CN102002364A - 一种钒磷酸钇钆铕红色荧光粉的制造方法 - Google Patents

一种钒磷酸钇钆铕红色荧光粉的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种钒磷酸钇钆铕红色荧光粉的制造方法,先按化学式(Y1-x-yGdy,Eux)(P1-z,Vz)O4的物质组分比例称取所需稀土金属氧化物,溶于硝酸或者盐酸中形成稀土金属盐溶液;然后制得稀土金属草酸盐沉淀物,加工后得到稀土氧化物共沉体,所得共沉体与磷酸氢二铵和偏钒酸铵混合,干燥后粉碎进行高温灼烧得到钒磷酸钇钆铕烧成体;将所得烧成体用氢氧化钠清洗后得到的粉浆进行球磨分散,再用热纯水充分洗涤,经过滤干燥目筛即得到钒磷酸钇钆铕红色荧光粉。以该方法制得的钒磷酸钇钆铕红色荧光粉具有发光亮度高,色纯度好,晶体形貌完整,粉体中心粒度小的特点。

Description

一种钒磷酸钇钆铕红色荧光粉的制造方法
技术领域
本发明涉及荧光粉技术领域,尤其是涉及一种钒磷酸钇钆铕红色荧光粉及其制备方法。
背景技术
目前,PDP显示器件中广泛使用的红色荧光粉是盐红色荧光粉,其化学式为(Y,Gd)BO3:Eu,并与BaMgAl10O17:Eu蓝色荧光粉和Zn2SiO4:Mn绿色荧光粉组合使用。(Y,Gd)BO3:Eu由于其具有较高的亮度,而被应用于PDP中的红色荧光体。虽然(Y,Gd)BO3:Eu与其他红色荧光体相比具有较高的亮度,但由于其Eu离子所处晶体结构的特点,其Eu离子发光主要是磁偶极子跃迁,故发射主峰位于591nm附近,具有较低的色纯度和较长的余辉时间。在实际过程中,常用增加纠正颜色的滤光片的方法以改善其色纯度,但滤光片的使用会减少30-40%的亮度,并增加PDP制造成本。
Y(P,V)O4:Eu荧光粉中,对应的Eu离子发光电偶极跃迁,其发射主峰位于619nm附近,其色纯度高,余辉时间短。由于充分利用VO4 3-根的基质吸收具有较高的发光效率,曾被用作彩色CRT红色荧光粉。在YVO4:Eu中用PO4 3-部分取代VO4 3-有助于提高色纯度,改善光衰特性,而被用于高压汞灯中。
中国专利02116461.4采用固相反应合成方法,以Y2O3,Gd2O3,Eu2O3,NH4VO3,(NH4)2HPO4混合,并加入一定量,混合均匀后装入氧化铝坩埚中在1100℃-1400℃烧成2-6小时,烧成后研磨后装入坩埚中再重复烧成一次,过筛即得到Y(P,V)O4:Eu红色荧光粉。该方法是属于传统固相反应,所得荧光粉粒度偏大,形貌差,不适用于PDP显示器件。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种钒磷酸钇钆铕红色荧光粉及其制备方法,以该方法制得的钒磷酸钇钆铕红色荧光粉具有发光亮度高,色纯度好,晶体形貌完整,粉体中心粒度小的特点。
为了达到上述目的,本实用新型采用的技术方案为:
一种钒磷酸钇钆铕红色荧光粉的制造方法,包括以下步骤:
第一步,按化学式(Y1-x-yGdy,Eux)(P1-z,Vz)O4的物质组分比例进行配料,其中x=0.0~1.0;y=0.0~1.0;z=0.1~1.0,称取所需稀土金属氧化物氧化钇、氧化钆、氧化铕溶于过量的重量比为20-40%的硝酸或者盐酸中,形成稀土金属盐溶液,加热稀土金属盐溶液至60-80℃,将过量的重量比为20-50%的草酸溶液加入到稀土金属盐溶液,得到稀土金属草酸盐沉淀物,将所得沉淀物用去离子水充分洗涤至pH=6-7后,再过滤分离,得到稀土金属草酸盐共沉体;
