專利名稱：一種藍色發(fā)光材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種藍色發(fā)光材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
三基色節(jié)能燈是目前應(yīng)用最廣泛的照明設(shè)備，其原理是利用汞蒸氣放電產(chǎn)生254 nm的紫外光以及少量的185 nm真空紫外光，激發(fā)燈內(nèi)的熒光粉從而達到照明的目的。 1974年，由荷蘭科學(xué)家首次合成了藍色發(fā)光材料鋁酸鎂鋇、綠色發(fā)光材料鋁酸鎂鈰以及紅色發(fā)光材料氧化釔，制成三基色節(jié)能燈。與傳統(tǒng)的熒光燈比，三基色節(jié)能燈具有流明效率高，顯色性好，使用壽命長等優(yōu)點。等離子體平板顯示器(PDP)是利用稀有氣體放電激發(fā)熒光粉發(fā)光顯示的器件。PDP 器件廣泛采用的氙(Xe)基稀有氣體混合氣體等離子體產(chǎn)生的真空紫外(VUV)光，主要在 147納米(nm)和172納米(nm)作為激發(fā)源，激發(fā)熒光粉發(fā)光。三基色節(jié)能燈與等離子體平板顯示器(PDP)所用的藍色熒光粉主要是 BaMgAl10O17 =Eu2+ (BAM),但BAM存在著穩(wěn)定性較差以及真空紫外光激發(fā)下發(fā)光效率和流明效率較低的問題。在長時間工作下，BAM粉體發(fā)光量子效率大幅度降低，同時發(fā)射光譜也有所偏移，影響照明和顯示效果。本發(fā)明的稀土藍色發(fā)光材料合成簡單，穩(wěn)定性好，發(fā)光亮度高，尤其是在254 nm光激發(fā)下，其最佳發(fā)光強度約為BaMgAlltlO17 :Eu2+ (BAM)的1. 1倍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種在紫外光激發(fā)下發(fā)光較強的藍色發(fā)光材料。本發(fā)明的另一個目的是提供上述發(fā)光材料的制備方法。本發(fā)明的藍色發(fā)光材料，其化學(xué)組成表示式為 Ba1^xEuxCa2MgSi2O8 (簡稱為 BCMS0)
其中，χ為激活離子Eu2+相對堿土金屬離子Ba占的摩爾百分比系數(shù)，取值范圍
0. 001 ^ X ^ 0. 1.
本發(fā)明所選的基質(zhì)材料為BaCa2MgSi208。發(fā)光中心為二價稀土銪離子。在紫外光激發(fā)下，二價稀土銪離子Eu2+在基質(zhì)中發(fā)藍光。上述發(fā)光材料的制備方法包括如下步驟按照上述熒光粉的化學(xué)組成表示式準確稱取原料，充分研磨混合均勻；然后將混合物料于氫氣和氮氣混合氣體中焙燒，自然冷卻到室溫；最后所得產(chǎn)物取出研磨即得到最終產(chǎn)品。在上述制備方法中，所述氫氣和氮氣體積比為1 :3。在上述制備方法中，所述的原料為稀土氧化物、稀土草酸鹽、稀土碳酸鹽、稀土硝酸鹽中的一種或多種的混合物；堿土金屬碳酸鹽、堿土金屬硝酸鹽的一種或多種的混合物； 氧化鎂、堿式碳酸鎂、氫氧化鎂，硝酸鎂的一種或多種的混合物；二氧化硅，氯化銨。
在上述制備方法中，所述燒結(jié)溫度為1100-1200度；煅燒時間為4小時。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果本發(fā)明的發(fā)光材料與現(xiàn)有熒光粉 BaMgAl10O17 (BAM)相比在254 nm光激發(fā)下發(fā)光較強，約為目前商用熒光粉BaMgAlltlO17 (BAM)的110%，同時，該熒光粉在真空紫外光(147 nm、172 nm)激發(fā)下也有較好的發(fā)光性質(zhì)。本發(fā)明的發(fā)光材料采用傳統(tǒng)的高溫固相法合成，制備工藝簡單，易于操作，設(shè)備易得，操作安全，條件容易控制。


