紅橙光熒光粉及制備方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于濕化學(xué)法制備納米粉體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種亞微米級Sm3+: β -Li2T13紅橙光熒光粉及制備方法。
【【背景技術(shù)】】
[0002]目前，稀土發(fā)光材料已經(jīng)成為信息顯示、照明光源、光電器件等領(lǐng)域的核心材料。其中，應(yīng)用最為廣泛的是可被紫外-近紫外(200?450nm)激發(fā)從而產(chǎn)生不同發(fā)光顏色的熒光粉材料。熒光粉的高發(fā)光強度、高色純度以及均勻的顆粒尺寸分布可以明顯的改善光電器件的使用性能。紅光熒光粉是三基色熒光粉的重要組成之一，目前紅光熒光粉基體材料主要包括鋁酸鹽、硅酸鹽和鈦酸鹽等，但在發(fā)光強度及色純度上存在差異。
[0003]由于鈦酸鹽中存在[T1J基團(tuán)，具有與1102結(jié)構(gòu)類似的寬禁帶間隙和高折射率，可使受激發(fā)的稀土離子產(chǎn)生強烈的可見光發(fā)射。而具有超胞結(jié)構(gòu)的β-Li2T13材料作為鈦酸鹽體系的一種，其純Li原子層活性較高，可使摻入的稀土離子易歸位進(jìn)入其中，超胞結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的P-Li2T13材料的光致發(fā)光性能容易調(diào)控。目前，還未見有關(guān)Sm 3+: P-Li2T13-光粉的報道。已報道的其他稀土離子(如Eu3+、Tb3+等)摻雜的β -Li 2Ti03基熒光粉的制備方法均為高溫固相法，在800°C以上高溫下，經(jīng)長時間煅燒制得，所得熒光粉的粒徑較大，且分布不均勻。同時，激活劑混合不均勻，導(dǎo)致熒光粉發(fā)光效率降低，極大的影響了熒光粉在器件中的實際使用性能。而水熱法制備的熒光粉材料顆粒粒徑小、粒徑分布均勻、稀土離子易于進(jìn)入基質(zhì)材料晶格中，且能改善熒光粉后期應(yīng)用中的涂覆性能。
[0004]參考文獻(xiàn):
[0005]M.Mohapatraa, Y.P.Naik, P.Natarajan, et al.Rare earth doped lithiumtitanate(Li2T13) for potential phosphor applicat1ns[J].Journal of Luminescence,2010， 130:2402-2406.【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0006]本發(fā)明的目的是提供一種亞微米級Sm3+: β -Li2T13紅橙光熒光粉的制備方法，解決了顆粒均勻性差、涂覆性較差、激活劑混合不均勻以及Sm3+難以進(jìn)入β -Li2T1^格等問題。本發(fā)明在后期低溫煅燒下即可獲得亞微米級Sm3+: P-Li2T13熒光粉，粒徑分布均勻，紅橙光色溫較低，發(fā)光強度高。
[0007]本發(fā)明的具體方法如下:
[0008]一種亞微米級Sm3+: β -Li2T13紅橙光熒光粉的制備方法，將Li 20顆粒以水熱合成法制成摩爾濃度為0.10?3.0OmoI/L的L1H溶液，然后向其中加入Ti源和Sm源，保證混合均勻，再在烘箱中于100?240°C保溫I?20h，隨爐冷卻后取出水熱產(chǎn)物，將該水熱產(chǎn)物干燥后，研磨均勻，于電阻爐內(nèi)，在500?7000C下煅燒6?36h，最后隨爐冷卻，研磨，即可。
[0009]將Li2O顆粒以水熱合成法制成L1H溶液的具體方法為:將Li2O顆粒置于高壓容器內(nèi)，按填充比為20%?70% (指蒸餾水體積占高壓容器容積的比例)向該高壓容器中加入蒸餾水，充分溶解后，即得摩爾濃度為0.10?3.0OmoI/L的L1H溶液，所述高壓容器的壓力范圍為I?lOOMpa。
[0010]按照原子摩爾比，Li:Ti = 1.85?2.25:1 ;Sm3+占基體材料β -Li 21103的摩爾濃度為 0.1 ?1mol % ο
[0011]所述高壓容器的材料為聚四氟乙烯、不銹鋼或哈氏合金。
[0012]向所述L1H溶液中加入Ti源和Sm源，采用超聲波清洗的方式保證充分溶解，所述超聲波頻率為10?40kHz，處理時間為10?30min。
