鎵酸鹽發(fā)光材料及其制備方法
【專利摘要】一種鎵酸鹽發(fā)光材料，具有如下化學通式：Zn1-xGa2-yO4:Mnx,Sny，其中，0<x≤0.1，0.001<y≤0.05。一種鎵酸鹽發(fā)光材料的制備方法，包括以下步驟：按照Zn1-xGa2-yO4:Mnx,Sny的摩爾比例，分別稱取含有Zn、Ga和Mn的化合物和SnO2為原料，將所述原料研磨混合均勻后得到混合物；將所述混合物于800~1400℃溫度下煅燒1~8小時；及將煅燒后的混合物冷卻至室溫，即得到化學式為Zn1-xGa2-yO4:Mnx,Sny的鎵酸鹽發(fā)光材料，所述Mn和所述Sn摻雜在鎵酸鹽中；其中，0<x≤0.1，0.001<y≤0.05。在上述鎵酸鹽發(fā)光材料及其制備方法中，引入了錫金屬粒子，使鎵酸鹽發(fā)光材料在同樣激發(fā)條件下的發(fā)光效率得到極大的提高。
【專利說明】鎵酸鹽發(fā)光材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)光材料【技術領域】，特別是涉及鎵酸鹽發(fā)光材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著平板顯示器的發(fā)展，對陰極發(fā)光材料的要求也越來越高。為了得到高亮度、高效率的熒光粉，選擇合適的基質(zhì)材料是相當重要的一個環(huán)節(jié)。
[0003]傳統(tǒng)的場發(fā)射器件所采用的熒光材料中有一類氧化物系列熒光粉，氧化物熒光粉就因為其良好的熱穩(wěn)定性廣泛受到，其中的鎵酸鹽發(fā)光材料，具有穩(wěn)定性能好的特點。但是，目前一般制備的鎵酸鹽發(fā)光材料發(fā)光效率不高，限制了其在場發(fā)射顯示器和真空熒光顯示器等領域的應用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于此，有提供一種發(fā)光效率較高的鎵酸鹽發(fā)光材料及其制備方法。
[0005]一種鎵酸鹽發(fā)光材料，具有如下化學通式:Zni_xGa2_y04:Mnx，Sny，其中，0〈x≤0.1，
0.0OKy ( 0.05。
[0006]在其中一種實施方式中，X的取值范圍為0.001 ^ X ^ 0.05。
[0007]在其中一種實施方式中，y的取值范圍為0.005 ^ y ^ 0.02。
[0008]一種鎵酸鹽發(fā)光材料的制備方法，包括以下步驟:
[0009]按照Zni_xGa2_y04:Mnx，Sny的摩爾比例，分別稱取含有鋅(Zn)、鎵(Ga)和錳(Mn)的化合物和氧化錫(SnO2)為原料，將所述原料研磨混合均勻后得到混合物；
[0010]將所述混合物于800-1400?溫度下煅燒I~8小時；及
[0011]將煅燒后的混合物冷卻至室溫，即得到化學式為Zni_xGa2_y04:Mnx，Sny的鎵酸鹽發(fā)光材料，所述Mn和所述Sn摻雜在鎵酸鹽中；其中，0〈x≤0.1，0.001〈y≤0.05。
[0012]在其中一種實施方式中，所述含有Zn、Ga和Mn的化合物分別為Zn、Ga和Mn的氧化物、碳酸鹽、草酸鹽、乙酸鹽或硝酸鹽。
[0013]在其中一種實施方式中，所述煅燒溫度為90(Tl20(rC。
[0014]在其中一種實施方式中，所述煅燒時間為2飛小時。
[0015]在其中一種實施方式中，所述煅燒為在空氣或弱還原氣氛中煅燒。
[0016]在其中一種實施方式中，所述弱還原氣氛為95%的氮氣(N2)和5%氫氣(H2)的混合氣體或一氧化碳還原氣氛。
[0017]上述的鎵酸鹽發(fā)光材料中引入了錫(Sn)離子，通過Sn離子對發(fā)光材料中過渡元素Mn的敏化作用，處于激發(fā)態(tài)的Sn將多余的能量傳遞給鎵酸鹽發(fā)光材料的發(fā)光粒子Mn，從而使鎵酸鹽發(fā)光材料的發(fā)光性能增強。上述鎵酸鹽發(fā)光材料與未引入Sn離子的發(fā)光材料相比，該發(fā)光材料在相同發(fā)射光波長的激發(fā)條件下的發(fā)光性能得到極大的提高，發(fā)光性能良好。【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1為一實施方式的鎵酸鹽發(fā)光材料制備方法的流程圖；
