專利名稱：鐿激活的稀土長余輝磷光體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種長余輝磷光體，具體地說涉及一種鐿離子激活的橙色發(fā)射稀土長余輝磷光體。
本發(fā)明還涉及上述磷光體的制備方法。
背景技術(shù)：
稀土長余輝磷光體已見公開報道的激活離子主要有三價鈰離子(Ce3+)、三價鐠離子(Pr3+)、三價銪離子(Eu3+)和二價銪離子(Eu2+)、三價釤離子(Sm3+)和三價銩離子(Tm3+)。如Lindmayer等在專利US5043096中提供的摻二價銪離子的硫化鈣，如Dillo等在《Phys.Status Solidi(a)》1997年第160卷第1期第255頁上報道的摻三價鐠離子的鈦酸鈣，如山家光男等在日文期刊《希土類》1999年第34期第226頁上報道的摻三價鈰離子的Ca2Al2SiO7，如村崎嘉典等在日文期刊《希土類》1999年第35期第41頁上報道的摻三價銪的硫氧化釔，如雷炳富等在《高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報》2003年第24卷第2期208頁和第24卷第5期782頁分別報道的摻三價釤離子和三價銩離子的硫氧化釔等。迄今為止，長余輝磷光體的激活離子尚未涉及到三價鐿離子(Yb3+)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種鐿激活的稀土長余輝磷光體；本發(fā)明的另一目的是提供一種鐿激活的稀土長余輝磷光體的制備方法。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的磷光體組成為Y2O2S∶Yb，Mg，Ti。該磷光體經(jīng)可見光或紫外光照射，具有顯著長余輝發(fā)射特性，可用于公共場所停電時，人群疏散安全出口的顯示、消防通道的標志以及其它若干特定場合的警示等。
本發(fā)明制備上述橙色發(fā)射稀土長余輝磷光體所用原料為氧化釔(Y2O3)和硫磺(S)，摻雜劑為堿式碳酸鎂(Mg(OH)2·4MgCO3·6H2O)和二氧化鈦(TiO2)，助熔劑為碳酸鈉(Na2CO3)，激活劑為氧化鐿(Yb2O3)；活性碳為還原劑。
本發(fā)明的反應(yīng)機理及余輝產(chǎn)生原理
在上述熒光體(Y，Yb)2O2S中加入摻雜劑二價鎂離子和四價鈦離子。作為能量捕獲劑，它們將捕集到的熱能轉(zhuǎn)移給激活離子鐿(Yb3+)。磷光體Y2O2S∶Yb，Mg，Ti經(jīng)可見光照射后，能量緩慢釋放出來，便產(chǎn)生了橙色長余輝發(fā)射。
磷光體的具體制備方法按重量比Y2O3∶S∶Na2CO3＝10∶3∶3，稱取原料。按取代量稱取Yb3+摩爾分數(shù)為0.08-0.02的Yb2O3，稱取Mg2+摩爾分數(shù)為0.02-0.08的Mg(OH)2·4MgCO3·6H2O和Ti4+摩爾分數(shù)為0.01的TiO2。在瑪瑙乳缽中充分研混，裝入底部預(yù)先放有約為所稱取量1/2的硫磺的剛玉坩堝中，壓實，將剩余約1/2稱取量的硫磺均勻地鋪撒在壓實的混合物上面，用剛玉片將坩堝口蓋嚴，然后將其放入到一個較大的氧化鋁坩堝內(nèi)，并在剛玉坩堝周圍放入適量碳棒，其量可埋沒小坩堝，再將大坩堝口用剛玉片蓋嚴，置于高溫爐內(nèi)，加熱到1000-1150℃，恒溫5-6小時。高溫出爐，冷卻至室溫。產(chǎn)物用50-70℃的2-5％熱鹽酸浸泡1.5-2小時。傾出清液后，沉淀用70-90℃的去離子水沖洗至中性，過濾，烘干，得白色粉末。經(jīng)太陽光或紫外光照射后，磷光體呈現(xiàn)出強的橙色余輝發(fā)射。
具體實施例方式