圖Ia為實施例8的藍色發(fā)光材料在147 nm光激發(fā)下的發(fā)射光譜。圖Ib為實施例8的藍色發(fā)光材料在172 nm光激發(fā)下的發(fā)射光譜。圖Ic為實施例8的藍色發(fā)光材料在254 nm光激發(fā)下的發(fā)射光譜。圖2為本發(fā)明的發(fā)光材料Bai_xEuxC￡i2MgSi208 (BCMSO)(實施例8)和商用藍色熒光粉 BaMgAl10O17 (BAM)的色坐標圖(1 =BivxEuxCa2MgSi2O8 (BCMSO) ；2 =BaMgAl10O17 (BAM))。圖3 為 BaMgAl10O17 (BAM)與 Ba1^xEuxCa2MgSi2O8 (BCMSO)(實施例 8)分別在 147， 172，2Mnm激發(fā)時的發(fā)光照片。對于本發(fā)明獲得的系列藍色發(fā)光材料的不同激活離子(激活離子指二價稀土 Eu2+ 離子)濃度樣品有相似的光譜性質(zhì)，故其他類似組成材料未在附圖給出光譜及其色坐標。
具體實施例方式實施例1
稱取氧化銪(Eu2O3) 0.0004 g,碳酸鋇(BaCO3) 0.4140 g,碳酸鈣 O^aCO3) 0.4204 g,堿式碳酸鎂(Mg(OH)2 · 4MgC03 · 6H20) 0.2115 g 二氧化硅(SiO2) 0. 2523 g,氯化銨 (NH4C1) 0.(^60g于瑪瑙研缽中充分研磨并混合均勻后，氫氣和氮氣(氫氣和氮氣體積比為1 :3)混合氣體還原氣氛中焙燒，1200°C下燒結(jié)4小時。自然冷卻到室溫。將樣品取出研磨，最終得到產(chǎn)品。實施例2
稱取氧化銪(Eu2O3) 0.0007 g,碳酸鋇(BaCO3) 0.4136 g,碳酸鈣 OMD3) 0.4204 g,堿式碳酸鎂(Mg(OH)2 · 4MgC03 · 6H20) 0.2115 g 二氧化硅(SiO2) 0. 2523 g,氯化銨 (NH4C1) 0. 0260 g于瑪瑙研缽中充分研磨并混合均勻后，氫氣和氮氣(氫氣和氮氣體積比為1 :3)混合氣體還原氣氛中焙燒，1200°C下燒結(jié)4小時。自然冷卻到室溫。將樣品取出研磨，最終得到產(chǎn)品。實施例3
稱取氧化銪(Eu2O3)0.0011 g,碳酸鋇(BaCO3) 0.4132 g,碳酸鈣 OMD3) 0.4204 g,堿式碳酸鎂(Mg(OH)2 · 4MgC03 · 6H20) 0.2115 g 二氧化硅(SiO2) 0. 2523 g,氯化銨 (NH4C1) 0.(^60g于瑪瑙研缽中充分研磨并混合均勻后，氫氣和氮氣(氫氣和氮氣體積比為1 :3)混合氣體還原氣氛中焙燒，1200°C下燒結(jié)4小時。自然冷卻到室溫。將樣品取出研磨，最終得到產(chǎn)品。實施例4 稱取氧化銪(Eu2O3)0.0018 g,碳酸鋇(BaCO3) 0.4123 g,碳酸鈣 OMD3) 0.4204 g,堿式碳酸鎂(Mg(OH)2 · 4MgC03 · 6H20) 0.2115 g 二氧化硅(SiO2) 0. 2523 g,氯化銨 (NH4C1) 0.(^60g于瑪瑙研缽中充分研磨并混合均勻后，氫氣和氮氣(氫氣和氮氣體積比為1 :3)混合氣體還原氣氛中焙燒，1200°C下燒結(jié)4小時。自然冷卻到室溫。將樣品取出研磨，最終得到產(chǎn)品。實施例5
稱取氧化銪(Eu2O3) 0. OO3O g,碳酸鋇(BaCO3) 0.4111 g,碳酸鈣 OMD3) 0.4204 g,堿式碳酸鎂(Mg(OH)2 · 4MgC03 · 6H20) 0.2115 g 二氧化硅(SiO2) 0. 2523 g,氯化銨 (NH4C1) 0.(^60g于瑪瑙研缽中充分研磨并混合均勻后，氫氣和氮氣(氫氣和氮氣體積比為1 :3)混合氣體還原氣氛中焙燒，1200°C下燒結(jié)4小時。自然冷卻到室溫。將樣品取出研磨，最終得到產(chǎn)品。實施例6
