專利名稱：Eu³⁺和Ce³⁺共摻氧化鑭釔閃爍透明陶瓷材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種Eu3+和Ce3+共摻的氧化鑭釔閃爍透明陶瓷材料的制備方法，屬于特種陶瓷制造エ藝技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
無(wú)機(jī)閃爍材料被廣泛的應(yīng)用于核醫(yī)學(xué)(X-CT、PET),高能物理，核物理，核天文學(xué)，材料無(wú)損探傷，安全檢查，地質(zhì)探測(cè)等領(lǐng)域。Eu3+閃爍體由于其能級(jí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，發(fā)光效率高，衰減時(shí)間短，余輝短，和光探測(cè)器有較好的光譜匹配以及優(yōu)異的化學(xué)和熱穩(wěn)定性等特點(diǎn)，得 到了廣泛的應(yīng)用。尤其是其光輸出遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于BGO閃爍晶體。目前應(yīng)用比較廣泛的無(wú)機(jī)閃爍材料是稀土離子摻雜的晶體材料，但是晶體生長(zhǎng)周期長(zhǎng)，且利用率不高，與晶體相比，透明陶瓷具有摻雜濃度高，摻雜均勻性好，燒結(jié)溫度低，周期短，成本低，質(zhì)量可控性強(qiáng)，尺寸大，形狀自由度大等優(yōu)點(diǎn)。因此透明陶瓷閃爍材料引起了廣泛的關(guān)注。Y2O3屬立方晶系，無(wú)雙折射現(xiàn)象，熱導(dǎo)率高，為釔鋁石榴石(YAG)的兩倍多，是ー種優(yōu)良的固體閃爍基質(zhì)材料。因此，EikY2O3被廣泛的用在陰極射線管，等離子體顯示，三基色熒光燈以及場(chǎng)發(fā)射顯示器等領(lǐng)域。但是由于Y2O3的熔點(diǎn)高達(dá)2430 V，且在2280 V附近會(huì)發(fā)生立方相向六方相的多晶轉(zhuǎn)變，因而難以生長(zhǎng)出大尺寸和高光學(xué)質(zhì)量的Y2O3單晶。隨著陶瓷制備技術(shù)及納米制粉技術(shù)的發(fā)展，Y2O3透明陶瓷的燒結(jié)溫度可降低為1700°C左右。此外，由于La2O3的加入，可以加速氣孔的排除，降低透明陶瓷燒結(jié)溫度并且有效抑制陶瓷晶粒過(guò)分長(zhǎng)大，因此Eu3+摻雜的氧化鑭釔透明陶瓷是ー種性能優(yōu)良的閃爍材料。此外，與其他鑭系離子相比，由于軌道自旋以及4f_5d的能級(jí)轉(zhuǎn)變，Ce3+的熒光輸出更加高效。所以Ce3+-Re(其他鑭系離子)共摻的材料得到廣泛的研究，尤其在Ce3+-Eu3+共摻的YAG中，Eu3+的光輸出明顯增強(qiáng)。由于在Y2O3基質(zhì)中，Ce3+的4f_5d的發(fā)射波長(zhǎng)與Eu3+的7F2 — 5D2,5D3吸收波長(zhǎng)存在明顯的重疊，Ce3+與Eu3+之間的有效的能量轉(zhuǎn)移能明顯提高紅光發(fā)射強(qiáng)度。因此，Eu3+和Ce3+共摻氧化鑭釔透明陶瓷材料在閃爍體領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于采用國(guó)產(chǎn)高純Y2O3, Eu2O3, CeO2, La2O3納米粉為原料，采用傳統(tǒng)陶瓷制備エ藝，制定合適的燒結(jié)溫度，最后在較低的溫度條件下，采用固相燒結(jié)法制備了Ce3+-Eu3+共摻的氧化鑭釔透明陶瓷材料。本發(fā)明ー種Ce3+-Eu3+共摻的氧化鑭釔閃爍透明陶瓷材料的制備方法，其特征在于其具有以下的エ藝過(guò)程和步驟
a.采用高純99. 99% Υ203，99· 999ffiu203，99· 99%Ce02 和 99. 99% La2O3 為原料，四者的摩爾比按化學(xué)式(Ce0.001Eu0.01Y0.889La0.ェ)203進(jìn)行稱量配料；