[0013]所述Ti源和Sm源同時加入到L1H溶液中。
[0014]所述水熱產(chǎn)物干燥的具體方法為:在80°C條件下于空氣氣氛中干燥。
[0015]水熱產(chǎn)物干燥時，嚴(yán)禁倒掉上清液，嚴(yán)禁清洗，所有產(chǎn)物直接干燥。
[0016]一種基于上述方法制得的亞微米級Sm3+: β -Li2T13高純藍(lán)光熒光粉，該熒光粉一次顆粒的平均粒徑在131nm。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點:
[0018]I)本發(fā)明采用水熱法制備亞微米級Sm3+: β -Li2T13紅橙光熒光粉，在低溫煅燒下(500?700°C )即可使Sm3+摻入β -Li 2Ti03晶格，而實現(xiàn)可見光發(fā)射。與傳統(tǒng)的高溫固相法相比，水熱法能耗較低、操作工藝簡單，適合工業(yè)化生產(chǎn)。
[0019]2)本發(fā)明通過水熱法制備亞微米級Sm3+: β -Li2T13紅橙光熒光材料，與傳統(tǒng)固相法相比，所得顆粒粒徑小且分布均勻，有利于提高熒光粉后期應(yīng)用中的涂覆性能。
[0020]3)本發(fā)明所制備亞微米級Sm3+: β -Li2T13紅橙光熒光粉材料，經(jīng)煅燒后基體材料超胞結(jié)構(gòu)發(fā)育良好，稀土離子易進(jìn)入晶格實現(xiàn)能量傳遞，其光致發(fā)光性能容易調(diào)控。所得熒光粉的色純度高，發(fā)光強度高。
【【附圖說明】】
[0021]圖1為實例I制備的Sm3+:β -Li2T1^I橙光熒光粉的X射線衍射圖譜。
[0022]圖2為實例2制備的Sm3+: β -Li2T13紅橙光熒光粉的場發(fā)射掃描電子顯微鏡圖像。
[0023]圖3為實例3制備的Sm3+:β _1^21103紅橙光熒光粉的發(fā)射光譜圖。
[0024]圖4為實例4制備的Sm3+:β _1^21103紅橙光熒光粉的發(fā)射光譜圖。
[0025]圖5為實例6制備的Sm3+: β _1^21103紅橙光熒光粉的發(fā)射光譜圖。
[0026]圖6為實例7制備的Sm3+: β _1^21103紅橙光熒光粉的發(fā)射光譜圖。
[0027]圖7為實例5制備的Sm3+: β _1^21103紅橙光熒光粉的CIE色度圖。
[0028]【具體實施實例】
[0029]本發(fā)明的具體方法如下:
[0030]I)稱取一定量的Li2O顆粒置于高壓容器(該高壓容器的材料為聚四氟乙烯、不銹鋼、哈氏合金等，壓力范圍I?10Mpa)中，按填充比為20%?70% (指蒸餾水體積占高壓容器容積的比例)向高壓容器中加入適量蒸餾水，充分溶解后，在高壓容器中形成濃度為0.10 ?3.0OmoI/L 的 L1H 溶液；
[0031]2)按Li:Ti = 1.85?2.25:1的原子摩爾比例，稱取適量的T12粉體。按照Sm3+的摩爾濃度為0.1?1mol % (指Sm3+占基體材料β -Li 2Ti03的摩爾濃度)，稱取適量的Sm2O3粉體。將T12粉體與Sm2O3粉體共同加入步驟I的高壓容器中；
[0032]3)將步驟2中高壓容器置于超聲波清洗機中，進(jìn)行超聲處理，超聲頻率為10?40kHz，處理時間為10?30min，使高壓容器內(nèi)三種原料充分混合；
[0033]4)將步驟3中的高壓容器置于烘箱中，在100?240°C下，保溫I?20h，隨爐冷卻后取出；
[0034]5)將步驟4所得水熱產(chǎn)物在80°C條件下，空氣氣氛中進(jìn)行干燥(注意，水熱所得所有產(chǎn)物進(jìn)行干燥，嚴(yán)禁倒掉上清液，嚴(yán)禁清洗)，獲得水熱前驅(qū)體；
[0035]6)將步驟5所得水熱前驅(qū)體研磨均勻，置于箱式電阻爐內(nèi)，在500?700°C下煅燒6?36h，隨爐冷卻后取出進(jìn)行研磨，即得最終產(chǎn)物Sm3+: β -Li2T13粉體；
[0036]7)通過X射線衍射(XRD)對產(chǎn)物進(jìn)行物相鑒定。通過場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)對產(chǎn)物進(jìn)行形貌觀察。通過熒光光譜儀進(jìn)行發(fā)光性能測試。最后得到色純度高、發(fā)光強度高、顆粒粒徑小且分布均勻、相純度高的微米級Sm3+: β-Li2T1gI橙光熒光粉。