稱取氧化銪(Eu2O3) 0.00:37 g,碳酸鋇(BaCO3) 0.4103 g,碳酸鈣 OMD3) 0.4204 g,堿式碳酸鎂(Mg(OH)2 · 4MgC03 · 6H20) 0.2115 g 二氧化硅(SiO2) 0. 2523 g,氯化銨 (NH4C1) 0.(^60g于瑪瑙研缽中充分研磨并混合均勻后，氫氣和氮氣(氫氣和氮氣體積比為1 :3)混合氣體還原氣氛中焙燒，1200°C下燒結(jié)4小時。自然冷卻到室溫。將樣品取出研磨，最終得到產(chǎn)品。實施例7
稱取氧化銪(Eu2O3) 0. 0074 g,碳酸鋇(BaCO3) 0. 4061 g,碳酸鈣 OMD3) 0. 4204 g,堿式碳酸鎂(Mg(OH)2 · 4MgC03 · 6H20) 0.2115 g 二氧化硅(SiO2) 0. 2523 g,氯化銨 (NH4C1) 0.(^60g于瑪瑙研缽中充分研磨并混合均勻后，氫氣和氮氣(氫氣和氮氣體積比為1 :3)混合氣體還原氣氛中焙燒，1200°C下燒結(jié)4小時。自然冷卻到室溫。將樣品取出研磨，最終得到產(chǎn)品。實施例8
稱取氧化銪(Eu2O3)O. 0111 g,碳酸鋇(BaCO3) 0. 4020 g,碳酸鈣 OMD3) 0. 4204 g,堿式碳酸鎂(Mg(OH)2 · 4MgC03 · 6H20) 0.2115 g 二氧化硅(SiO2) 0. 2523 g,氯化銨 (NH4C1) 0.(^60g于瑪瑙研缽中充分研磨并混合均勻后，氫氣和氮氣(氫氣和氮氣體積比為1 :3)混合氣體還原氣氛中焙燒，1200°C下燒結(jié)4小時。自然冷卻到室溫。將樣品取出研磨，最終得到產(chǎn)品。實施例9
稱取氧化銪(Eu2O3)O. 0148 g,碳酸鋇(BaCO3) 0. 3978 g,碳酸鈣 OMD3) 0. 4204 g,堿式碳酸鎂(Mg(OH)2 · 4MgC03 · 6H20) 0.2115 g 二氧化硅(SiO2) 0. 2523 g,氯化銨 (NH4C1) 0.(^60g于瑪瑙研缽中充分研磨并混合均勻后，氫氣和氮氣(氫氣和氮氣體積比為1 :3)混合氣體還原氣氛中焙燒，1200°C下燒結(jié)4小時。自然冷卻到室溫。將樣品取出研磨，最終得到產(chǎn)品。實施例10
稱取氧化銪(Eu2O3)O. Ol85 g,碳酸鋇(BaCO3) 0. 3937 g,碳酸鈣 OMD3) 0. 4204 g,堿式碳酸鎂(Mg(OH)2 · 4MgC03 · 6H20) 0.2115 g 二氧化硅(SiO2) 0. 2523 g,氯化銨 (NH4C1) 0.(^60g于瑪瑙研缽中充分研磨并混合均勻后，氫氣和氮氣(氫氣和氮氣體積比為1 :3)混合氣體還原氣氛中焙燒，1200°C下燒結(jié)4小時。自然冷卻到室溫。將樣品取出研磨，最終得到產(chǎn)品。實施例11
稱取氧化銪(Eu2O3) 0. 0222 g,碳酸鋇(BaCO3) 0. 3895 g,碳酸鈣(CaCO3) 0. 4204 g,堿式碳酸鎂(Mg(OH)2 · 4MgC03 · 6H20) 0.2115 g 二氧化硅(SiO2) 0. 2523 g,氯化銨 (NH4C1) 0.(^60g于瑪瑙研缽中充分研磨并混合均勻后，氫氣和氮氣(氫氣和氮氣體積比為1 :3)混合氣體還原氣氛中焙燒，1200°C下燒結(jié)4小時。自然冷卻到室溫。將樣品取出研磨，最終得到產(chǎn)品。實施例12
稱取氧化銪(Eu2O3) 0. 0259 g,碳酸鋇(BaCO3) 0. 3854 g,碳酸鈣(CaCO3) 0. 4204 g,堿式碳酸鎂(Mg(OH)2 · 4MgC03 · 6H20) 0.2115 g 二氧化硅(SiO2) 0. 2523 g,氯化銨 (NH4C1) 0.(^60g于瑪瑙研缽中充分研磨并混合均勻后，氫氣和氮氣(氫氣和氮氣體積比為1 :3)混合氣體還原氣氛中焙燒，1200°C下燒結(jié)4小時。自然冷卻到室溫。將樣品取出研磨，最終得到產(chǎn)品。實施例13
稱取氧化銪(Eu2O3) 0.0 6 g,碳酸鋇(BaCO3) 0. 3813 g,碳酸鈣 O^aCO3) 0.4204 g,堿式碳酸鎂(Mg(OH)2 · 4MgC03 · 6H20) 0.2115 g 二氧化硅(SiO2) 0. 2523 g,氯化銨 (NH4C1) 0.(^60g于瑪瑙研缽中充分研磨并混合均勻后，氫氣和氮氣(氫氣和氮氣體積比為1 :3)混合氣體還原氣氛中焙燒，1200°C下燒結(jié)4小時。自然冷卻到室溫。將樣品取出研磨，最終得到產(chǎn)品。實施例14