b.將按上述配方配制好的Y2O3,Eu2O3, CeO2, La2O3混合粉料放入球磨罐中進(jìn)行球磨，球料比為2:1，溶劑こ醇與粉體的質(zhì)量比為4:1，球磨罐轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)/分，球磨時(shí)間為5h ；C.將球磨好的粉體在烘箱內(nèi)烘干，然后將混合粉體在馬弗爐中進(jìn)行煅燒，1200°c保溫IOh,自然冷卻，得到(CeacicilEuci.よ.889LaQ. J2O3 粉體；
d.再次將粉體放入球磨罐中進(jìn)行球磨，球料比為2:1，溶劑こ醇與粉體的質(zhì)量比為4:1，球磨罐轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)/分，球磨時(shí)間為5h ；
e.將球磨好的粉體在烘箱內(nèi)烘干，將粉料進(jìn)行造粒，過(guò)40目篩；
f.將造粒后的粉料干壓成型，隨后在200MP冷等靜壓下壓成片狀試樣；
g.將上述試樣放在放在真空爐中，常壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度范圍1600-1700°C，燒結(jié)時(shí)間40-45個(gè)小時(shí)最終得到致密的(CeacicilEuacilYa 889Laa J 203陶瓷。



圖I為本發(fā)明中(CeacicilEuacilYa889Laai) 203透明陶瓷的激發(fā)光譜。圖2為本發(fā)明中(CeacicilEuacilYa889Laai) 203透明陶瓷的熒光光譜。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)將本發(fā)明的具體實(shí)施例敘述于后。本發(fā)明是ー種Ce3+-Eu3+共摻的氧化鑭釔閃爍透明陶瓷材料的制備方法，其特征在于其具有以下的エ藝過(guò)程和步驟
c.采用高純99. 99% Υ203，99· 999ffiu203，99· 99%Ce02 和 99. 99% La2O3 為原料，四者的摩爾比按化學(xué)式(Ce0.001Eu0.01Y0.889La0.ェ)203進(jìn)行稱量配料；
d.將按上述配方配制好的Y2O3,Eu2O3, CeO2, La2O3混合粉料放入球磨罐中進(jìn)行球磨，球料比為2:1，溶劑こ醇與粉體的質(zhì)量比為4:1，球磨罐轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)/分，球磨時(shí)間為5h ；
c.將球磨好的粉體在烘箱內(nèi)烘干，然后將混合粉體在馬弗爐中進(jìn)行煅燒，1200°C保溫IOh,自然冷卻，得到(CeacicilEuci.よ.889LaQ. J2O3 粉體；
d.再次將粉體放入球磨罐中進(jìn)行球磨，球料比為2:1，溶劑こ醇與粉體的質(zhì)量比為4:1，球磨罐轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)/分，球磨時(shí)間為5h ；
e.將球磨好的粉體在烘箱內(nèi)烘干，將粉料進(jìn)行造粒，過(guò)40目篩；
f.將造粒后的粉料干壓成型，隨后在200MP冷等靜壓下壓成片狀試樣；
g.將上述試樣放在放在真空爐中，常壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度范圍1630-1650°C，燒結(jié)時(shí)間40-45個(gè)小時(shí)最終得到致密的(CeacicilEuacilYa 889Laa J 203陶瓷。由上述實(shí)例制備了致密的(Cetl.001Eu0.01Y0.889La0.i) 203透明陶瓷，具有良好的光學(xué)性能。本發(fā)明的材料制備エ藝簡(jiǎn)單，制造成本低，有利于實(shí)現(xiàn)エ業(yè)規(guī)?；a(chǎn)。透明陶瓷樣品的激發(fā)譜和熒光光譜通過(guò)分光光度計(jì)(FP-6300，JASCO, Japan)檢測(cè)。如圖I所示，在空氣退火處理以后，400 nm, 466 nm和535 nm處的激發(fā)帶是由于Eu3+的f層電子從基態(tài)7Ftl能級(jí)分別躍遷到5L6, 5D2, 5D1引起的，260 nm處的激發(fā)帶可能是由Eu3+-02_電荷轉(zhuǎn)移引起的。