一種非稀土離子激活的黃色熒光粉及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熒光粉及其制備方法，具體地說(shuō)是一種非稀土離子激活的黃色熒光粉及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]熒光粉是一種在紫外線、可見(jiàn)輻射和電場(chǎng)作用下引起發(fā)光的物質(zhì)，其具有多種顏色，可廣泛應(yīng)用于節(jié)能照明、影像醫(yī)學(xué)診斷(CT/PET)、高端安全監(jiān)測(cè)、工業(yè)無(wú)損探傷等多個(gè)領(lǐng)域。
[0003]熒光粉是利用汞蒸氣或紫外芯片產(chǎn)生的紫外線作為激發(fā)光源而發(fā)光的，但此類(lèi)熒光粉均不可避免地使用貴重稀土離子作為激活劑去激活基質(zhì)使稀土特征能級(jí)躍迀而實(shí)現(xiàn)發(fā)光。所以其普遍存在以下困擾:1、稀土資源稀缺、成本較高，推廣應(yīng)用具有一定局限性；2、很多稀土離子在基質(zhì)中容易產(chǎn)生濃度淬滅的現(xiàn)象；3、稀土離子配比要求嚴(yán)格，制備工藝略顯復(fù)雜。目前，應(yīng)用較為廣泛的黃色熒光粉主要有以Ce3+或Tb3+稀土離子激活的Y3Al5O12^光粉和以Ce 3+作為敏化劑、Dy 3+作為激活劑激活的BaLaB 9016熒光粉。這兩類(lèi)熒光粉雖能實(shí)現(xiàn)發(fā)黃光的目的，但是均使用貴重稀土離子激活劑，同樣在制備中存在如上所述的諸多缺陷。此外，行業(yè)內(nèi)的科研工作者也逐步做了一些非稀土離子激活的熒光粉。如CN104449713A公開(kāi)了一種非稀土摻雜黃色熒光體及其制作方法和應(yīng)用，該熒光粉的化學(xué)通式為Ca4_a (PO4) 20:Ma，式中M為Cu或Mn，按摩爾數(shù)量計(jì)0.002彡a彡0.2 ;基質(zhì)為Ca4 (PO4) 20，摻雜的激活劑為一價(jià)銅離子或二價(jià)錳離子；在254nm紫外光激發(fā)下，可發(fā)射波長(zhǎng)為580nm黃光，半高寬是190nm。該熒光粉雖然成本相對(duì)于摻雜稀土離子較低，但是需要摻雜Cu或Mn來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)光，其配比較為嚴(yán)格，成分相對(duì)較為復(fù)雜，操控穩(wěn)定性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是提供一種非稀土離子激活的黃色熒光粉及其制備方法，以開(kāi)發(fā)一種新的發(fā)黃光的熒光材料，以解決現(xiàn)有熒光材料普遍需要添加稀土離子激活劑、原料成本較高、原料配比較為嚴(yán)格、操控穩(wěn)定性較差的問(wèn)題。
[0005]本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:一種非稀土離子激活的黃色熒光粉，該熒光粉為在還原氣氛下高溫固相反應(yīng)生成的固溶體，所述固溶體由以下摩爾比的物質(zhì)組成:
物質(zhì)A3-10
(NH4)2HPO4或(NH4)H2PO42-6
其中物質(zhì)A為陽(yáng)離子Ca2+的碳酸鹽或氧化物的一種或兩種任意比例的混合物；當(dāng)為混合物時(shí)，陽(yáng)離子按等價(jià)替代，其摩爾份數(shù)總和按化學(xué)計(jì)量比保持不變。
[0006]所述物質(zhì)A為CaC03、CaO中的一種或兩者任意比例的混合物。
[0007]優(yōu)選地，本發(fā)明中所述固溶體由以下摩爾比的物質(zhì)組成:
物質(zhì)A10 (NH4)2HPO4或(NH4)H2PO46。
[0008]更為優(yōu)選地，本發(fā)明中所述固溶體由以下摩爾比的物質(zhì)組成:
CaCO310
(NH4)2HPO46。
[0009]本發(fā)明中所述還原氣氛下高溫固相反應(yīng)是指在1100-1500°C的高溫及還原氣氛中反應(yīng)2-3小時(shí)。
[0010]本發(fā)明還提供了一種非稀土離子激活的黃色熒光粉的制備方法，將所述物質(zhì)A和物質(zhì)B按摩爾比為3?10:2?6混合，在1100-1500°C的高溫及還原氣氛中反應(yīng)2_3小時(shí)，即得黃色熒光粉；所述物質(zhì)A為陽(yáng)離子Ca2+的碳酸鹽或氧化物的一種或兩種任意比例的混合物；當(dāng)為混合物時(shí)，陽(yáng)離子按等價(jià)替代，其摩爾份數(shù)總和按化學(xué)計(jì)量比保持不變；所述物質(zhì) B 為(NH4)2HPO4或(NH4) H2PO4 中的一種。
