專(zhuān)利名稱(chēng)：稀土鋁硅酸鹽基質(zhì)熒光材料及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種紫外激發(fā)的稀土銪離子摻雜的鋁硅酸鹽基質(zhì)熒光粉材料及其制備方法，屬于發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
紫外光激發(fā)下的摻稀土離子鋁硅酸鹽材料在照明顯示技術(shù)中可以得到應(yīng)用。對(duì)具有鈣黃長(zhǎng)石結(jié)構(gòu)的M2Al2SiO7(M＝Ca，Sr，Ba)的鋁硅酸鹽基質(zhì)，具有成本低廉，并且具有硅氧四面體構(gòu)成的架狀結(jié)構(gòu)，化學(xué)穩(wěn)定性和耐紫外輻射穩(wěn)定性高的優(yōu)點(diǎn)；在稀土離子激活下，容易獲得優(yōu)良性能的發(fā)光性質(zhì)。
由于M2Al2SiO7(M＝Ca，Sr，Ba)的鋁硅酸鹽基質(zhì)成分復(fù)雜，采用傳統(tǒng)固相合成法不容易使成分均勻，在制備上述體系時(shí)存在很大局限性。特別是作為激活的稀土離子摻入數(shù)量少，采用能夠精確控制成分的溶膠凝膠法是一個(gè)重要的技術(shù)手段。在溶膠凝膠方法中，M2Al2SiO7(M＝Ca，Sr，Ba)的鋁硅酸鹽基質(zhì)的主成分的Al和Si，需要采用恰當(dāng)?shù)脑稀＠?，采用醇鹽鋁作為鋁源和采用正硅酸乙脂作為硅源的方法制備相應(yīng)溶膠的方法，不僅在成本和污染存在局限性，而且受控水解過(guò)程不容易精確控制成分。因此，需要采用合理的Al源和Si源，使成分容易精確改變，以制備M2Al2SiO7:Eu2+，(M＝Ca，Sr，Ba)熒光粉材料。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種稀土銪離子摻雜的鋁硅酸鹽基質(zhì)熒光粉材料及其制備方法。
本發(fā)明公開(kāi)了一種稀土鋁硅酸鹽基質(zhì)熒光材料，其特征在于化學(xué)式為M2-xAl2SiO7:xEu2+，式中M代表Ca，Sr，Ba中的一種元素，Eu以二價(jià)離子形式存在，x為原子摩爾數(shù)，數(shù)值范圍為0.01≤x≤0.1。
本發(fā)明還公開(kāi)了上述的稀土鋁硅酸鹽基質(zhì)熒光材料的制備方法，其特征在于熒光粉采用溶膠凝膠方法制備，Al源和Si源分別采用納米擬薄水鋁石和納米二氧化硅；即，先制備含納米擬薄水鋁石顆粒的氧化鋁溶膠，Si以納米SiO2的形式加入，其它組分分別以硝酸鹽形式加入，經(jīng)機(jī)械攪拌，形成復(fù)合溶膠；復(fù)合溶膠用噴霧造粒后進(jìn)行高溫?zé)桑玫戒B離子摻雜的鋁硅酸鹽基質(zhì)熒光粉材料。
本發(fā)明的特點(diǎn)是，M2Al2SiO7:Eu2+，(M＝Ca，Sr，Ba)熒光粉材料能夠吸收紫外光峰值波長(zhǎng)在326nm附近，發(fā)射光譜峰值波長(zhǎng)位于500nm，為藍(lán)鋁可見(jiàn)光；采用以擬薄水鋁石為Al源的氧化鋁溶膠，分散納米二氧化硅，形成鋁硅復(fù)合溶膠，替代鋁醇鹽和正硅酸乙脂原料；熒光粉疏松，顆粒大小為5微米，不需球磨后處理。該熒光粉可用于顯示或發(fā)光器件。

圖1是成分為Sr2-xAl2SiO7:xEu2+(x＝0.01，0.02，0.04，0.06，0.08)的5個(gè)熒光粉產(chǎn)品的X射線(xiàn)衍射分析圖譜；圖2是成分為Sr1.98-aBaaAl2SiO7:0.02Eu2+(a＝0.1，0.2，0.4)的3個(gè)熒光粉產(chǎn)品的激發(fā)-發(fā)射光譜圖。
圖3是成分為Sr1.08Ba0.9Al2SiO7:0.07Eu2+的熒光粉產(chǎn)品的粒度分布圖。
