激活的藍(lán)色氟化物熒光粉的制備方法及應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種發(fā)光材料的制備方法及其應(yīng)用，特別涉及一種由Eu2+激活的藍(lán)色氟化物熒光粉，屬于無機(jī)發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光是物質(zhì)內(nèi)部以某種方式吸收能量，將其轉(zhuǎn)化成光輻射(非平衡輻射)的過程稱;在實(shí)際應(yīng)用中，將受外界激發(fā)而發(fā)光的固體稱為發(fā)光材料，而熒光粉就是一種將外部提供的能量轉(zhuǎn)變?yōu)楣獾牟牧?，亮度、色彩等最終人所感知的部分均取決于熒光粉。熒光粉，目前廣泛用作轉(zhuǎn)換至人眼能夠看到的可見光的物質(zhì)，成為照明、顯示、X射線P輻射線檢測系統(tǒng)等多個領(lǐng)域中重要的支撐材料。因此，熒光粉是現(xiàn)今生活中極其重要的材料之一。
[0003]對于熒光粉材料的研究，主要著眼于稀土摻雜熒光粉，高效的、熱穩(wěn)定性好的稀土三基色熒光粉是目前熒光粉領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)，應(yīng)用于多個領(lǐng)域。稀土三基色熒光粉是根據(jù)燈的不同色溫由紅、藍(lán)、綠三色粉按不同比例配制而成，各單色粉的發(fā)光特性和應(yīng)用特性直接影響燈的光通、光衰、色溫和顯色性等。其中藍(lán)色熒光粉的綜合性能較差，主要表現(xiàn)在光衰大、光通低。但藍(lán)色熒光粉的光譜特性對混合粉的光學(xué)性能較之其它組份有較大的影響，特別是色溫和光衰影響。由此可見，對稀土藍(lán)色熒光粉性能的研究不僅具有一定的理論意義，更具有很重要的應(yīng)用意義。
[0004]多鋁酸鹽BaMgAlKjOmEW簡稱BAM藍(lán)粉)是一種目前商用的熒光轉(zhuǎn)換型藍(lán)色熒光粉，也是目前研究最多的藍(lán)粉。最初主要應(yīng)用于三基色熒光燈和等離子顯示rop中，一方面藍(lán)粉的主要作用是在于提高光效、改善顯色性，其發(fā)射波長和光譜功率分布對rop的光效、色溫、光衰和顯色性都有較大影響；另一方面由于其激發(fā)帶與近紫外芯片的激發(fā)光譜相匹配，現(xiàn)已應(yīng)用于近紫外光激發(fā)的白色發(fā)光二極管。但是藍(lán)粉bam的穩(wěn)定性較差，在使用中容易劣化，如經(jīng)過連續(xù)30小時的真空紫外輻射后，BAM的發(fā)光強(qiáng)度下降了約25%。因此，開發(fā)新的藍(lán)色熒光粉材料體系是今后研究方向的重點(diǎn)。
[0005]以氟氯化物為基質(zhì)的發(fā)光材料具有較高的發(fā)光強(qiáng)度，化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，成為研究熒光粉材料體系的熱點(diǎn)，261^等人制備了8&舊04(:164112+，其發(fā)光強(qiáng)度是841的2.2倍;Kang等人合成了光致發(fā)光強(qiáng)度增強(qiáng)的Sr5 (P04) 3C1: Eu2+，在410納米光激發(fā)下，發(fā)射450納米的藍(lán)光；中國專利CN 102660262A發(fā)明了一種Eu2+摻雜的鋁硅酸鈣的方法和應(yīng)用，分子式為Ca7—7χEu7x(Si04)2Cl6，發(fā)光效率較尚。但是，Ba5—5χEu5χM3Fl9(M=Ga，Nb)藍(lán)色焚光粉的報(bào)道未見到報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的是為了提供一種發(fā)光效率顯著、制備方法簡單且環(huán)保的新型稀土氟化物藍(lán)色熒光粉。為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:一種由Eu2+激活的藍(lán)色氟化物熒光粉，化學(xué)式為Ba5—5xEu5xM3F19，M=Ga，Nb，其中x為Eu2+摻雜的摩爾百分比，0.001<x〈1.0;所述的熒光粉在紫外光激發(fā)下，發(fā)射出波長為460納米的藍(lán)色熒光。
