一種鋁酸鋅紅色納米熒光粉及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種銪離子摻雜鋁酸鋅紅色納米熒光粉及其制備方法，屬于納米材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁酸鋅具有良好的光學(xué)性能、熱學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，禁帶寬度為3.8eV,屬于尖晶石結(jié)構(gòu)的Fd3m空間群，是優(yōu)良的發(fā)光基質(zhì)材料，可望在發(fā)光領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。其中Zn2+位于四面體位置，而Al 3+位于八面體位置，晶胞中包含大量的四面體間隙和八面體間隙，是很好的稀土和過渡族激活離子摻雜基質(zhì)材料。稀土 Eu3+因其特殊的4f電子組態(tài)而具有獨(dú)特的光譜性質(zhì)，能發(fā)射單色性好、量子效率高的紅色熒光，被廣泛用于照明和顯示器件。Eu3+在基質(zhì)中作為激活劑，可以進(jìn)行5Dq— 7F2的躍遷，產(chǎn)生波長約在615nm的紅光發(fā)射。稀土 Eu3+摻雜鋁酸鋅紅色納米熒光粉可作為三基色熒光粉的組成之一，應(yīng)用于熒光燈、等離子顯示、陰極射線顯示、白光LED等領(lǐng)域；當(dāng)前所使用的白光LED通常存在顯色指數(shù)低、色溫高、偏冷白光等不足，其主要原因就是所使用的熒光粉缺少紅光。因此對鋁酸鋅紅色納米熒光粉的發(fā)光性能及制備方法進(jìn)行系統(tǒng)研究非常有意義。
[0003]近年來，有關(guān)稀土離子摻雜的鋁酸鋅紅色納米熒光粉制備方法已有許多報(bào)道，現(xiàn)有的制備方法有傳統(tǒng)的固相法、溶膠一凝膠法、燃燒法、共沉淀法和水熱法等等。從熒光粉體的性能和合成工藝方面考慮，這些制備方法都有其不足之處。例如:傳統(tǒng)的固相法具有燒結(jié)溫度高(?1400°C)，需要助熔劑，摻雜離子分布不均勻，熒光猝滅濃度低等缺點(diǎn)；溶膠-凝膠法制得的粉體質(zhì)量較好，但制備溶膠及其干燥得到凝膠的過程耗時(shí)較長；燃燒法制得的粉體粒度不均勻，易團(tuán)聚等。特別是上述方法所制備的樣品通常熒光淬滅濃度較低。因此，尋求一種更為經(jīng)濟(jì)簡便的方法來制備均勻、分散、高發(fā)光強(qiáng)度和猝滅濃度、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的鋁酸鋅紅色納米熒光粉具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是，針對現(xiàn)有鋁酸鋅基納米粉體合成技術(shù)存在的不足，提供一種具有高發(fā)光強(qiáng)度和猝滅濃度、均勻分散特點(diǎn)，且原料易得，制備周期短、能耗低，制備工藝簡單、易操作的鋁酸鋅紅色納米熒光粉及其制備方法。
[0005]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是:一種鋁酸鋅紅色納米熒光粉，它的分子式為ZnAl2_xEux04，其中，Eu為三價(jià)稀土元素，X為Eu元素?fù)诫s的摩爾比濃度，X = 0.005?0.15。
[0006]本發(fā)明技術(shù)方案還包括制備如上所述的鋁酸鋅紅色納米熒光粉的方法，具體步驟為:
①以水溶性的含鋅硫酸鹽和含鋁硫酸鹽為原料，水溶性含Eu3+的化合物為添加劑，按分子式ZnAl2_xEux04稱取含各種元素的化合物，其中，Eu為三價(jià)稀土元素，x為Eu元素?fù)诫s的摩爾比濃度，X = 0.005?0.15 ;將稱取的化合物溶解于適量去離子水中，攪拌得到無色透明的混合溶液； ②加熱蒸發(fā)去除混合溶液中的溶劑水，得到透明膠狀前驅(qū)體；對膠狀前驅(qū)體進(jìn)行加熱處理，去除殘余的溶劑水和部分結(jié)晶水，經(jīng)研磨得到前驅(qū)體粉末；