以下將結(jié)合本發(fā)明的實(shí)施例參照附圖進(jìn)行詳細(xì)敘述。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的銪離子摻雜的稀土鋁硅酸鹽基質(zhì)熒光粉材料，按照化學(xué)式M2-xAl2SiO7:xEu2+進(jìn)行配制，其中堿土金屬M(fèi)＝Ca，Sr，Ba，x為二價(jià)稀土銪離子的原子摩爾數(shù)，數(shù)值范圍為0.01≤x≤0.1。主要步驟包括復(fù)合溶膠的制備，干凝膠顆粒的高溫?zé)蓭讉€(gè)步驟。其中1)氧化鋁溶膠按照質(zhì)量比氧化鋁∶水＝3-5∶97-95的比例，把純度為95％的擬薄水鋁石與蒸餾水混合，在機(jī)械攪拌情況下，用濃度為30％的硝酸水溶液滴定到pH＝1-3，即得到氧化鋁溶膠。
2)復(fù)合溶膠的制備按照原子比Al∶Si＝2∶1的固定比例，Si以SiO2的形式加入到氧化鋁溶膠，SiO2的大小為40-80nm；Ca，Sr，Ba以硝酸鹽的形式按照化學(xué)式計(jì)量比，加入到氧化鋁溶膠中；Eu以硝酸銪的形式加入到氧化鋁溶膠中，數(shù)量范圍為原子摩爾數(shù)0.01≤x≤0.1；上述復(fù)合溶膠采用機(jī)械攪拌3-5小時(shí)，繼續(xù)用硝酸水溶液調(diào)整到pH＝1-3，得到?jīng)]有沉淀的稀土復(fù)合溶膠。
3)干凝膠顆粒的高溫?zé)缮鲜鱿⊥翉?fù)合溶膠在商業(yè)噴霧干燥機(jī)上進(jìn)行霧化造粒，得到干凝膠顆粒。壓縮空氣溫度為110℃-130℃，干燥空氣量130m3/h-150m3/h，物料流1.3L/h-1.5L/h條件制備干凝膠顆粒；高溫?zé)傻臏囟葹?200℃-1400℃，在N2+5％H2混合氣體中燒成3小時(shí)-5小時(shí)。
下面的實(shí)例是為了進(jìn)一步闡明本發(fā)明的工藝過(guò)程特征而非限制本發(fā)明。
實(shí)例1按照質(zhì)量比氧化鋁∶水＝3∶97的比例，把純度為95％的擬薄水鋁石與蒸餾水混合，在機(jī)械攪拌情況下，用濃度為30％的硝酸水溶液滴定到pH＝1-3，即得到氧化鋁溶膠；按照原子比Al∶Si＝2∶1的固定比例，把大小為40nm的SiO2顆粒形式加入到氧化鋁溶膠中；把氧化鋁溶膠均分成5份，稀土離子Eu以硝酸銪的形式加入到氧化鋁溶膠中，加入的數(shù)量按原子摩爾數(shù)取5個(gè)數(shù)值，即x＝0.01，0.02，0.04，0.06，0.08；Sr以硝酸鍶的形式加入到氧化鋁溶膠，加入的數(shù)量按照提供的化學(xué)式Sr2-xAl2SiO7計(jì)量，機(jī)械攪拌3小時(shí)，得到復(fù)合溶膠；復(fù)合溶膠設(shè)置霧化參數(shù)為壓縮空氣溫度為110℃，干燥空氣量130m3/h，物料流1.3L/h，得到干凝膠顆粒；在水平管式爐內(nèi)通入流量為2L/h的N2+5％H2(體積比)混合氣體，在1200℃下燒成3小時(shí)后，即得到含5個(gè)不同稀土離子濃度的5個(gè)熒光粉產(chǎn)品。圖1是5個(gè)Sr2-xAl2SiO7:xEu2+(x＝0.01，0.02，0.04，0.06，0.08)熒光粉產(chǎn)品的X射線(xiàn)衍射分析圖譜。
實(shí)例2按照質(zhì)量比氧化鋁∶水＝4∶96的比例，把純度為95％的擬薄水鋁石與蒸餾水混合，在機(jī)械攪拌情況下，用濃度為30％的硝酸水溶液滴定到pH＝1-3，即得到氧化鋁溶膠；按照原子比Al∶Si＝2∶1的固定比例，把大小為60nm的SiO2顆粒形式加入到氧化鋁溶膠中；稀土離子Eu以硝酸銪的形式加入到氧化鋁溶膠中，加入的數(shù)量按原子摩爾數(shù)取x＝0.02；把前面的氧化鋁溶膠均分成3份，Sr和Ba分別以硝酸鍶和硝酸鋇的形式加入到氧化鋁溶膠，加入的數(shù)量按照提供的化學(xué)式Sr1.98-aBaaAl2SiO7計(jì)量，其中a＝0.1，0.2，0.4；機(jī)械攪拌4小時(shí)，得到復(fù)合溶膠；復(fù)合溶膠設(shè)置霧化參數(shù)為壓縮空氣溫度為120℃，干燥空氣量140m3/h，物料流1.4L/h，得到干凝膠顆粒；在水平管式爐內(nèi)通入流量為2L/h的N2+5％H2(體積比)混合氣體，在1300℃下燒成4小時(shí)后，即得到3個(gè)熒光粉產(chǎn)品。圖2是成分為Sr1.98-aBaaAl2SiO7:0.02Eu2+(a＝0.1，0.2，0.4)的3個(gè)熒光粉產(chǎn)品的激發(fā)-發(fā)射光譜圖。