[0007]所述的Eu2+激活的藍(lán)色氟化物熒光粉的制備方法，采用高溫固相法，包括以下步驟:
第一步:按照熒光粉的化學(xué)結(jié)構(gòu)式Ba5—5xEu5xM3F19，M=Ga，Nb，分別稱取含鋇元素Ba的化合物，含銪元素Eu的化合物，含鎵元素Ga的化合物，含鈮元素Nb的化合物，混合研磨均勻后，稱取原料總重量的1-2倍的氟化銨NH4F，將樣品埋入其中；
第二步:將上步驟研磨后的物料在還原性氣氛下預(yù)煅燒，煅燒溫度為200?550°C，煅燒時間為1?16小時；
第三步:將上步驟樣品自然冷卻后，研磨均勻后，再次埋入總重量1-2倍的氟化銨NH4F中，在還原性氣氛中煅燒，煅燒溫度為600?850°C，煅燒時間為1?16小時，煅燒經(jīng)冷卻研磨后得到所述藍(lán)色熒光粉。
[0008]所述的含鋇元素Ba的化合物為二氧化鋇、氫氧化鋇、碳酸鋇、硝酸鋇、氟化鋇中的一種，含銪元素Eu的化合物為三氧化二銪、硝酸銪、氟化銪中的一種，含鎵元素Ga的化合物為三氧化二鎵，氫氧化鎵、硝酸鎵、氟化鎵中的一種，含鈮元素Nb的化合物為五氧化二鈮、二氧化銀、氫氧化銀、四氟化銀，五氟化銀中的一種。
[0009]進(jìn)一步的，第二步的煅燒溫度為250?500°C，煅燒時間為2?15小時；第三步所述的煅燒溫度為650?800°C，煅燒時間為2?15小時。
[0010]進(jìn)一步的，還原性氣氛為以下三種氣氛中的一種或組合氣氛:(a)氫氣氣氛或者含氫氣、氮?dú)怏w積比為0.2?85范圍之內(nèi)任意氫氣氮?dú)饣旌蠚怏w氣氛；(b)通有一氧化碳?xì)怏w氣氛;(c)炭粉或者活性炭燃燒所產(chǎn)生的還原性氣氛。
[0011]該藍(lán)色氟化物熒光粉可以應(yīng)用于紫外光激發(fā)的各種照明顯示領(lǐng)域。與現(xiàn)有技術(shù)方案相比，本發(fā)明技術(shù)方案優(yōu)點(diǎn)在于:1、本發(fā)明制備的Eu2+激活的氟化物藍(lán)色熒光粉可以在350?370納米光的激發(fā)下，發(fā)射出主峰在460納米附近的藍(lán)光，發(fā)光效率較高，適用于紫外光激發(fā)的照明顯示領(lǐng)域;2、本發(fā)明制備的Eu2+激活的藍(lán)色氟化物熒光粉原料來源豐富，價格低廉，而且制備工藝簡單，對于設(shè)備的要求低，適合工業(yè)化生產(chǎn);3、本發(fā)明制備的Eu2+激活的藍(lán)色氟化物熒光粉具有良好的熱穩(wěn)定性，顯色性和化學(xué)穩(wěn)定性，與其它硫化物相比，無廢水廢氣排放，對環(huán)境友好。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所制得的Ba4.995Eu0.()()5Nb3F19材料樣品的X射線粉末衍射圖
4並L曰。
[0013]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1所制得的Ba4.995Eu0.Q()5Nb3Fl9材料樣品的掃描電子顯微鏡圖。
[0014]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1所制得的Ba4.995Eu0.()()5Nb3F19材料樣品在監(jiān)測波長460納米下的激發(fā)光譜圖。
[0015]圖4為本發(fā)明實(shí)施例1所制得的Ba4.995Eu0.()()5Nb3F19材料樣品在310納米波長激發(fā)下的發(fā)光光譜圖。
[0016]圖5為本發(fā)明實(shí)施例1所制得的Ba4.995Eu0.()()5Nb3F19材料樣品在監(jiān)測波長360納米下的發(fā)光衰減壽命圖。
[0017]圖6為本發(fā)明實(shí)施例1所制得的Ba4.995Eu0.()()5Nb3F19材料樣品在監(jiān)測波長400納米下的發(fā)光衰減壽命圖。
[0018]圖7為本發(fā)明實(shí)施例6所制得的Ba4.sEu0.2Ga3F19材料樣品的X射線粉末衍射圖譜。
