專利名稱：發(fā)光屏的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括裝有發(fā)光材料支座的發(fā)光屏，該發(fā)光材料包括含有稀土離子的發(fā)光沸石。
本發(fā)明還涉及用于這種發(fā)光屏中的發(fā)光沸石和制備這種沸石的方法，以及包括這種發(fā)光屏的低壓汞放電燈。
由國際專利申請WO 95/16759已知在本文開頭一段提到的發(fā)光沸石。一般來說，使用發(fā)光屏將激發(fā)能量轉(zhuǎn)變成特定波長范圍的射線。該激發(fā)能量可以由例如電子束，X-射線或波長相對短的UV-射線組成。在很多其它的應(yīng)用中，發(fā)光屏在燈，特別是低壓汞放電燈或熒光燈中有其用途。激發(fā)能量主要包括由存在于熒光燈的離子體中的汞產(chǎn)生的波長約254nm的UV-射線。發(fā)光屏的組成一般是依賴由熒光燈發(fā)射光的所需光譜組成而選擇的。在已知的發(fā)光屏中，含于該沸石中的稀土離子是Ce3+離子。當(dāng)用254nm波長的UV射線激發(fā)該已知發(fā)光屏?xí)r，它發(fā)射出最大發(fā)射波長在300-400nm之間的光。例如，這樣的發(fā)光屏可以非常有效地在用于光化學(xué)過程例如聚合，漆硬化，干燥，固化，治療醫(yī)療輻射目的或曬黑等的低壓汞放電燈中使用。在該已知發(fā)光屏中量子效率是非常高的。由于該稀土離子被沸石結(jié)構(gòu)所包圍，所以在不同的化學(xué)環(huán)境中和很寬的溫度范圍內(nèi)該已知發(fā)光屏也是非常穩(wěn)定的。沸石一般也是很便宜的并且對環(huán)境沒有害處。然而，多半時間需要該熒光燈在光譜的可見光部分發(fā)光。這種在光譜可見光部分的發(fā)光可以通過在沸石中摻入其它稀土離子例如Tb3+離子來實現(xiàn)。當(dāng)用254nm波長的UV射線激發(fā)裝有包括含有Tb3+離子沸石的發(fā)光材料的發(fā)光屏?xí)r，該發(fā)光屏將發(fā)射出波長在450-650nm范圍內(nèi)的可見光。然而，與很多含有當(dāng)用波長254nm的UV-射線激發(fā)時發(fā)射可見光的稀土離子的沸石相關(guān)的一個問題是激發(fā)輻射的吸收非常低，致使激發(fā)輻射產(chǎn)生的可見光的量相對較低。
本發(fā)明的目的是提供當(dāng)用波長254nm的UV-射線激發(fā)時發(fā)射可見光的發(fā)光屏，該發(fā)光屏是穩(wěn)定的并且激發(fā)輻射產(chǎn)生的可見光的量相對較大。
因此，按照本發(fā)明在本文開頭一段提到的發(fā)光屏的特征在于該沸石還含有過渡金屬氧化物。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用波長254nm的UV-射線激發(fā)時，按照本發(fā)明的發(fā)光屏可相對高效率地產(chǎn)生可見光射線。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在每單位晶胞沸石的稀土離子數(shù)至少是1的情況下得到了相對好的結(jié)果。類似地，在每單位晶胞沸石的過渡金屬離子數(shù)至少是1的情況下也得到了相對好的結(jié)果。
更具體地，在沸石是八面沸石(Faujasite)型的情況下，該發(fā)光屏具有比較高的效率。
對于其中稀土金屬離子包括Tb3+離子和/或Eu3+離子的發(fā)光屏得到了非常好的結(jié)果。
對于其中過渡金屬氧化物包括一種或多種選自氧化鉬，氧化鎢，氧化鈮和氧化鉭的氧化物的發(fā)光屏也得到了非常好的結(jié)果。
已經(jīng)知道，在通過包括下面順序步驟的方法制備該沸石的情況下，該發(fā)光屏具有比較高的效率-通過離子交換將稀土離子摻入沸石中，-加熱處理該沸石，-將過渡金屬化合物摻入該沸石中，和-將該過渡金屬化合物轉(zhuǎn)變成過渡金屬氧化物。
該過渡金屬化合物的摻入可以在溶液中或從氣相進(jìn)行。例如，氧化鎢的合適前體是揮發(fā)性的或可溶解的物質(zhì)，例如，氯化物，氧氯化物或羰基化物(WCl6，WOCl4，W(CO)6等)。