實(shí)例3按照質(zhì)量比氧化鋁∶水＝5∶95的比例，把純度為95％的擬薄水鋁石與蒸餾水混合，在機(jī)械攪拌情況下，用濃度為30％的硝酸水溶液滴定到pH＝1-3，即得到氧化鋁溶膠；按照原子比Al∶Si＝2∶1的固定比例，把大小為80nm的SiO2顆粒形式加入到氧化鋁溶膠中；稀土離子Eu以硝酸銪的形式加入到氧化鋁溶膠中，加入的數(shù)量按原子摩爾數(shù)取x＝0.07；Sr和Ba分別以硝酸鍶和硝酸鋇的形式加入到氧化鋁溶膠，加入的數(shù)量按照提供的化學(xué)式Sr1.13-aBaaAl2SiO7計(jì)量，其中a＝0.9；機(jī)械攪拌5小時(shí)，得到復(fù)合溶膠；復(fù)合溶膠設(shè)置霧化參數(shù)為壓縮空氣溫度為130℃，干燥空氣量150m3/h，物料流1.5L/h，得到干凝膠顆粒；在水平管式爐內(nèi)通入流量為2L/h的N2+5％H2(體積比)混合氣體，在1400℃下燒成5小時(shí)后，即得到3個(gè)熒光粉產(chǎn)品。圖3是成分為Sr1.08Ba0.9Al2SiO7:0.07Eu2+的熒光粉產(chǎn)品的粒度分布圖。
權(quán)利要求
1.一種稀土鋁硅酸鹽基質(zhì)熒光材料，其特征在于化學(xué)式為M2-xAl2SiO7:xEu2+，式中M代表Ca，Sr，Ba中的一種元素，Eu以二價(jià)離子形式存在，x為原子摩爾數(shù)，數(shù)值范圍為0.01≤x≤0.1。
2.一種權(quán)利要求1所述的稀土鋁硅酸鹽基質(zhì)熒光材料的制備方法，其特征在于熒光粉采用溶膠凝膠方法制備，Al源和Si源分別采用納米擬薄水鋁石和納米二氧化硅；即，先制備含納米擬薄水鋁石顆粒的氧化鋁溶膠，Si以納米SiO2的形式加入，其它組分分別以硝酸鹽形式加入，經(jīng)機(jī)械攪拌，形成復(fù)合溶膠；復(fù)合溶膠用噴霧造粒后進(jìn)行高溫?zé)?，得到銪離子摻雜的鋁硅酸鹽基質(zhì)熒光粉材料。
3.按照權(quán)利要求2所述的稀土鋁硅酸鹽基質(zhì)熒光材料的制備方法，其特征在于氧化鋁溶膠按照質(zhì)量比氧化鋁∶水＝3-5∶97-95的比例，把純度為95％的擬薄水鋁石與蒸餾水混合，在機(jī)械攪拌情況下，用濃度為30％的硝酸水溶液滴定到pH＝1-3，即得到氧化鋁溶膠。
4.按照權(quán)利要求2所述的稀土鋁硅酸鹽基質(zhì)熒光材料的制備方法，其特征在于所說(shuō)的復(fù)合溶膠的制備按照原子比Al∶Si＝2∶1的固定比例，Si以SiO2的形式加入到氧化鋁溶膠，SiO2的大小為40-80nm；Ca，Sr，Ba以硝酸鹽的形式按照化學(xué)式計(jì)量比，加入到氧化鋁溶膠中；Eu以硝酸銪的形式加入到氧化鋁溶膠中，數(shù)量范圍為原子摩爾數(shù)0.01≤x≤0.1；上述復(fù)合溶膠采用機(jī)械攪拌3-5小時(shí)，繼續(xù)用硝酸水溶液調(diào)整到pH＝1-3，得到?jīng)]有沉淀的稀土復(fù)合溶膠。
5.按照權(quán)利要求2所述的稀土鋁硅酸鹽基質(zhì)熒光材料的制備方法，其特征在于所說(shuō)的噴霧造粒是在壓縮空氣溫度為110℃-130℃，干燥空氣量130m3/h-150m3/h，物料流1.3L/h-1.5L/h條件制備干凝膠顆粒；高溫?zé)傻臏囟葹?200℃-1400℃，在N2+5％H2混合氣體中燒成3小時(shí)-5小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種紫外光激發(fā)的稀土銪離子摻雜的鋁硅酸鹽基質(zhì)熒光粉材料及制備方法，屬于發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域。熒光粉材料的基質(zhì)具有鈣黃長(zhǎng)石結(jié)構(gòu)，化學(xué)式為M
文檔編號(hào)C09K11/77GK1995276SQ200610130338
公開(kāi)日2007年7月11日 申請(qǐng)日期2006年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月18日
發(fā)明者王達(dá)健 申請(qǐng)人:天津理工大學(xué)