[0037]下面結(jié)合實例及附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明:
[0038]實施例1
[0039]I)稱取一定量的Li2O顆粒置于高壓容器中，按填充比為60% (指蒸餾水體積占高壓容器容積的比例)向高壓容器中加入適量蒸餾水，充分溶解后，在高壓容器中形成濃度為0.1OmoI/L的L1H溶液；
[0040]2)按Li:Ti = 2.25:1(原子摩爾比)的比例，稱取適量的T12粉體。按照Sm3+的摩爾濃度為2.0mol % (指Sm3+占基體材料β -Li 2Ti03的摩爾濃度)，稱取適量的Sm 203粉體。將T12粉體與Sm2O3粉體共同加入步驟I的高壓容器中；
[0041]3)將步驟2中高壓容器置于超聲波清洗機中，進(jìn)行超聲處理，超聲頻率為24kHz，處理時間為20min，使高壓容器內(nèi)三種原料充分混合；
[0042]4)將步驟3中的高壓容器置于烘箱中，在170°C下，保溫6h，隨爐冷卻后取出；
[0043]5)將步驟4所得水熱產(chǎn)物在80°C條件下，空氣氣氛中進(jìn)行干燥(注意，水熱所得所有產(chǎn)物進(jìn)行干燥，嚴(yán)禁倒掉上清液，嚴(yán)禁清洗)，獲得水熱前驅(qū)體；
[0044]6)將步驟5所得水熱前驅(qū)體研磨均勻，置于箱式電阻爐內(nèi)，在700°C下煅燒12h，隨爐冷卻后取出進(jìn)行研磨，即得最終產(chǎn)物Sm3+: β -Li2T13粉體；
[0045]7)通過X射線衍射(XRD)對產(chǎn)物進(jìn)行物相鑒定。通過場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)對產(chǎn)物進(jìn)行形貌觀察。通過熒光光譜儀進(jìn)行發(fā)光性能測試。最后得到色純度高、發(fā)光強度高、顆粒粒徑為134nm、分布均勻、相純度為100%的微米級Sm3+: β -Li2T13紅橙光熒光粉。
[0046]實施例2
[0047]I)稱取一定量的Li2O顆粒置于高壓容器中，按填充比為20% (指蒸餾水體積占高壓容器容積的比例)向高壓容器中加入適量蒸餾水，充分溶解后，在高壓容器中形成濃度為0.50mol/L的L1H溶液；
[0048]2)按Li:Ti = 1.90:1(原子摩爾比)的比例，稱取適量的T12粉體。按照Sm3+的摩爾濃度為1.50mol % (指Sm3+占基體材料β -Li 2Ti03的摩爾濃度)，稱取適量的Sm 203粉體。將T12粉體與Sm2O3粉體共同加入步驟I的高壓容器中；
[0049]3)將步驟2中高壓容器置于超聲波清洗機中，進(jìn)行超聲處理，超聲頻率為40kHz，處理時間為15min，使高壓容器內(nèi)三種原料充分混合；
[0050]4)將步驟3中的高壓容器置于烘箱中，在110°C下，保溫3h，隨爐冷卻后取出；
[0051]5)將步驟4所得水熱產(chǎn)物在80°C條件下，空氣氣氛中進(jìn)行干燥(注意，水熱所得所有產(chǎn)物進(jìn)行干燥，嚴(yán)禁倒掉上清液，嚴(yán)禁清洗)，獲得水熱前驅(qū)體；
[0052]6)將步驟5所得水熱前驅(qū)體研磨均勻，置于箱式電阻爐內(nèi)，在550°C下煅燒30h，隨爐冷卻后取出進(jìn)行研磨，即得最終產(chǎn)物Sm3+: β -Li2T13粉體；
[0053]7)通過X射線衍射(XRD)對產(chǎn)物進(jìn)行物相鑒定。通過場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FE-SEM)對產(chǎn)物進(jìn)行形貌觀察。通過熒光光譜儀進(jìn)行發(fā)光性能測試。最后得到色純度高、發(fā)光強度高、顆粒粒徑為149nm、分布均勻、相純度為100%的微米級Sm3+: β -Li2T13紅光熒光粉。
[0054]實施例3
[0055]I)稱取一定量的Li2O顆粒置于高壓容器中，按填充比為50% (指蒸餾水體積占高壓容器容積的比例)向高壓容器中加入適量蒸餾水，充分溶解后，在高壓容器中形成濃度為0.25mol/L的L1H溶液；
[0056]2)按Li:Ti = 1.85:1(原子摩爾比)的比例，稱取適量的T12粉體。按照Sm3+的摩爾濃度為0.50mol % (指Sm3+占基體材料β -Li 2Ti03的摩爾濃度)，稱取適量的Sm 203粉體。將T12粉體與Sm2O3粉體共同加入步驟I的高壓容器中；
[0057]3)將步驟2中高壓容器