CN100432183C - 碳酸钙基红色荧光材料及其制备方法 - Google Patents

碳酸钙基红色荧光材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种CaCO3:Eu3+，Li+红色荧光材料的制备方法，其制备方法是将配比好的原料混合均匀，以纯度为40-70%的乙醇溶液为溶剂加入到混合原料中研磨均匀；将研磨后的原料置于红外干燥箱中于80-120℃干燥；将干燥好的原料置于箱式电阻炉中于600-800℃锻烧2-4小时。本发明不需要在高温下把CaCO3分解为CaO，其固相反应温度为600-800℃，大大节省了能源。本发明以廉价的碳酸钙为基料，使用非稀土金属元素锂作为助活剂，既降低原料成本，又增强了红色荧光材料的发光性能。采用稀土激活离子Eu3+，无需在特别条件下制备Eu2+，简化了工艺条件。本发明比现有生产方法快捷、简便、廉价，能制得高纯度的红色荧光材料。

Description

碳酸钙基红色荧光材料及其制备方法
所属技术领域
本发明为一种碳酸钙基红色荧光材料及采用低温固相法对其制备的方法。
背景技术
荧光材料分为无机荧光和有机荧光材料两大类。尽管无机荧光材料通过十余年的研究和应用，已在硫化锌系和铝酸盐系荧光材料方面取得了巨大的进展，特别是在绿色和蓝色荧光材料的制备工艺方面已逐渐趋向成熟，但红色荧光材料的研究进展较慢。分析国内外的相关研究报道，可按发光机制和激活剂的不同将红色荧光材料分为三大类。一类是稀土元素激活的碱土钛酸盐，在波光为365 nm的紫外光激发下，可在614nm附近出现发射峰，有较强的发光亮度，性能稳定，但余辉时间短。另一类是稀土元素激活的碱土硫化物，目前制备的这类长余辉磷光粉激发谱很宽，在宽带激发源的激发下发光效率较高，它的发射峰值可在620nm至670nm出现，余辉时间从30min至3h.但其在空气中易氧化变质，比如红色荧光材料CaS:Eu的稳定性较差，必须进行工艺处理才能应用。第三类是稀土元素激活的碱土氧化物，其激发光源是波长为245nm的紫外光，在594nm和616nm处出现双峰，荧光发光亮度好，不易变质褪色，有较高的稳定性，余辉时间可达2h。比如，中兴大学的岳小潘等发表于《Materials kesearchbulletin》38(2003)1537-1544P的Ca(NO3)2和NH4HCO3为原料在室温下使用共沉淀法合成的CaCO3:Eu红色荧光材料。但是该发明使用共沉淀法，工艺复杂，不适合工业化生产。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种成本低廉，工艺简单，发光亮度强的碳酸钙基红色荧光材料及其制备的方法。本发明的解决方案是：一种碳酸钙基红色荧光材料，其特征在于主要原料按以下配比：掺杂元素铕和锂为碳酸钙的1-10％摩尔，掺杂元素铕和锂的摩尔比值为1-10。
其制备方法是按上述配比将原料混合均匀，将纯度为40-70％的乙醇溶液加入到混合原料中研磨均匀；将研磨原料置于红外干燥箱中干燥，将干燥好的原料置于箱式电阻炉中于600-800℃煅烧2-4小时。
本发明的碳酸钙基红色荧光材料和它的制备方法中含有元素铕的化合物为氧化铕，含有元素锂的化合物为乙酸锂。
本发明的机理是：在CaCO3中掺杂稀土元素铕作为激活剂、碱金属元素锂作为助活剂，铕通过锂的敏化作用进入CaO晶格中，实现他们之间的能量传递，可增强其发光性能。掺杂元素Eu3+有两条红色光的谱线，即618nm和593nm，而且Li+离子的半径特别小，容易进入到CaCO3晶格中去，增加Eu3+在CaCO3中的溶解性。因此，在其中引入碱金属元素锂，既增强了红色荧光材料的发光性能，又降低了昂贵稀土元素铕的使用量。以廉价的石灰石作为基材，且低温固相法的制备工艺简单，将大大降低了产品成本。
本发明与现有技术相比的优点：
a、以廉价的碳酸钙为基料，大大节省了成本；
b、产品的制备中，不需要在高温下把CaCO3分解为CaO，其固相法温度为600-800℃，比一般高温固相法低500℃，大大节省了能源；
c、使用非稀土金属元素锂作为助活剂，增强了红色荧光材料的发光性能，又降低了昂贵稀土元素铕的使用量，大大降低了产品成本；
d、采用稀土激活离子Eu3-，无需在特别条件下制备Eu2+，简化了工艺条件。
附图说明
图1为本发明实施例产品测试得到的发射光谱图
实现方式
本发明可结合实施例进一步说明
实施例：
准确称量1g Eu2O3，按原料配比：总掺杂元素铕和锂为碳酸钙的2％摩尔，掺杂元素铕和锂的摩尔比值为2，其中含锂的化合物为LiOH.H2O。在配比好的原料混合物中加入纯度为50％的乙醇溶液，于研钵中研磨，混合均匀；将混合好的原料置于红外干燥箱中于100℃干燥两小时；将干燥好的原料分为三份，分别置于箱式电阻炉中于600℃、700℃、800℃煅烧，保温4h，自然冷却至室温得白色粉未产品。将上述三种产品用分光光度计测试，在激发光谱245nm，其发射光谱在595nm处都有较强的发射峰，如图1所示。

Claims (1)

1.一种碳酸钙基红色荧光材料的制备方法，其特征在于按以下步骤进行：
a.将配比好的原料混合均匀，以纯度为40-70％的乙醇溶液为溶剂加入到混合原料中研磨均匀；
b.将研磨原料置于红外干燥箱中于80-120℃干燥；
c.将干燥好的原料置于箱式电阻炉中于600-800℃煅烧2-4小时；
其中，原料含有铕元素的化合物为氧化铕，含有锂元素的化合物为乙酸锂，掺杂元素铕和锂为碳酸钙的1-10％摩尔，掺杂元素铕和锂的摩尔比值为1-10。
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溶胶- 凝胶法制备纳米级ZnO :Eu ,Li 红色荧光材料. 康明等.四川大学学报(工程科学版），第37卷第1期. 2005
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