第二步,将磷酸氢二铵和偏钒酸铵按照质量比0.2-0.8混合,将第一步得到的稀土金属草酸盐共沉体与过量10-30%的上述磷酸氢二铵和偏钒酸铵混合物一起加入水溶液形成糊状,再经过真空干燥的方式将其干燥,然后粉碎,过160目筛;
第三步,将第二步过筛所得稀土金属氧化物混合体装入氧化铝坩埚,加盖,进入氧化炉高温灼烧,将温度在700-850℃下保温1-5小时,再升温至900-1300℃保温3-6小时,随炉降温至室温,即得到钒磷酸钇钆铕烧成体;
第四步,将第三步得到的钒磷酸钇钆铕烧成体加入到过量的浓度为1-3mol/L的氢氧化钠碱溶液中,加热至80℃,并搅拌30-60min,静置,分离母液,得到钒磷酸钇钆铕粉浆;
第五步,将上述钒磷酸钇钆铕粉浆中加入玻璃球,慢速球磨分散,将分散后粉浆过500目筛后用热纯水充分洗涤,去除其杂质,过滤,将粉块放入干燥箱中在90-120℃下烘干,过160目筛,得到钒磷酸钇钆铕红色荧光粉。
本发明与现有技术相比,改进了原材料混合方法,使得激活剂混合更均匀,所得荧光粉发光亮度高,色纯度好,晶体形貌完整,粉体中心粒度小。该工艺制造方法简单,生产成本低,适合于工业化生产。
具体实施方式
下面以具体实施例对本发明的方法作进一步详细的描述。
实施例一
一种钒磷酸钇钆铕红色荧光粉的制造方法,包括以下步骤:
第一步,按化学式(Y1-x-yGdy,Eux)(P1-z,Vz)O4的物质组分比例进行配料,其中x=0.5;y=0.2;z=0.5,称取所需稀土金属氧化物氧化钇、氧化钆、氧化铕溶于过量的重量比为30%的硝酸或者盐酸中,形成稀土金属盐溶液,加热稀土金属盐溶液至70℃,将过量的重量比为35%的草酸溶液加入到稀土金属盐溶液,得到稀土金属草酸盐沉淀物,将所得沉淀物用去离子水充分洗涤至pH=7后,再过滤分离,得到稀土金属草酸盐共沉体;
第二步,将磷酸氢二铵和偏钒酸铵按照质量比0.6混合,将第一步得到的稀土金属草酸盐共沉体与过量20%的上述磷酸氢二铵和偏钒酸铵混合物一起加入水溶液形成糊状,再经过真空干燥的方式将其干燥,然后粉碎,过160目筛;
第三步,将第二步过筛所得稀土金属氧化物混合体装入氧化铝坩埚,加盖,进入氧化炉高温灼烧,将温度在800℃下保温4小时,再升温至1100℃保温4.5小时,随炉降温至室温,即得到钒磷酸钇钆铕烧成体;
第四步,将第三步得到的钒磷酸钇钆铕烧成体加入到过量的浓度为2mol/L的氢氧化钠碱溶液中,加热至80℃,并搅拌45min,静置,分离母液,得到钒磷酸钇钆铕粉浆;
第五步,将上述钒磷酸钇钆铕粉浆中加入玻璃球,慢速球磨分散,将分散后粉浆过500目筛后用热纯水充分洗涤,去除其杂质,过滤,将粉块放入干燥箱中在105℃下烘干,过160目筛,得到钒磷酸钇钆铕红色荧光粉。
实施例二
一种钒磷酸钇钆铕红色荧光粉的制造方法,包括以下步骤:
第一步,按化学式(Y1-x-yGdy,Eux)(P1-z,Vz)O4的物质组分比例进行配料,其中x=0.1;y=0.5;z=0.1,称取所需稀土金属氧化物氧化钇、氧化钆、氧化铕溶于过量的重量比为20%的硝酸或者盐酸中,形成稀土金属盐溶液,加热稀土金属盐溶液至60℃,将过量的重量比为20%的草酸溶液加入到稀土金属盐溶液,得到稀土金属草酸盐沉淀物,将所得沉淀物用去离子水充分洗涤至pH=6后,再过滤分离,得到稀土金属草酸盐共沉体;
第二步,将磷酸氢二铵和偏钒酸铵按照质量比0.2混合,将第一步得到的稀土金属草酸盐共沉体与过量10%的上述磷酸氢二铵和偏钒酸铵混合物一起加入水溶液形成糊状,再经过真空干燥的方式将其干燥,然后粉碎,过160目筛;
第三步,将第二步过筛所得稀土金属氧化物混合体装入氧化铝坩埚,加盖,进入氧化炉高温灼烧,将温度在700℃下保温4小时,再升温至900℃保温6小时,随炉降温至室温,即得到钒磷酸钇钆铕烧成体;
第四步,将第三步得到的钒磷酸钇钆铕烧成体加入到过量的浓度为1mol/L的氢氧化钠碱溶液中,加热至80℃,并搅拌60min,静置,分离母液,得到钒磷酸钇钆铕粉浆;
第五步,将上述钒磷酸钇钆铕粉浆中加入玻璃球,慢速球磨分散,将分散后粉浆过500目筛后用热纯水充分洗涤,去除其杂质,过滤,将粉块放入干燥箱中在90℃下烘干,过160目筛,得到钒磷酸钇钆铕红色荧光粉。
实施例三
一种钒磷酸钇钆铕红色荧光粉的制造方法,包括以下步骤:
第一步,按化学式(Y1-x-yGdy,Eux)(P1-z,Vz)O4的物质组分比例进行配料,其中x=0.9;y=0.01;z=0.9,称取所需稀土金属氧化物氧化钇、氧化钆、氧化铕溶于过量的重量比为40%的硝酸或者盐酸中,形成稀土金属盐溶液,加热稀土金属盐溶液至80℃,将过量的重量比为50%的草酸溶液加入到稀土金属盐溶液,得到稀土金属草酸盐沉淀物,将所得沉淀物用去离子水充分洗涤至pH=7后,再过滤分离,得到稀土金属草酸盐共沉体;
第二步,将磷酸氢二铵和偏钒酸铵按照质量比0.8混合,将第一步得到的稀土金属草酸盐共沉体与过量30%的上述磷酸氢二铵和偏钒酸铵混合物一起加入水溶液形成糊状,再经过真空干燥的方式将其干燥,然后粉碎,过160目筛;
第三步,将第二步过筛所得稀土金属氧化物混合体装入氧化铝坩埚,加盖,进入氧化炉高温灼烧,将温度在850℃下保温1小时,再升温至1300℃保温3小时,随炉降温至室温,即得到钒磷酸钇钆铕烧成体;
第四步,将第三步得到的钒磷酸钇钆铕烧成体加入到过量的浓度为3mol/L的氢氧化钠碱溶液中,加热至80℃,并搅拌30min,静置,分离母液,得到钒磷酸钇钆铕粉浆;
第五步,将上述钒磷酸钇钆铕粉浆中加入玻璃球,慢速球磨分散,将分散后粉浆过500目筛后用热纯水充分洗涤,去除其杂质,过滤,将粉块放入干燥箱中在120℃下烘干,过160目筛,得到钒磷酸钇钆铕红色荧光粉。
实施例四
一种钒磷酸钇钆铕红色荧光粉的制造方法,包括以下步骤:
第一步,按化学式(Y1-x-yGdy,Eux)(P1-z,Vz)O4的物质组分比例进行配料,其中x=0.01;y=0.9;z=0.01,称取所需稀土金属氧化物氧化钇、氧化钆、氧化铕溶于过量的重量比为35%的硝酸或者盐酸中,形成稀土金属盐溶液,加热稀土金属盐溶液至75℃,将过量的重量比为40%的草酸溶液加入到稀土金属盐溶液,得到稀土金属草酸盐沉淀物,将所得沉淀物用去离子水充分洗涤至pH=6.5后,再过滤分离,得到稀土金属草酸盐共沉体;