③將得到的前驅(qū)體粉末在溫度為600?1200°C的條件下煅燒，保溫I?5小時(shí)，待自然冷卻后得到鋁酸鋅紅色納米熒光粉。
[0007]本發(fā)明的一個優(yōu)化方案是，水溶性含鋅硫酸鹽選用ZnSO4.7H20,水溶性含鋁硫酸鹽選用NH4Al (SO4)2.12Η20，水溶性含Eu3+的化合物選用Eu 203 ;膠狀前驅(qū)體的加熱處理工藝為溫度150?350°C的條件下保溫I?5小時(shí)。
[0008]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)勢在于:
1、本發(fā)明提供的鋁酸鋅紅色納米熒光粉的制備方法，其原料易得，煅燒溫度較低，制備周期縮短，重復(fù)性好，具有降低成本、簡單易行的顯著效果；
2、摻雜離子在原料混合溶液中可均勻充分地混合，利于制取高猝滅濃度的納米熒光粉；
3、按本發(fā)明技術(shù)方案所制備的納米熒光粉純度高，分散性好，顆粒尺寸分布均勻，發(fā)光強(qiáng)度高，熒光淬滅濃度高。
【附圖說明】
[0009]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1制備的ZnAlU2Eua W4紅色納米熒光粉的X射線粉末衍射圖譜。
[0010]圖2是本發(fā)明實(shí)施例1制備的ZnAlh92EuaQ804紅色納米熒光粉的掃描電鏡圖。
[0011]圖3是本發(fā)明實(shí)施例1制備的ZnAlu2EuaCl8OjI色納米熒光粉的發(fā)射光譜圖，激發(fā)波長為397nm,圖中橫坐標(biāo)為發(fā)射光波長,縱坐標(biāo)為發(fā)射光的強(qiáng)度。
[0012]圖4是本發(fā)明實(shí)施例1制備的ZnAlu2EuaCl8OjI色納米熒光粉的激發(fā)光譜圖，監(jiān)測波長為619nm，圖中橫坐標(biāo)為激發(fā)光波長，縱坐標(biāo)為激發(fā)光的強(qiáng)度。
[0013]圖5是本發(fā)明實(shí)施例1制備的ZnAlh92Euaci8OjI色納米熒光粉的色度坐標(biāo)圖(CIE)，圖中x、y為色度坐標(biāo)。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明技術(shù)方案作一步的闡述。
[0015]實(shí)施例1:
分別稱取1.571克ZnSO4.7H20和4.757克NH4Al (SO4)2.12H20溶解于20毫升去離子水中，再加入77毫克Eu2O3，在加熱的條件下攪拌形成無色透明溶液A ;然后將溶液A放在80°C水浴鍋中約10小時(shí)，蒸發(fā)掉溶劑水而得到前驅(qū)體B ;將前驅(qū)體B放在烘箱中200°C保溫3小時(shí)，去除殘余溶劑水和部分結(jié)晶水；將得到的白色泡沫狀物研磨制得前驅(qū)粉末；將前驅(qū)粉末裝入氧化鋁坩堝，在馬弗爐中1150°C溫度下煅燒3h，隨爐冷卻后得到ZnAlh92Eua^在色納米熒光粉。
[0016]參見附圖1，它是本實(shí)施例制備的ZnAlh92EuaC18O4紅色納米熒光粉的X射線衍射圖譜，從圖1中可以看出，衍射峰強(qiáng)度高而且尖銳，說明所合成納米熒光粉結(jié)晶性良好。
[0017]參見附圖2，它是本實(shí)施例制備的ZnAlu2EuaC18O4紅色納米熒光粉的形貌掃描電鏡圖片，從圖2中可以看出，所制備粉體基本呈現(xiàn)球狀，尺寸均勻，粒徑約在?lOOnm，分散性良好。
[0018]參見附圖3，它是本實(shí)施例制備的ZnAlh92Euatl8O4紅色納米熒光粉的發(fā)射光譜圖，圖