[0011]本發(fā)明中所述還原氣氛是指碳粒包埋或H2、N2混合氣體形成的還原氣氛，此外，該還原氣氛還包括本領(lǐng)域內(nèi)普通技術(shù)人員可以想到的其他常規(guī)弱還原氣氛，如co、nh3以及其混合氣體在一定溫度下提供的還原氣氛。
[0012]本發(fā)明中高溫固相反應(yīng)溫度優(yōu)選為1200-1500°C，更優(yōu)選為1300°C。
[0013]本發(fā)明提供的制備方法，優(yōu)選地，所述物質(zhì)A為CaCO3,所述物質(zhì)B為(NH4) 2ΗΡ04，所述物質(zhì)A和物質(zhì)B的摩爾比為10:6。
[0014]本發(fā)明提供的熒光粉也可用共沉淀法或溶膠凝膠法得到初產(chǎn)物然后在所述還原氣氛下進(jìn)行高溫固相反應(yīng)得到的固溶體。
[0015]本發(fā)明通過(guò)選擇適宜的非稀土原料、獨(dú)特的配方比例，在還原氣氛下采用高溫固相法一步合成Caltl(PO4)6O,制備了能在特定紫外光激發(fā)下發(fā)出明亮黃光的熒光粉。該熒光粉在沒(méi)有依賴(lài)稀土離子激活的條件實(shí)現(xiàn)了發(fā)黃光的目的，其發(fā)光性能良好，亮度高，重復(fù)性好，成本低廉，安全無(wú)毒，環(huán)境友好，易于工業(yè)化生產(chǎn)及推廣應(yīng)用。本發(fā)明所采用的制備方法工藝簡(jiǎn)單，制備時(shí)間短，操控性好，制備的熒光粉是一種發(fā)光性能良好、安全性能高的熒光材料，具有廣闊的應(yīng)用前景。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1是按照本專(zhuān)利制備出的Caltl (PO4) 60樣品粉末X射線衍射圖，經(jīng)和Caltl (PO4) 60(PDF#89-6495)標(biāo)準(zhǔn)卡對(duì)比，說(shuō)明按照本專(zhuān)利成功制備合成了 Caltl(PO4)6O熒光粉。
[0017]圖2是本發(fā)明實(shí)施例1所制備的熒光粉的激發(fā)和發(fā)射光譜圖，可見(jiàn)激發(fā)主峰在275nm，發(fā)射峰在565nm。
[0018]圖3是本發(fā)明實(shí)施例1所制備的熒光粉樣品在紫外激發(fā)下的發(fā)光及色坐標(biāo)圖，在紫外275nm激發(fā)下，發(fā)出明亮的黃光，色坐標(biāo)為(0.42，0.48)，色溫:3830K。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面實(shí)施例用于進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。
[0020]實(shí)施例1
按如下摩爾比稱(chēng)量原料:CaCO3: (NH4)2HPO4 =10: 6，將各組分按比例混合均勻后，在1300°C碳粒包埋條件下高溫固相反應(yīng)3小時(shí)得到固溶體的熒光粉。
[0021]實(shí)施例2
按如下摩爾比稱(chēng)量原料:CaO: (NH4)2HPO4 =3: 2，將各組分按比例混合均勻后，在1350°C碳粒包埋條件下高溫固相反應(yīng)3小時(shí)得到固溶體的熒光粉。
[0022]實(shí)施例3
按如下摩爾比稱(chēng)量原料:(CaO+ CaCO3): (NH4)2HPO4 = 10: 6 (按Ca2+離子計(jì)算摩爾量)將各組分按比例混合均勻后，在1300°C碳粒包埋條件下高溫固相反應(yīng)2.5小時(shí)得到固溶體的熒光粉，其中CaO和CaCO3的摩爾比為2:3。
[0023]實(shí)施例4
按如下摩爾比稱(chēng)量原料:(CaO+ CaCO3): (NH4)H2PO4 = 3: 2 (按Ca2+離子計(jì)算摩爾量)將各組分按比例混合均勻后，在H2、N2混合氣體形成的還原氣氛下、在1500°C高溫固相反應(yīng)3小時(shí)得到固溶體的熒光粉高溫固相反應(yīng)2.5小時(shí)得到固溶體的熒光粉，其中CaO和CaCO3的摩爾比為2:3。
[0024]實(shí)施例5
按如下摩爾比稱(chēng)量原料:CaCO3: (NH4)H2P04=5.5: 3.5 (按Ca2+離子計(jì)算摩爾量)將各組分按比例混合均勻后，在1100°C碳粒包埋條件下高溫固相反應(yīng)3小時(shí)得到固溶體的熒光粉。
[0025]實(shí)施例6
按如下摩爾比稱(chēng)量原料:CaO: (NH4)H2PO4=1: 6 (按Ca2+離子計(jì)算摩爾量)將各組分按比例混合均勻后，在1200°C碳粒包埋條件下高溫固相反應(yīng)2.5小時(shí)得到固溶體的熒光粉。
[0026]實(shí)施例7本發(fā)明所制備的熒光粉的性能檢測(cè)