實施例1稱取氧化釔(Y2O3)11.30g，硫磺(S)3.40g，堿式碳酸鎂(Mg(OH)2·4MgCO3·6H2O)0.210g，二氧化鈦(TiO2)0.04g，碳酸鈉(Na2CO3)3.40g，氧化鐿(Yb2O3)0.197g，在瑪瑙乳缽中充分研混后，裝入底部預(yù)先放有1.40g硫磺的剛玉坩堝中，壓實，將剩余量的2.00g硫磺均勻地鋪撒在壓實的混合物上面，用平板剛玉片將坩堝口蓋嚴，然后將其放入到一個較大的氧化鋁坩堝內(nèi)，把適量碳棒放在大坩堝中的剛玉坩堝周圍，使剛玉坩堝下半部埋在碳棒中，用剛玉片蓋嚴大坩堝口，置于高溫爐內(nèi)，加熱到1000℃，恒溫6小時。高溫出爐，冷卻至室溫。產(chǎn)物用約50℃的5％熱鹽酸浸泡2小時。傾出清液后，沉淀用約70℃的去離子水沖洗至中性，過濾，約80℃烘干，得白色粉末。經(jīng)XRD鑒定，產(chǎn)物為硫氧化釔(Y2O2S)，經(jīng)太陽光或紫外光照射，磷光體呈現(xiàn)出強的橙色長余輝發(fā)射。
實施例2稱取氧化釔(Y2O3)11.30g，硫磺(S)3.40g，堿式碳酸鎂(Mg(OH)2·4MgCO3·6H2O)0.11g，二氧化鈦(TiO2)0.04g，碳酸鈉(Na2CO3)3.40g，氧化鐿(Yb2O3)0.394g，在瑪瑙乳缽中充分研混后，裝入底部預(yù)先放有1.40g硫磺的剛玉坩堝中，壓實，將剩余量的2.00g硫磺均勻地鋪撒在壓實的混合物上面，用平板剛玉片將坩堝口蓋嚴，然后將其放入到一個較大的氧化鋁坩堝內(nèi)，把適量碳棒放在大坩堝中的剛玉坩堝周圍，使剛玉坩堝下半部埋在碳棒中，用剛玉片蓋嚴大坩堝口，置于高溫爐內(nèi)，加熱到1050℃，恒溫6小時。高溫出爐，冷卻至室溫。產(chǎn)物用約50℃的5％熱鹽酸浸泡2小時。傾出清液后，沉淀用約70℃的去離子水沖洗至中性，過濾，約80℃烘干，得白色粉末。經(jīng)XRD鑒定，產(chǎn)物為硫氧化釔(Y2O2S)，經(jīng)太陽光或紫外光照射，磷光體呈現(xiàn)出強的橙色長余輝發(fā)射。
實施例3稱取氧化釔(Y2O3)11.30g，硫磺(S)3.40g，堿式碳酸鎂(Mg(OH)2·4MgCO3·6H2O)0.32g，二氧化鈦(TiO2)0.04g，碳酸鈉(Na2CO3)3.40g，氧化鐿(Yb2O3)0.591g，在瑪瑙乳缽中充分研混后，裝入底部預(yù)先放有1.40g硫磺的剛玉坩堝中，壓實，將剩余量的2.00g硫磺均勻地鋪撒在壓實的混合物上面，用平板剛玉片將坩堝口蓋嚴，然后將其放入到一個較大的氧化鋁坩堝內(nèi)，把適量碳棒放在大坩堝中的剛玉坩堝周圍，使剛玉坩堝下半部埋在碳棒中，用剛玉片蓋嚴大坩堝口，置于高溫爐內(nèi)，加熱到1150℃，恒溫6小時。高溫出爐，冷卻至室溫。產(chǎn)物用約50℃的5％熱鹽酸浸泡2小時。傾出清液后，沉淀用約70℃的去離子水沖洗至中性，過濾，約80℃烘干，得白色粉末。經(jīng)XRD鑒定，產(chǎn)物為硫氧化釔(Y2O2S)，經(jīng)太陽光或紫外光照射，磷光體呈現(xiàn)出強的橙色長余輝發(fā)射。
實施例4稱取氧化釔(Y2O3)11.30g，硫磺(S)3.40g，堿式碳酸鎂(Mg(OH)2·4MgCO3·6H2O)0.42g，二氧化鈦(TiO2)0.04g，碳酸鈉(Na2CO3)3.40g，氧化鐿(Yb2O3)0.788g。在瑪瑙乳缽中充分研混后，裝入底部預(yù)先放有1.40g硫磺的剛玉坩堝中，壓實，將剩余的2.00g硫磺均勻地鋪撒在壓實的混合物上面，用平板剛玉片將坩堝口蓋嚴，然后將其放入到一個較大的氧化鋁坩堝內(nèi)，把適量碳棒放在大坩堝中的剛玉坩堝周圍，使剛玉坩堝下半部埋在碳棒中，用剛玉片蓋嚴大坩堝口，置于高溫爐內(nèi)，加熱到1200℃，恒溫5h。高溫出爐，冷卻至室溫。產(chǎn)物用約70℃的2％熱鹽酸浸泡1.5h。傾出清液后，沉淀用約90℃的去離子水沖洗至中性，過濾，約80℃烘干，得白色粉末。經(jīng)XRD鑒定，產(chǎn)物為硫氧化釔(Y2O2S)，經(jīng)太陽光或紫外光照射，磷光體呈現(xiàn)出強的橙色長余輝發(fā)射。
