3)3.6H20、Er (NO3) 3.6H20、加入到去離子水中溶解形成A溶液待用。
[0019]2)稱取碳酸氫銨和氨水混合溶解于去離子水中形成B溶液，其中碳酸氫銨與氨水的摩爾比例為1:3，濃度為0.01M0在B溶液中同時(shí)加入0.5%的分散劑和10%的乙醇。[0020]3)攪拌均勻后，將A溶液緩慢地倒入B溶液中，調(diào)整PH=I0.5，同時(shí)快速攪拌20分鐘，過濾白色沉淀并水洗、醇洗，得到熒光粉中間產(chǎn)物。
[0021]4)將中間產(chǎn)物烘干后，在還原氣氛中1000°C熱處理5小時(shí)，冷卻至室溫，得到發(fā)光粉。其在980nm激光器激發(fā)下的發(fā)射光譜圖如附圖1所示。
[0022] 實(shí)施二:
一種綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為:(Ya 966Eraci26Ceacici8)2O3t5
[0023]一種綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉的制備方法，包括以下步驟:
I)按照化學(xué)式(YQ.966Er0.Cl26Cea 008) 203化學(xué)計(jì)量比關(guān)系，按比例稱取Y (NO3) 3.6H20、Ce (NO3) 3.6H20、Er (NO3) 3.6Η20加入到去離子水中溶解形成A溶液待用。
[0024]2)稱取碳酸氫銨和氨水混合溶解于去離子水中形成B溶液，其中碳酸氫銨與氨水的摩爾比例為1:3，濃度為0.01M0在B溶液中同時(shí)加入0.5%的分散劑和10%的乙醇。
[0025]3)攪拌均勻后，將A溶液緩慢地倒入B溶液中，調(diào)整PH=I0.5，同時(shí)快速攪拌20分鐘，過濾白色沉淀并水洗、醇洗，得到熒光粉中間產(chǎn)物。
[0026]4)將中間產(chǎn)物烘干后，在還原氣氛中1000°C熱處理5小時(shí)，冷卻至室溫，得到發(fā)光粉。其在980nm激光器激發(fā)下的發(fā)射光譜圖如附圖2所示。
[0027]實(shí)施三:
一種綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為:(YamEraci26Tia2tl)2O315
[0028]一種綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉的制備方法，包括以下步驟:
I)按照化學(xué)式(YQ.774Er0.026Ti0.20) 203化學(xué)計(jì)量比關(guān)系，按比例稱取Y (NO3) 3.6H20、Er (NO3) 3.6H20、TiCl4加入到去離子水中溶解形成A溶液待用。
[0029]2)稱取碳酸氫銨和氨水混合溶解于去離子水中形成B溶液，其中碳酸氫銨與氨水的摩爾比例為1:3，濃度為0.01M0在B溶液中同時(shí)加入0.5%的分散劑和10%的乙醇。
[0030]3)攪拌均勻后，將A溶液緩慢地倒入B溶液中，調(diào)整PH=I0.5，同時(shí)快速攪拌20分鐘，過濾白色沉淀并水洗、醇洗，得到熒光粉中間產(chǎn)物。
[0031]4)將中間產(chǎn)物烘干后，在還原氣氛中1200°C熱處理5小時(shí)，冷卻至室溫，得到發(fā)光粉。其在980nm激光器激發(fā)下的發(fā)射光譜圖如附圖3所示。
[0032]實(shí)施例四:
一種綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為:(Ya 748Eracici2CeatllTia2tl Ybatl4) 203。
[0033]一種綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉的制備方法，包括以下步驟:
I)按照化學(xué)式(Y0.T48Er0.002Ce0.01Ti0.20 YbacJ2O3化學(xué)計(jì)量比關(guān)系，按比例稱取Y(NO3)3- 6H20、Ce (NO3) 3.6H20、Er (NO3)3.6H20、TiCl4、Yb (NO3)3.6H20 加入到去離子水中溶解形成A溶液待用。
[0034]2)稱取碳酸氫銨和氨水混合溶解于去離子水中形成B溶液，其中碳酸氫銨與氨水的摩爾比例為1:4.5，濃度為1.005M。在B溶液中同時(shí)加入1.25%的分散劑和20%的乙醇。
[0035]3)攪拌均勻后，將A溶液緩慢地倒入B溶液中，調(diào)整PH=Il.5，同時(shí)快速攪拌27.5分鐘,過濾白色沉淀并水洗、醇洗,得到熒光粉中間產(chǎn)物。
[0036]4)將中間產(chǎn)物烘干后，在還原氣氛中1275°C熱處理2.5小時(shí)，冷卻至室溫，得到發(fā)光粉。其顆粒掃描電鏡照片如圖4所示，粒度分布如圖5所示。
[0037]實(shí)施五:一種綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉，其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為:(Ya 724Eraci26CeatllTia2tl Ybatl4) 203。
[0038]一種綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉的制備方法，包括以下步驟:
I)按照化學(xué)式(Y0.T24Er0.026Ce0.01Ti0.20 YbacJ2O3化學(xué)計(jì)量比關(guān)系，按比例稱取Y(NO3)3- 6H20、Ce (NO3) 3.6H20、Er (NO3)3.6H20、TiCl4、Yb (NO3)3.6H20 加入到去離子水中溶解形成A溶液待用。