以實(shí)施例1制備的熒光粉為例，測(cè)定其X射線衍射圖、激發(fā)和發(fā)射光譜圖以及在紫外激發(fā)下的發(fā)光及色坐標(biāo)圖，其檢測(cè)結(jié)果分別見(jiàn)圖1、圖2和圖3。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種非稀土離子激活的黃色熒光粉，其特征在于，該熒光粉為在還原氣氛下高溫固相反應(yīng)生成的固溶體，所述固溶體由以下摩爾比的物質(zhì)組成:物質(zhì)A3-10 (NH4)2HPO4或(NH4)H2PO42-6 其中物質(zhì)A為陽(yáng)離子Ca2+的碳酸鹽或氧化物的一種或兩種任意比例的混合物；當(dāng)為混合物時(shí)，陽(yáng)離子按等價(jià)替代，其摩爾份數(shù)總和按化學(xué)計(jì)量比保持不變。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非稀土離子激活的黃色熒光粉，其特征在于，所述固溶體由以下摩爾比的物質(zhì)組成:物質(zhì)A10 (NH4)2HPO4或(NH4)H2PO46。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的非稀土離子激活的黃色熒光粉，其特征在于，所述固溶體由以下摩爾比的物質(zhì)組成:CaCO310 (NH4)2HPO46。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非稀土離子激活的黃色熒光粉，其特征在于，所述還原氣氛下高溫固相反應(yīng)是指在1100-1500°C的高溫及還原氣氛中反應(yīng)2-3小時(shí)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非稀土離子激活的黃色熒光粉，其特征在于，所述物質(zhì)A為CaCO3, CaO中的一種或兩者任意比例的混合物。6.一種非稀土離子激活的黃色熒光粉的制備方法，其特征在于，將所述物質(zhì)A和物質(zhì)B按摩爾比為3?10:2?6混合，在1100-1500°C的高溫及還原氣氛中反應(yīng)2_3小時(shí)，即得黃色熒光粉；所述物質(zhì)A為陽(yáng)離子Ca2+的碳酸鹽或氧化物的一種或兩種任意比例的混合物；當(dāng)為混合物時(shí)，陽(yáng)離子按等價(jià)替代，其摩爾份數(shù)總和按化學(xué)計(jì)量比保持不變；所述物質(zhì)B為(NH4) 2ΗΡ04或(NH 4) H2PO4中的一種。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的非稀土離子激活的黃色熒光粉的制備方法，其特征在于，所述還原氣氛是指碳粒包埋或H2、N2混合氣體形成的還原氣氛。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的非稀土離子激活的黃色熒光粉的制備方法，其特征在于，所述物質(zhì)A為CaC03、CaO中的一種或兩者任意比例的混合物。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的非稀土離子激活的黃色熒光粉的制備方法，其特征在于，高溫固相反應(yīng)溫度為1300°C。10.根據(jù)權(quán)利要求6、7、8或9所述的非稀土離子激活的黃色熒光粉的制備方法，其特征在于，所述物質(zhì)A為CaCO3,所述物質(zhì)B為(NH4) 2ΗΡ04，所述物質(zhì)A和物質(zhì)B的摩爾比為10: 6。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種非稀土離子激活的黃色熒光粉，在還原氣氛下高溫固相反應(yīng)生成的固溶體，所述固溶體由以下摩爾比的物質(zhì)組成：物質(zhì)A：3~10、(NH4)2HPO4或(NH4)H2PO4：2~6，其中物質(zhì)A為陽(yáng)離子Ca2+的碳酸鹽或氧化物的一種或兩種任意比例的混合物；當(dāng)為混合物時(shí)，陽(yáng)離子按等價(jià)替代，其摩爾份數(shù)總和按化學(xué)計(jì)量比保持不變。同時(shí)，本發(fā)明還提供該熒光粉的制備方法：將各物質(zhì)在1100-1500℃的高溫及還原氣氛中反應(yīng)2-3小時(shí)即得。本發(fā)明方法工藝簡(jiǎn)單，利于產(chǎn)業(yè)化，原材料成本低廉，且不采用稀土離子激活劑，制備的熒光粉在紫外光激發(fā)下就可發(fā)出明亮的黃光，發(fā)光亮度高，具有廣闊的應(yīng)用前景。
【IPC分類(lèi)】C09K11/71
【公開(kāi)號(hào)】CN104927854
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510380425
【發(fā)明人】趙妙
【申請(qǐng)人】華北電力大學(xué)（保定）
【公開(kāi)日】2015年9月23日
【申請(qǐng)日】2015年7月2日