CN101864305B - 一种La2Ti2O7:Eu3+,Sm3+荧光粉及其制备方法 - Google Patents
一种La2Ti2O7:Eu3+,Sm3+荧光粉及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种La2Ti2O7:Eu3+,Sm3+荧光粉及其制备方法,其中镧、钛、铕和钐的摩尔比为(0.65~1)∶1∶(0~0.3)∶(0~0.05);其制备过程包括:以氧化镧,氧化钛,氧化铕,氧化钐为原料,于无水乙醇中均匀混合,然后于60-80℃干燥2-5小时;将上述混合物在空气氛围下进行煅烧,以5~7℃/分钟的速率升温至1300~1500℃,保温时间为1-2小时;将煅烧产物进行粉碎处理,从而得到白色荧光粉体。制备的La2Ti2O7:Eu3+,Sm3+荧光粉比La2Ti2O7:Eu3+荧光粉在395nm处激发峰的半峰宽增宽25%~65%;该制备方法工艺简单,所需生产设备简单,易于实现工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于La2Ti2O7荧光粉及其制备领域,特别涉及La2Ti2O7:Eu3+,Sm3+荧光粉及其制备方法。
背景技术
自从发明了以InGaN为基础的蓝光激发白光发光二极管(White-LEDs)以来,白光LED在电子器件中的应用得到迅速发展,如手机的背光源等;同时随着半导体芯片技术的进步和高效荧光粉的开发,白光LED的发光效率已经并将会得到更为显著的提高。白光LED已经显示了取代传统照明方式的潜力,目前白光LED的发光效率已经超过了白炽灯,正在接近荧光灯。又由于白光LED的长寿命、节省能源、环境友好的特性,正迅速由个人通讯设备、液晶显示背光源方面的应用扩展到汽车照明和家庭普通照明领域。
自从日本日亚化学公司于1996年首先研制出以黄光系列的钇铝石榴石(yttriumaluminum garnet,YAG)荧光粉配合蓝光LED得到高效率的白光光源,近年来,科研人员对钇铝石榴石系列荧光粉的制备、发光性能进行了大量研究。这种荧光粉凭借良好的稳定性以及与相应LED芯片的良好匹配得到了很广泛的应用,并且商业化。但是这类蓝光LED芯片搭配黄光荧光粉的设计存在着很大的缺陷,随着使用时间的增加,芯片的老化问题将导致发出的光蓝移,最终使其与荧光粉所发出的光的混合光源偏蓝,使显色指数大大降低。
随着UV和近UV光有效激发的高效红色荧光粉的研究,逐渐可以解决发光偏冷这一问题。红色荧光粉方面,庄卫东等在中国稀土学报2004,22(6):854报道了一种二价铕激活碱土过渡金属复合硫化物的红色荧光粉。二价铕激活硫化物(Sr,Ca)S:Eu2+在460nm激发下发射峰波长为600nm。但是,这种荧光粉稳定性差、容易潮解,须进行包覆处理。可见,目前荧光粉研究领域中仍然存在许多严峻的问题,比如,光转换效率和热稳定性能优良的荧光粉,特别是可被近UV光有效激发的高效红色荧光粉极其缺少,而又极其需要。
目前作为在紫外激发范围的固态光源是InGaN基的二极管和荧光材料来实现的。目前最为常用的是InGaN基蓝光LED芯片与蓝色荧光粉BaMgAl10O17:Eu2+和绿色荧光粉ZnS:Cu+,Al3+以及Y2O2S:Eu3+的组合,然而,Y2O2S:Eu3+的化学稳定性比较低,它在400nm激发时激发强度会突然降低。这样就急需一个稳定性好的荧光粉,并且它既能在紫外范围被激发,又能提供高的发光强度。