[0039]2)稱取碳酸氫銨和氨水混合溶解于去離子水中形成B溶液，其中碳酸氫銨與氨水的摩爾比例為1:6，濃度為2M。在B溶液中同時(shí)加入2%的分散劑和30%的乙醇。
[0040]3)攪拌均勻后，將A溶液緩慢地倒入B溶液中，調(diào)整PH=12.5，同時(shí)快速攪拌35分鐘，過濾白色沉淀并水洗、醇洗，得到熒光粉中間產(chǎn)物。
[0041]4)將中間產(chǎn)物烘干后，在還原氣氛中1300°C熱處理4小時(shí)，冷卻至室溫，得到發(fā)光粉。其在980nm激光器激發(fā)下的發(fā)射光譜圖如附圖4所示。
[0042]上述實(shí)施例的綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉的制備方法，步驟I)所述的各原料純度為99.9 ~99.999%。
[0043]上述實(shí)施例的綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉的制備方法，步驟4)中將烘干后的中間產(chǎn)物置于高溫爐內(nèi)，在N2-H2混合氣體或者碳粉參與的高溫爐中，加熱至1000~1550°C，保溫2~6小時(shí)，隨爐冷卻至室溫后出爐，得到發(fā)光粉。
[0044]本發(fā)明的綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉通過稀土粒子的共摻，改變了發(fā)光粉的發(fā)射波長(zhǎng)，能充分吸收980nm的紅外光，發(fā)射出強(qiáng)烈的綠色光束，其發(fā)光強(qiáng)度遠(yuǎn)高于目前市售的國(guó)內(nèi)外同類發(fā)光粉。本發(fā)明的綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉的制備方法采用液相共沉淀法，使各種元素在分子、原子尺寸混合，比固相混合更均勻，其晶粒尺寸一般為20~50nm，二次粒子平均粒徑為0.5 μ m左右，細(xì)小的粒徑，使其能夠均勻的分散于透明硅膠中，有利于均勻涂覆封裝。本發(fā)明的綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉的制備方法，工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，適合于大規(guī)模批量生產(chǎn)。
[0045]上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并加以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉，其特征在于:其化學(xué)結(jié)構(gòu)式為=(YmaErxCeyTizYba)2O3,其中，0.001 ≤ X ≤ 0.05，0 ≤ y ≤ 0.03，0 ≤ Z ≤ 0.20，0 ≤ a ≤ 0.30。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉，其特征在于:所述原料粉體選自金屬硝酸鹽或氯化物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: 1)按照化學(xué)式(YmaErxCeyTizYba)2O3,其中，0.001 ≤ x ≤ 0.05，O ≤ y ≤ 0.03，O≤z ≤0.20，O ≤a ≤ 0.30 ;按比例稱取 Y (NO3) 3.6H20、Er (NO3) 3.6H20、Ce (NO3) 3.6H20、TiCl4、Yb (NO3) 3.6H20加入到去離子水中溶解形成A溶液待用； 2)稱取碳酸氫銨和氨水混合溶解于去離子水中形成B溶液，其中碳酸氫銨與氨水的摩爾比例為1:3~6，濃度為0.01~2M ;在B溶液中同時(shí)加入0.5~2%的分散劑和10~30%的乙醇； 3)攪拌均勻后，將A溶液緩慢地倒入B溶液中，調(diào)整PH=IO~14，同時(shí)快速攪拌20~35分鐘，過濾白色沉淀并水洗、醇洗，得到發(fā)光粉中間產(chǎn)物； 4)將中間產(chǎn)物烘干后，在還原氣氛中1000~1550°C熱處理5~8小時(shí)，隨爐冷卻至室溫，得到發(fā)光粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉的制備方法，其特征在于:步驟I)所述各原料純度為99.9~99.999%ο
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉的制備方法，其特征在于:步驟3)中反應(yīng)混合液的pH值調(diào)節(jié)至10.5~12.5。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的綠色上轉(zhuǎn)換發(fā)光粉的制備方法，其特征在于:步驟4)中將烘干后的中加產(chǎn)物置于高溫氣氛爐內(nèi)，在N2-H2混合氣體、或者碳粉參與的高溫爐中，加熱至1000~1550°C，保溫5~8小時(shí)，隨爐冷卻至室溫后出爐，得到發(fā)光粉。
【文檔編號(hào)】C09K11/78GK103525418SQ201310452330
【公開日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年9月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月26日
【發(fā)明者】王德強(qiáng) 申請(qǐng)人:蘇州微之陶新材料有限公司