實施例5稱取氧化釔(Y2O3)11.30g，硫磺(S)3.40g，堿式碳酸鎂(Mg(OH)2·4MgCO3·6H2O)0.21g，二氧化鈦(TiO2)0.04g，碳酸鈉(Na2CO3)3.40g，氧化鐿(Yb2O3)0.394g，在瑪瑙乳缽中充分研混后，裝入底部預(yù)先放有1.40g硫磺的剛玉坩堝中，壓實，將剩余量的2.00g硫磺均勻地鋪撒在壓實的混合物上面，用平板剛玉片將坩堝口蓋嚴，然后將其放入到一個較大的氧化鋁坩堝內(nèi)，把適量碳棒放在大坩堝中的剛玉坩堝周圍，使剛玉坩堝下半部埋在碳棒中，用剛玉片蓋嚴大坩堝口，置于高溫爐內(nèi)，加熱到1150℃，恒溫5.5小時。高溫出爐，冷卻至室溫。產(chǎn)物用約60℃的5％熱鹽酸浸泡2小時。傾出清液后，沉淀用約80℃的去離子水沖洗至中性，過濾，約80℃烘干，得白色粉末。經(jīng)XRD鑒定，產(chǎn)物為硫氧化釔(Y2O2S)，經(jīng)太陽光或紫外光照射，磷光體呈現(xiàn)出強的橙色長余輝發(fā)射。
權(quán)利要求
1.一種鐿激活的稀土長余輝磷光體，其組成為Y2O2S∶Yb，Mg，Ti。
2.一種鐿激活的稀土長余輝磷光體的制備方法，用氧化釔和硫磺作基質(zhì)原料，碳酸鈉作助熔劑，其重量比為Y2O3∶S∶Na2CO3＝10∶3∶3，激活劑鐿離子摻雜量為0.02-0.08摩爾分數(shù)，摻雜劑鎂離子的摩爾分數(shù)為0.08-0.02，鈦離子為0.01摩爾分數(shù)，充分研混后裝入底部放有硫磺的剛玉坩堝中，在混合物表面上放硫磺覆蓋，將坩堝口蓋嚴；在碳還原氣氛中1000-1150℃下灼燒5-6小時，高溫出爐，冷卻至室溫，熱鹽酸浸泡1.5-2小時，熱水洗滌至中性，過濾，烘干得白色粉末。
3.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述基質(zhì)為硫氧化釔，分子式為Y2O2S。
4.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述激活劑為稀土氧化鐿，分子式為Yb2O3。
5.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述摻雜劑鎂離子選自堿式碳酸鎂，分子式為Mg(OH)2·4MgCO3·6H2O。
6.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述摻雜劑鈦離子選自二氧化鈦，分子式為TiO2。
7.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述還原氣氛是在下列反應(yīng)過程中產(chǎn)生的將裝有混合物的剛玉坩堝放入到一個較大的氧化鋁坩堝中，在大坩堝中放入碳棒，將剛玉坩堝下半部分埋在碳棒中，氧化鋁坩堝口用剛玉片蓋嚴，置于高溫爐內(nèi)。
8.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述熱鹽酸浸泡是用50-70℃的2-5％熱鹽酸。
9.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述熱水洗滌是用70-90℃去離子水。
全文摘要
一種鐿離子激活的橙色發(fā)射稀土長余輝磷光體，其組成為Y
文檔編號C09K11/77GK1493648SQ0313830
公開日2004年5月5日 申請日期2003年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月23日
發(fā)明者石春山, 雷炳富, 唐功本, 葉澤人, 劉應(yīng)亮 申請人:中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所