La2Ti2O7:Eu3+作为一种新兴的红色荧光粉,具有很好的热稳定性和化学稳定性,同时还具有较高的显色指数。但La2Ti2O7:Eu3+荧光粉的激发范围仍不理想,当芯片老化,激发范围偏移,就会严重影响LED灯的使用,并且影响和限制了这种材料的广泛应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种La2Ti2O7:Eu3+,Sm3+荧光粉及其制备方法,制备的Sm掺杂La2Ti2O7:Eu3+荧光粉在395nm处比La2Ti2O7:Eu3+荧光粉激发峰的半峰宽增宽25%~65%;该方法工艺简单,所需生产设备简单,易于实现工业化生产。
本发明的一种La2Ti2O7:Eu3+,Sm3+荧光粉,其中镧、钛、铕和钐的化学计量比为(0.65~1)∶1∶(0~0.3)∶(0~0.05),其中铕、钐摩尔比为10∶1~3。
本发明的一种La2Ti2O7:Eu3+,Sm3+荧光粉的制备方法,包括:
(1)氧化镧La2O3,氧化钛TiO2,氧化铕Eu2O3和氧化钐Sm2O3,按摩尔比为(0.65~1)∶2∶(0~0.3)∶(0~0.05)于无水乙醇中均匀混合,然后于60-80℃干燥2-5小时;
(2)将上述混合物在空气气氛下进行煅烧,以5~7℃/分钟的速率升温至1300~1500℃,保温1-2小时;
(3)将煅烧产物进行粉碎处理,即得La2Ti2O7:Eu3+,Sm3+荧光粉体。
所述步骤(1)中的La2O3、TiO2、Eu2O3和Sm2O3摩尔比为0.888∶2∶0.1∶0.01008。
所述步骤(1)中的La2O3、TiO2、Eu2O3和Sm2O3摩尔比为0.87∶2∶0.1∶0.03004。
所述步骤(1)中的La2O3、TiO2、Eu2O3和Sm2O3的总质量与无水乙醇按质量比1∶(20~30)混合。
所述步骤(1)中的混合条件为磁力搅拌20~30min和超声混合5~10min。
所述步骤(3)中的粉碎处理为手工粉碎、气流粉碎或球磨粉碎。
在反应温度或相同铕离子浓度的条件下,制备的La2Ti2O7:Eu3+,Sm3+荧光粉比La2Ti2O7:Eu3+荧光粉在395nm处激发峰的半峰宽增宽25%~65%;其中以Eu3+和Sm3+取代La3+,取代量分别为La3+的0~30mol%和0~5mol%。
有益效果
(1)Sm掺杂La2Ti2O7:Eu3+荧光粉增加了激发峰的半峰宽;
(2)该制备方法工艺简单,所需生产设备简单,易于实现工业化生产。
附图说明
图1为La2Ti2O7:Eu3+的荧光光谱图;
图2为Sm和Eu的摩尔比例为1∶10时,La2Ti2O7:Eu3+,Sm3+与La2Ti2O7:Eu3+的荧光光谱的比较;
图3为Sm和Eu的摩尔比例为3∶10时,La2Ti2O7:Eu3+,Sm3+与La2Ti2O7:Eu3+的荧光光谱的比较。
具体实施方式
下面结合具体实施例,进一步阐述本发明。应理解,这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解,在阅读了本发明讲授的内容之后,本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改,这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
取氧化镧0.7331g(0.00225mol),氧化钛0.3994g(0.005mol),氧化铕0.088g(0.00025mol),加入20ml浓度为99.8%的无水乙醇,以它为混合介质,通过磁力搅拌25min和超声混合7min,混合均匀后将原料于80℃烘箱干燥2h。将得到的配料放入氧化铝坩埚中,放入马弗炉中,在空气气氛下升温至1400℃,升温速率为7℃/分钟,在此温度下,保温1个半小时;最后,自然冷却至室温。经过手工研磨得到La1.8Ti2O7:Eu3+ 0.2荧光粉。图1为本实施例制备的La1.8Ti2O7:Eu3+ 0.2荧光粉的PL光谱,由图中可看出La1.8Ti2O7:Eu3+ 0.2在7F0→5L6的激发峰的半峰宽范围为:392nm→403.4nm。