下面是制備按照本發(fā)明沸石的一般實施例。
將2g近似式為 Na86.9(Al86.9Si105.1O384)*264H2O的沸石懸浮在18.24mlH2O中，并用0.1n的HCl將PH調(diào)節(jié)到約5。加入1.76mlTbCl3水溶液(1M)。將得到的溶液回流24小時。然后過濾出固體，用H2O(3×20ML)洗滌并在120℃真空中干燥。將得到的粉末在氧氣下400℃煅燒1小時(加熱升溫速度為1℃/min)。得到第一產(chǎn)物的近似式為Tb16Na38.9(Al86.9Si105.1O384)*264H2O。這相應(yīng)于每單位晶胞約16個Tb3+離子。
將1g該粉末放進(jìn)易排空的玻璃料中，其底部固定著一個裝有0.5gW(CO)6的小容器。然后，將該容器固定在一個溫浴器中，在低于0.01mbar壓力下，使W(CO)6從該浴器中升華并通過玻璃料進(jìn)入沸石。溫度可以從室溫到90℃。當(dāng)全部W(CO)6從容器中消失時，從玻璃料中取出沸石并放進(jìn)索格利特中，用THF萃取最長達(dá)24小時。得到白色材料，將其懸浮在25ML水中并與5ML的30％H2O2混合和回流1小時。過濾出來之后，將該粉末在氧氣流下在600℃加熱2小時，該氧氣流在與熒光物質(zhì)接觸之前通過水鼓泡。得到第二產(chǎn)物的近似式為Tb16W(COx)6Na38.9(Al86.9Si105.1O384)*264H2O，其中x值是未知的。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，含有Tb3+離子和氧化鎢的沸石(第二產(chǎn)物)具有的穩(wěn)定性是僅含有Tb3+離子沸石(第一產(chǎn)物)的約60倍。在相同的激發(fā)條件下，由第二個產(chǎn)物產(chǎn)生的光譜在400-650nm之間范圍的可見光的量是第一個產(chǎn)物的約20倍高。因此，相對少量的氧化鎢就非常令人意想不到地增加了該發(fā)光沸石的效率。第一和第二產(chǎn)物的發(fā)射光譜實際上是相同的。
權(quán)利要求
1.包括裝有發(fā)光材料的支座的發(fā)光屏，該發(fā)光材料包括含有稀土離子的發(fā)光沸石，其特征在于該沸石還含有過渡金屬氧化物。
2.按照權(quán)利要求1的發(fā)光屏，其中該稀土離子包括Tb3+離子。
3.按照權(quán)利要求1或2的發(fā)光屏，其中該稀土離子包括Eu3+離子。
4.按照權(quán)利要求1、2或3的發(fā)光屏，其中該過渡金屬氧化物包括一種或多種選自氧化鉬、氧化鎢、氧化鈮和氧化鉭的氧化物。
5.按照一個或多個前述權(quán)利要求的發(fā)光屏，其中該沸石是八面沸石。
6.按照一個或多個前述權(quán)利要求的發(fā)光屏，其中每單位晶胞沸石的稀土離子數(shù)至少是1。
7.按照一個或多個前述權(quán)利要求的發(fā)光屏，其中每單位晶胞沸石的過渡金屬離子數(shù)至少是1。
8.包括按照一個或多個前述權(quán)利要求發(fā)光屏的低壓汞放電燈。
9.用于按照權(quán)利要求3或4的發(fā)光屏中的發(fā)光沸石。
10.制備含有稀土離子和過渡金屬氧化物的發(fā)光沸石的方法，包括下面順序的步驟-通過離子交換將稀土離子摻入沸石中，-加熱處理該沸石，-將過渡金屬化合物摻入該沸石中，和-將該過渡金屬化合物轉(zhuǎn)變成過渡金屬氧化物。
全文摘要
本發(fā)明涉及包括裝有發(fā)光材料支座的發(fā)光屏,該發(fā)光材料包括含有稀土離子的發(fā)光沸石。按照本發(fā)明,該沸石還含有過渡金屬氧化物。對激發(fā)UV－輻射的吸收性被大大地增強(qiáng)了,并因此大大地增強(qiáng)了該發(fā)光屏的總效率。
文檔編號C09K11/80GK1178548SQ97190065
公開日1998年4月8日 申請日期1997年1月27日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月27日
發(fā)明者U·H·基納斯特, V·U·韋勒 申請人:菲利浦電子有限公司