[0019]圖2是本發(fā)明實施例3制備的摻雜Sn離子的發(fā)光材料與未摻雜Sn離子的發(fā)光材料在加速電壓為5KV下的陰極射線激發(fā)下的發(fā)光光譜對比圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合實施方式及附圖，對鎵酸鹽發(fā)光材料及其制備方法作進一步的詳細說明。
[0021]本實施方式提供的一種鎵酸鹽發(fā)光材料為一種突光粉，其為引入了金屬Sn的鎵酸鹽發(fā)光材料，該鎵酸鹽發(fā)光材料的化學通式為:Zni_xGa2_y04:Mnx，Sny,鎵酸鹽因其具有較好的化學穩(wěn)定性和較窄的禁帶寬度，相比其他材料更適合用作熒光粉材料。其中，X的取值范圍為0〈x≤0.l，x優(yōu)選的取值范圍為0.001≤X≤0.05。7的取值范圍為0.0OKy^0.05，y優(yōu)選的取值范圍為0.005 ^ y ^ 0.02。
[0022]上述的鎵酸鹽發(fā)光材料中引入了錫離子，通過Sn離子對發(fā)光材料中過渡元素Mn離子的敏化作用，處于激發(fā)態(tài)的Sn將多余的能量傳遞給鎵酸鹽發(fā)光材料的發(fā)光粒子Mn，從而使鎵酸鹽發(fā)光材料的發(fā)光性能增強。上述鎵酸鹽發(fā)光材料與未引入Sn離子的發(fā)光材料相比，該發(fā)光材料在相同發(fā)射光波長的激發(fā)條件下的發(fā)光性能得到極大的提高，因此發(fā)光性能良好。
[0023]請參閱圖1，一實施方式的制備方法包括以下步驟:
[0024]S101，按照Zni_xGa2_y04:Mnx，Sny的摩爾比例，分別稱取含有Zn、Ga和Mn的化合物和SnO2為原料，將原料研磨混合均勻后得到混合物。
[0025]本實施例中，含有Zn、Ga和Mn的化合物可以分別為Zn、Ga和Mn的氧化物、碳酸鹽、草酸鹽、乙酸鹽或硝酸鹽。即為氧化鋅(ZnO)、氧化鎵(Ga2O3)、氧化錳(MnO2)、碳酸鋅(ZnCO3)、碳酸鎵(Ga2 (CO3) 3)、碳酸錳(MnCO3)、草酸鋅(ZnC2O4.2H20)、草酸鎵(Ga2 (C2O4) 3.4H20)、草酸錳(MnC2O4.2H20)、乙酸鋅(Zn (CH3COO)2.2H20)、乙酸鎵(Ga(CH3COO)3)、乙酸錳(Mn(CH3COO)2.4Η20)、硝酸鋅(Zn(NO3)2.6Η20)、硝酸鎵(Ga(NO3)3)和硝酸錳(Mn (NO3) 2)。分別取含有Zn、Ga和Mn的化合物的至少一種與SnO2為原料，將原料混合后，經(jīng)過研磨成粉末狀，得到混合均勻的混合物。
[0026]S102，將混合物于80(Tl40(TC溫度下煅燒I~8小時。
[0027]本實施例中，將混合物在高溫爐的空氣或弱還原氣氛中，于80(Tl40(rC溫度下煅燒廣8小時。其中，弱還原氣氛可以為95%的氮氣和5%氫氣的混合氣體或一氧化碳還原氣氛。弱還原氣氛可以將高價態(tài)的金屬離子還原成低價態(tài)的金屬離子。在別的實施例中，煅燒的溫度可以為90(Tl20(rC，煅燒的時間可以為2飛小時。
[0028]S103，將煅燒后的混合物冷卻至室溫，即得到化學式為Zni_xGa2_y04:Mnx，Sny的鎵酸鹽發(fā)光材料，所述Mn和所述Sn摻雜在鎵酸鹽中。其中，X的取值范圍為0〈x ( 0.l，x優(yōu)選的取值范圍為0.001 ^ X ^ 0.05。y的取值范圍為0.0OKy ( 0.05，y優(yōu)選的取值范圍為
0.005 ^ y ^ 0.02。
[0029]本實施中，將煅燒后的混合物隨爐冷卻至室溫，即停止爐內(nèi)加熱后，煅燒后的混合物仍然放在高溫爐中，和高溫爐一起緩慢冷卻至室溫，將所得的混合物研磨成粉末狀，得到產(chǎn)物，該產(chǎn)物即為化學通式為Zni_xGa2_y04:Mnx，Sny的鎵酸鹽發(fā)光材料。