[00?9 ]圖8為本發(fā)明實(shí)施例6所制得的Ba4.sEu0.2Ga3Fi9材料樣品的掃描電子顯微鏡圖。
[0020]圖9為本發(fā)明實(shí)施例6所制得的Ba4.8Eu0.2Ga3F19材料樣品在監(jiān)測波長460納米下的激發(fā)光譜圖。
[0021]圖10為本發(fā)明實(shí)施例6所制得的Ba4.8Eu0.2Ga3F19材料樣品在310納米波長激發(fā)下的發(fā)光光譜圖。
[0022]圖11為本發(fā)明實(shí)施例6所制得的Ba4.8Eu0.2Ga3F19材料樣品在監(jiān)測波長360納米下的發(fā)光衰減壽命圖。
[0023]圖12為本發(fā)明實(shí)施例6所制得的Ba4.8Eu0.2Ga3F19材料樣品在監(jiān)測波長400納米下的發(fā)光衰減壽命圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步描述。
[0025]實(shí)施例1:
制備Ba4.995EU0.005Nb3Fl9
根據(jù)化學(xué)式Ba4.995EU0.QQ5Nb3F19，分別稱取氟化鋇BaF2: 4.379克，氟化銪EuF3:0.005克，五氟化鈮NbF5:2.819克，在瑪瑙研缽中研磨并混合均勻后，埋于7.2克的氟化銨NH4F中，選擇還原性氣氛進(jìn)行預(yù)煅燒，煅燒溫度是350°C，煅燒時間5小時，然后冷卻至室溫，取出樣品；將預(yù)煅燒的樣品再次充分混合研磨均勻，埋于7.5克的氟化銨NH4F中，在還原性氣氛中進(jìn)行最終煅燒，煅燒溫度是750°C，煅燒時間10小時，自然冷卻至室溫，取出樣品，即得到粉體狀藍(lán)光焚光粉。
[0026]參見附圖1，它是按本實(shí)施例技術(shù)方案制備樣品的X射線粉末衍射圖譜，XRD測試結(jié)果顯示，所制備的氟化物Ba4.995Eu0.(X)5Nb3Fl9與標(biāo)準(zhǔn)卡片對比，結(jié)晶性良好且為單相材料，無雜質(zhì)物相存在。
[0027]參見附圖2，它是本實(shí)施例所制備樣品的掃描電子顯微鏡圖，從圖中可以看出，該熒光粉略有聚集現(xiàn)象，結(jié)晶性良好。
[0028]參見附圖3，它是本實(shí)施例所制備樣品在監(jiān)測波長460納米下得到的激發(fā)光譜圖，可以看出該熒光粉可以被250?350納米范圍內(nèi)的光有效激發(fā)。
[0029]參見附圖4，它是本實(shí)施例所制備樣品在310納米光激發(fā)下得到的發(fā)光光譜圖，可以看出該熒光粉發(fā)射出以360納米和460納米為主峰的光。
[0030]參見附圖5，它是本實(shí)施例所制備樣品在監(jiān)測波長360納米下得到的發(fā)光衰減壽命圖，經(jīng)計(jì)算得到該樣品的發(fā)光衰減壽命為2105微秒。
[0031]參見附圖6，它是本實(shí)施例所制備樣品在監(jiān)測波長400納米下得到的發(fā)光衰減壽命圖，經(jīng)計(jì)算得到該樣品的發(fā)光衰減壽命為221微秒。
[0032]實(shí)施例2:
制備 Ba4.99EU0.0iNbsFig
根據(jù)化學(xué)式Ba4.ggEu0.0iNbsFig，分別稱取氟化鋇BaF2:4.605克，三氧化二銪Eu203:0.009克，五氧化二鈮Nb205: 2.098克，在瑪瑙研缽中研磨并混合均勻后，埋于9克的氟化銨NH4F中，選擇還原性氣氛進(jìn)行預(yù)煅燒，煅燒溫度是250°C，煅燒時間6小時，然后冷卻至室溫，取出樣品；將預(yù)煅燒的樣品再次充分混合研磨均勻，埋于7克的氟化銨NH4F中，在還原性氣氛中進(jìn)行最終煅燒，煅燒溫度是800°C，煅燒時間8小時，自然冷卻至室溫，取出樣品，即得到粉體狀藍(lán)光熒光粉。其主要的結(jié)構(gòu)形貌性能、激發(fā)光譜、發(fā)光光譜、發(fā)光衰減壽命與實(shí)施例1相似。
[0033]實(shí)施例3:
制備 Ba4.9Eu0.1Nb3Fi9
根據(jù)化學(xué)式Ba4.gEu0.1NbsFig，分別