第二步,将磷酸氢二铵和偏钒酸铵按照质量比0.5混合,将第一步得到的稀土金属草酸盐共沉体与过量30%的上述磷酸氢二铵和偏钒酸铵混合物一起加入水溶液形成糊状,再经过真空干燥的方式将其干燥,然后粉碎,过160目筛;
第三步,将第二步过筛所得稀土金属氧化物混合体装入氧化铝坩埚,加盖,进入氧化炉高温灼烧,将温度在800℃下保温2小时,再升温至1200℃保温3小时,随炉降温至室温,即得到钒磷酸钇钆铕烧成体;
第四步,将第三步得到的钒磷酸钇钆铕烧成体加入到过量的浓度为2mol/L的氢氧化钠碱溶液中,加热至80℃,并搅拌50min,静置,分离母液,得到钒磷酸钇钆铕粉浆;
第五步,将上述钒磷酸钇钆铕粉浆中加入玻璃球,慢速球磨分散,将分散后粉浆过500目筛后用热纯水充分洗涤,去除其杂质,过滤,将粉块放入干燥箱中在110℃下烘干,过160目筛,得到钒磷酸钇钆铕红色荧光粉。
实施例制得的钒磷酸钇钆铕红色荧光粉的粒度测试结果和发光性能在147nm激发条件下的测试结果如表所示:
  相对亮度   x   y   余辉   D50/μm   <3μm   >10μm
 比较例1   95.0%   0.655   0.340   5.1ms   4.2   31.3%   1.50%
 实施例1   100.0%   0.657   0.335   5.0ms   3.0   61.4%   0.14%
 实施例2   98.0%   0.653   0.337   5.0ms   2.9   70.5%   0.05%
 实施例3   99.0%   0.660   0.330   5.0ms   2.7   62.0%   0.08%
 实施例4   101.0%   0.655   0.339   5.0ms   2.8   69.0%   0.05%
根据测试结果对比可知,用本方法制得的钒磷酸钇钆铕红色荧光粉发光亮度高,中心粒度小,微观形貌优良。

Claims (7)

1.一种钒磷酸钇钆铕红色荧光粉的制造方法,其特征在于,包括以下步骤:
第一步,按化学式(Y1-x-yGdy,Eux)(P1-z,Vz)O4的物质组分比例进行配料,其中x=0.0~1.0;y=0.0~1.0;z=0.1~1.0,称取所需稀土金属氧化物氧化钇、氧化钆、氧化铕溶于过量的重量比为20-40%的硝酸或者盐酸中,形成稀土金属盐溶液,加热稀土金属盐溶液至60-80℃,将过量的重量比为20-50%的草酸溶液加入到稀土金属盐溶液,得到稀土金属草酸盐沉淀物,将所得沉淀物用去离子水充分洗涤至pH=6-7后,再过滤分离,得到稀土金属草酸盐共沉体;
第二步,将磷酸氢二铵和偏钒酸铵按照质量比0.2-0.8混合,将第一步得到的稀土金属草酸盐共沉体与过量10-30%的上述磷酸氢二铵和偏钒酸铵混合物一起加入水溶液形成糊状,再经过真空干燥的方式将其干燥,然后粉碎,过160目筛;
第三步,将第二步过筛所得稀土金属氧化物混合体装入氧化铝坩埚,加盖,进入氧化炉高温灼烧,将温度在700-850℃下保温1-5小时,再升温至900-1300℃保温3-6小时,随炉降温至室温,即得到钒磷酸钇钆铕烧成体;
第四步,将第三步得到的钒磷酸钇钆铕烧成体加入到过量的浓度为1-3mol/L的氢氧化钠碱溶液中,加热至80℃,并搅拌30-60min,静置,分离母液,得到钒磷酸钇钆铕粉浆;