[0030]上述的鎵酸鹽發(fā)光材料的制備方法，通過在鎵酸鹽中引入Sn離子獲得了鎵酸鹽發(fā)光材料，且制備過程中沒有帶來別的雜質(zhì)，使得該鎵酸鹽發(fā)光材料的發(fā)光性能得到了較大的提高。該鎵酸鹽發(fā)光材料可廣泛應用于照明和顯示領域。
[0031]以下結合具體實施例來進行說明。
[0032]實施例1
[0033]高溫固相法制備Zn。.S39Gah98O4: Mn。.。丨，Sna02:
[0034]選用ZnCO3> Ga2 (CO3) 3、MnCO3 和 SnO2 為主要原料。分別稱取 0.5124gZnC03、
1.2650gGa2(CO3)3、0.0046gMnC03和0.0121gSn02，將上述物質(zhì)混合均勻后置于高溫爐中，在95%N2與5%H2的還原氣氛中于800°C溫度下煅燒6小時，煅燒產(chǎn)物隨爐冷卻至室溫，即停止爐內(nèi)加熱后，煅燒產(chǎn)物仍然放在高溫爐中，和高溫爐一起緩慢冷卻至室溫。將所得到的產(chǎn)物研磨為粉末，即得到化學式為Zna99Ga1^9O4 = Mnacil, Snatll的鎵酸鹽發(fā)光材料。
[0035]實施例2
[0036]高溫固相法制備Zn0 98Ga1 9504:Mn0 02, Sna05:
[0037]選用ZnCO3> Ga2 (CO3) 3、MnCO3 和 SnO2 為主要原料。分別稱取 0.6340gZnC03、
1.5573gGa2(CO3)3、0.0115gMnC03和0.0377gSn02，將上述原料混合均勻后置于高溫爐中，在95%N2與5%H2的還原氣氛中于1200°C的溫度下煅燒8小時，煅燒產(chǎn)物隨爐冷卻至室溫，將所得到的產(chǎn)物研磨為粉末，即得到化學式為Zna98Ga^O4 = Mnaci2, Snatl5的鎵酸鹽發(fā)光材料。
[0038]實施例3
[0039]高溫固相法制備Zna 992Gah99O4 = Mnacici8, Snaoi:
[0040]選用ZnO、Ga203、Mn (CH3COO) 2.4H20 和 SnO2 為主要原料。分別稱取 0.3230gZn0、
0.7460gGa203、0.0078gMn (CH3COO) 2.4H20 和 0.0060gSn02，將上述原料混合均勻后置于高溫
爐中，于一氧化碳還原氣氛下，在900°C溫度下煅燒6小時，煅燒產(chǎn)物隨爐冷卻至室溫，將所得到的產(chǎn)物研磨為粉末，即得到化學式為Zna 992Gah99O4 = Mnatltl8, Snatll的鎵酸鹽發(fā)光材料。
[0041]如圖2所示是本實施例制備的摻雜Sn離子的Zna 992Gah99O4 = Mnatltl8, Snatll鎵酸鹽發(fā)光材料與未摻雜Sn離子的Zna S392Ga1.9904: Mn0 _發(fā)光材料在5kv電壓下的陰極射線發(fā)光光譜對比圖，其中曲線I是摻雜Sn離子的Zna 992Gah99O4 = Mnatltl8, Snatll發(fā)光材料的發(fā)光光譜，曲線2是未摻雜Sn離子的Znca92Gah99O4 = Mnatltl8發(fā)光材料的發(fā)光光譜。從圖中可以看出在505nm處的發(fā)射峰的位置，摻雜Sn離子后發(fā)光材料的發(fā)光強度是未摻雜前的2倍。
[0042]實施例4
[0043]高溫固相法制備Zna95Gah 999O4 = Mna05, Snaooi:
[0044]選用Zn(NO3)2.6H20, Ga(NO3)3, MnO2 和 SnO2 為主要原料。分別稱取
2.8262gZn (NO3) 2.6H20、5.1122gGa (NO3) 3>0.0434gMn02 和 0.0015gSn02，將上述原料混合均勻后置于高溫爐 中，在95%N2與5%H2的還原氣氛中于1400°C溫度下煅燒I小時，煅燒產(chǎn)物隨爐冷卻至室溫，將所得到的產(chǎn)物研磨為粉末，即得到化學式為Zna95Ga1^99O4 = Mnaci5, Snatltll的鎵酸鹽發(fā)光材料。
[0045]實施例5
[0046]聞溫固相法制備Zna 999Gah 995O4 = Mna001, Sna 005:
[0047]選用ZnC2O4.2H20、Ga2O3、MnC2O4.2H20 和 SnO2 為主要原料。分別稱取1.8923gZnC204.2Η20、3.1865gGa203、0.0018gMnC204.2H20 好 0.0075gSn02，將上述原料混合均勻后置于高溫爐中，于空氣氛圍下，在1300°C下煅燒4小時，煅燒產(chǎn)物隨爐冷卻至室溫，將所得到的產(chǎn)物研磨為粉末，即得到化學式為Zna 999Ga1^95O4 = Mnatltll, Snatltl5的鎵酸鹽發(fā)光材料。
[0048]實施例6[0049]高溫固相法制備Zna9Gah97O4 = Mnai, Sna03:
[0050]選用ZnO、Ga203、Mn(CH3COO)2.4H20 和 SnO2 為主要原料，分別稱取 0.3663gZn0、0.923IgGa2O3^0.1225gMn (CH3COO) 2.4H20 和 0.0226gSn02，將上述原料混合均勻后置于高溫爐中，于一氧化碳還原氣氛下，在1400°C溫度下煅燒2小時，煅燒產(chǎn)物隨爐冷卻至室溫，將所得到的產(chǎn)物研磨為粉末，即得到化學式為Zna9Gah97O4 = Mnai, Snatl3的鎵酸鹽發(fā)光材料。
[0051]以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【權利要求】
1.一種鎵酸鹽發(fā)光材料，其特征在于，具有如下化學通式=ZrvxGayyO4 = Mnx, Sny,所述Mn和所述Sn摻雜在鎵酸鹽中，其中，0〈x ^ 0.1,0.0OKy < 0.05。
2.根據(jù)權利要求1所述的鎵酸鹽發(fā)光材料，其特征在于，0.001 ^ X ^ 0.05。
3.根據(jù)權利要求1所述的鎵酸鹽發(fā)光材料，其特征在于，0.005 ^ y ^ 0.02。
4.一種鎵酸鹽發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 按照Zni_xGa2_y04:Mnx，Sny的摩爾比例，分別稱取含有Zn、Ga和Mn的化合物和SnO2為原料，將所述原料研磨混合均勻后得到混合物； 將所述混合物于800°C~1400°C的溫度下煅燒廣8小時；及 將煅燒后的混合物冷卻至室溫，即得到化學式為Zni_xGa2_y04:Mnx，Sny的鎵酸鹽發(fā)光材料，所述Mn和所述Sn摻雜在鎵酸鹽中;其中，0〈x ( 0.1,0.0OKy ( 0.05。
5.根據(jù)權利要求4所述的鎵酸鹽發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，所述含有Zn、Ga和Mn的化合物分別為Zn、Ga和Mn的氧化物、碳酸鹽、草酸鹽、乙酸鹽或硝酸鹽。
6.根據(jù)權利要求4所述的鎵酸鹽發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，所述煅燒的溫度為 900。。~1200。。。
7.根據(jù)權利要求4所述的鎵酸鹽發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，所述煅燒的時間為2~6小時。
8.根據(jù)權利要求4所述的鎵酸鹽發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，所述煅燒為在空氣或弱還原氣氛中煅燒。
9.根據(jù)權利要求8所述的鎵酸鹽發(fā)`光材料的制備方法，其特征在于，所述弱還原氣氛為95%的氮氣和5%氫氣的混合氣體或一氧化碳還原氣氛。
【文檔編號】C09K11/62GK103627389SQ201210312886
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年8月29日 優(yōu)先權日:2012年8月29日
【發(fā)明者】周明杰, 王榮 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術有限公司, 深圳市海洋王照明工程有限公司