當(dāng)氫氣退火處理以后，由于Eu3+變?yōu)镋u2+，因此400 nm, 466 nm和535 nm處的激發(fā)帶消失，同時(shí)由于Ce3+的増加，260 nm處的激發(fā)帶的強(qiáng)度增加。由圖2可知，580nm到650nm的熒光發(fā)射峰組是由Eu3+的激發(fā)態(tài)能級(jí)5Dtl到基態(tài)能級(jí)7も(J= 0，I, 2，3)的電子躍遷得到的。氫氣退火處理以后，由于Ce3+的増加，613nm處的紅光發(fā)射強(qiáng)度顯著增加，Ce3+與Eu3+之間有效的能量轉(zhuǎn)移提高了 Eu3+的閃爍發(fā)光強(qiáng)度。因此，Eu3+和Ce3+共摻氧化鑭釔透明陶瓷材料在閃爍體領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前 景。
權(quán)利要求
1.ー種Eu3+和Ce3+共摻的氧化鑭釔閃爍透明陶瓷材料的制備方法，其特征在于其具有以下的エ藝過(guò)程和步驟 采用高純 99. 99% Y2O3,99. 99%Eu203,99. 99%Ce02 和 99. 99% La2O3 為原料，四者的摩爾比按化學(xué)式(Ce0.001Eu0.01Y0.889La0.丄)203進(jìn)行稱量配料； 將按上述配方配制好的Y2O3, Eu2O3, CeO2, La2O3混合粉料放入球磨罐中進(jìn)行球磨，球料比為2:1，溶劑こ醇與粉體的質(zhì)量比為4:1，球磨罐轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)/分，球磨時(shí)間為5h ； c.將球磨好的粉體在烘箱內(nèi)烘干，然后將混合粉體在馬弗爐中進(jìn)行煅燒，1200°C保溫IOh,自然冷卻，得到(CeacicilEuci.よ.889LaQ. J2O3 粉體； d.再次將粉體放入球磨罐中進(jìn)行球磨,球料比為2:1，溶劑こ醇與粉體的質(zhì)量比為4:1，球磨罐轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)/分，球磨時(shí)間為5h ； e.將球磨好的粉體在烘箱內(nèi)烘干，將粉料進(jìn)行造粒，過(guò)40目篩； f.將造粒后的粉料干壓成型，隨后在200MP冷等靜壓下壓成片狀試樣； g.將上述試樣放在放在真空爐中，常壓燒結(jié)，燒結(jié)溫度范圍1600-1700°C，燒結(jié)時(shí)間40-45個(gè)小時(shí)最終得到致密的(CeacicilEuacilYa 889Laai) 203陶瓷。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種Eu3+和Ce3+共摻的氧化鑭釔閃爍透明陶瓷材料的制備方法，屬特種陶瓷制造工藝技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明采用高純Y2O3，Eu2O3，CeO2，La2O3粉體為原料，采用傳統(tǒng)陶瓷制備工藝在較低的溫度條件下，通過(guò)合適的燒結(jié)制度，固相燒結(jié)法制備了Ce3+-Eu3+共摻的氧化鑭釔閃爍透明陶瓷材料。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)定，通過(guò)氫氣退火后，該閃爍陶瓷的紅色熒光光強(qiáng)度顯著增強(qiáng)。因此，Eu3+和Ce3+共摻氧化鑭釔透明陶瓷材料在閃爍材料領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C04B35/622GK102674838SQ20121014050
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月9日
發(fā)明者張浩佳, 李韞含, 楊秋紅, 王永剛, 陸神洲, 黃棟棟 申請(qǐng)人:上海大學(xué)