实施例2
取氧化镧0.7249g(0.00222mol),氧化钛0.3994g(0.005mol),氧化铕0.088g(0.00025mol),氧化钐0.0088g(0.0000252mol),加入24ml浓度为99.8%的无水乙醇,以它为介质,通过磁力搅拌30min和超声混合5min,混合均匀后将原料于70℃烘箱干燥4h。将得到的配料放入氧化铝坩埚中,将其放入马弗炉中,升温至1300℃,升温速率为5℃/分钟,在此温度下,保温2小时;最后在此环境下,自然冷却至室温。经过手工研磨粉碎,得到La1.78Ti2O7:Eu3+0.2,Sm3+0.02荧光粉。图2为本实施例制备的La1.78Ti2O7:Eu3+0.2,Sm3+0.02荧光粉的PL光谱,由图中可看出La1.8Ti2O7:Eu3+0.2在7F0→5L6的激发峰的半峰宽范围为:392nm→403.4nm,现掺杂Sm和Eu的摩尔比例为1∶10时的Sm离子后激发峰的半峰宽的范围变为:392nm→406.8nm,增加了29.8%;
实施例3
取氧化镧0.7086g(0.002175mol),氧化钛0.3994g(0.005mol),氧化铕0.088g(0.00025mol),氧化钐0.0262g(0.0000751mol),加入15ml浓度为99.8%的无水乙醇,以它为介质,通过磁力搅拌20min和超声混合10min,混合均匀后将原料于60℃烘箱干燥5h。将得到的配料放入氧化铝坩埚中,将其放入马弗炉中,升温至1500℃,升温速率为7℃/分钟,在此温度下,保温1个小时;最后在此环境下,自然冷却至室温。经过手工研磨粉碎,得到La1.74Ti2O7:Eu3+ 0.2,Sm3+ 0.06荧光粉。图3为本实施例制备的La1.74Ti2O7:Eu3+ 0.2,Sm3+ 0.06荧光粉的PL光谱,由图中可看出La1.8Ti2O7:Eu3+ 0.2在7F0→5L6的激发峰的半峰宽为:392nm→403.4nm,现掺杂Sm和Eu的摩尔比例为3∶10时的Sm离子后激发峰的半峰宽变为:390nm→410nm,增加了57.9%。
Claims (5)
1.一种La2Ti2O7:Eu3+,Sm3+荧光粉,其中镧、钛、铕和钐的化学计量比为0.87~0.89:1:0.1:0.01~0.03,其中铕、钐摩尔比为10:1~3。
2.一种La2Ti2O7:Eu3+,Sm3+荧光粉的制备方法,包括:
(1)氧化镧La2O3,氧化钛TiO2,氧化铕Eu2O3和氧化钐Sm2O3 ,按摩尔比为0.87~0.89:1:0.1:0.01~0.03于无水乙醇中均匀混合,然后于60-80℃干燥2-5小时;
(2)将上述混合物在空气气氛下进行煅烧,以5~7℃/分钟的速率升温至1300~1500℃,保温1-2小时;
(3)将煅烧产物进行粉碎处理,即得La2Ti2O7:Eu3+,Sm3+荧光粉体。
3.根据权利要求2所述的一种La2Ti2O7:Eu3+,Sm3+荧光粉的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中的La2O3、TiO2、Eu2O3和Sm2O3的总质量与无水乙醇按质量比1:(20~30)混合。
4.根据权利要求2所述的一种La2Ti2O7:Eu3+,Sm3+荧光粉的制备方法,其特征在于:所述步骤(1)中的混合条件为磁力搅拌20~30min和超声混合5~10min。
5.根据权利要求2所述的一种La2Ti2O7:Eu3+,Sm3+荧光粉的制备方法,其特征在于:所述步骤(3)中的粉碎处理为手工粉碎、气流粉碎或球磨粉碎。
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