稱取氧化銪(Eu2O3) 0. 0370 g,碳酸鋇(BaCO3) 0. 3730 g,碳酸鈣(CaCO3) 0. 4204 g,堿式碳酸鎂(Mg(OH)2 · 4MgC03 · 6H20) 0.2115 g 二氧化硅(SiO2) 0. 2523 g,氯化銨 (NH4C1) 0.(^60g于瑪瑙研缽中充分研磨并混合均勻后，氫氣和氮氣(氫氣和氮氣體積比為1 :3)混合氣體還原氣氛中焙燒，1200°C下燒結(jié)4小時。自然冷卻到室溫。將樣品取出研磨，最終得到產(chǎn)品。
本發(fā)明的藍色發(fā)光材料在紫外光OM nm)真空紫外光(147 nm, 172 nm)激發(fā)下測得它們的發(fā)射光譜，并示于圖1中。可以觀察到=BahEuxCa2MgSi2O8系列發(fā)光材料(實施例 1-14)發(fā)藍光，代表樣品(實施例8)的發(fā)射圖(圖1)顯示發(fā)射波長約為430納米；本發(fā)明的系列熒光粉和商用藍色熒光粉BaMgAlltlO17 (BAM)的色坐標在圖2中(實施例8)，其中1、2 分別是 Ba1-XEuxCii2MgSi2O8 (BCMSO)和 BaMgAlltlO17 (BAM)的色坐標。對比藍色熒光粉的色坐標可以看到，本發(fā)明的藍色熒光粉與目前商用的藍粉 BaMgAl10O17 (BAM)色坐標相近，并且在254 nm激發(fā)下，發(fā)射強度約為BAM的1. 1倍。
權(quán)利要求
1.一種藍色發(fā)光材料，其化學(xué)組成表示式為 Ba1^xEuxCa2MgSi2O8其中，χ為激活離子Eu2+相對堿土金屬離子Ba占的摩爾百分比系數(shù)，取值范圍0. 001 ≤ X ≤ 0. 1。
2.權(quán)利要求1所述發(fā)光材料的制備方法，其特征在于包括如下步驟按照上述熒光粉的化學(xué)組成表示式準確稱取原料，充分研磨混合均勻；然后將混合物料于氫氣和氮氣混合氣體中焙燒，自然冷卻到室溫；最后所得產(chǎn)物取出研磨即得到最終產(chǎn)品。
3.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述氫氣和氮氣體積比為1:3。
4.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所述的原料為稀土氧化物、稀土草酸鹽、稀土碳酸鹽、稀土硝酸鹽中的一種或多種的混合物；堿土金屬碳酸鹽、堿土金屬硝酸鹽的一種或多種的混合物；氧化鎂、堿式碳酸鎂、氫氧化鎂，硝酸鎂的一種或多種的混合物； 二氧化硅、氯化銨。
5.權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，所述燒結(jié)溫度為1100-1200度；煅燒時間為4小時。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種藍色發(fā)光材料及其制備方法，其化學(xué)組成表示式為Ba1-xEuxCa2MgSi2O8。其中，Eu2+(二價稀土銪離子)為激活離子；x為激活離子Eu2+相對堿土金屬離子Ba2+占的摩爾百分比系數(shù)，取值范圍0.001≤x≤0.10。本發(fā)明制備方法簡單，所制備的新型稀土發(fā)光材料在紫外光的激發(fā)下，可以發(fā)出藍光，比目前商用藍色熒光粉BaMgAl10O17:Eu2+(BAM)發(fā)光強，該熒光粉在真空紫外光激發(fā)下也有相對較好的發(fā)光強度。
文檔編號C09K11/79GK102533268SQ20121001170
公開日2012年7月4日 申請日期2012年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月16日
發(fā)明者侯得健, 梁宏斌, 蘇鏘 申請人:中山大學(xué)