第五步,将上述钒磷酸钇钆铕粉浆中加入玻璃球,慢速球磨分散,将分散后粉浆过500目筛后用热纯水充分洗涤,去除其杂质,过滤,将粉块放入干燥箱中在90-120℃下烘干,过160目筛,得到钒磷酸钇钆铕红色荧光粉。
2.根据权利要求1所述的一种钒磷酸钇钆铕红色荧光粉的制造方法,其特征在于,包括以下步骤:
第一步,按化学式(Y1-x-yGdy,Eux)(P1-z,Vz)O4的物质组分比例进行配料,其中x=O.5;y=0.2;z=O.5,称取所需稀土金属氧化物氧化钇、氧化钆、氧化铕溶于过量的重量比为30%的硝酸或者盐酸中,形成稀土金属盐溶液,加热稀土金属盐溶液至70℃,将过量的重量比为35%的草酸溶液加入到稀土金属盐溶液,得到稀土金属草酸盐沉淀物,将所得沉淀物用去离子水充分洗涤至pH=7后,再过滤分离,得到稀土金属草酸盐共沉体;
第二步,将磷酸氢二铵和偏钒酸铵按照质量比0.6混合,将第一步得到的稀土金属草酸盐共沉体与过量20%的上述磷酸氢二铵和偏钒酸铵混合物一起加入水溶液形成糊状,再经过真空干燥的方式将其干燥,然后粉碎,过160目筛;
第三步,将第二步过筛所得稀土金属氧化物混合体装入氧化铝坩埚,加盖,进入氧化炉高温灼烧,将温度在800℃下保温4小时,再升温至1100℃保温4.5小时,随炉降温至室温,即得到钒磷酸钇钆铕烧成体;
第四步,将第三步得到的钒磷酸钇钆铕烧成体加入到过量的浓度为2mol/L的氢氧化钠碱溶液中,加热至80℃,并搅拌45min,静置,分离母液,得到钒磷酸钇钆铕粉浆;
第五步,将上述钒磷酸钇钆铕粉浆中加入玻璃球,慢速球磨分散,将分散后粉浆过500目筛后用热纯水充分洗涤,去除其杂质,过滤,将粉块放入干燥箱中在105℃下烘干,过160目筛,得到钒磷酸钇钆铕红色荧光粉。
3.根据权利要求1所述的一种钒磷酸钇钆铕红色荧光粉的制造方法,其特征在于,包括以下步骤:
第一步,按化学式(Y1-x-yGdy,Eux)(P1-z,Vz)O4的物质组分比例进行配料,其中x=0.1;y=0.5;z=0.1,称取所需稀土金属氧化物氧化钇、氧化钆、氧化铕溶于过量的重量比为20%的硝酸或者盐酸中,形成稀土金属盐溶液,加热稀土金属盐溶液至60℃,将过量的重量比为20%的草酸溶液加入到稀土金属盐溶液,得到稀土金属草酸盐沉淀物,将所得沉淀物用去离子水充分洗涤至pH=6后,再过滤分离,得到稀土金属草酸盐共沉体;
第二步,将磷酸氢二铵和偏钒酸铵按照质量比0.2混合,将第一步得到的稀土金属草酸盐共沉体与过量10%的上述磷酸氢二铵和偏钒酸铵混合物一起加入水溶液形成糊状,再经过真空干燥的方式将其干燥,然后粉碎,过160目筛;
第三步,将第二步过筛所得稀土金属氧化物混合体装入氧化铝坩埚,加盖,进入氧化炉高温灼烧,将温度在700℃下保温4小时,再升温至900℃保温6小时,随炉降温至室温,即得到钒磷酸钇钆铕烧成体;
第四步,将第三步得到的钒磷酸钇钆铕烧成体加入到过量的浓度为1mol/L的氢氧化钠碱溶液中,加热至80℃,并搅拌60min,静置,分离母液,得到钒磷酸钇钆铕粉浆;
第五步,将上述钒磷酸钇钆铕粉浆中加入玻璃球,慢速球磨分散,将分散后粉浆过500目筛后用热纯水充分洗涤,去除其杂质,过滤,将粉块放入干燥箱中在90℃下烘干,过160目筛,得到钒磷酸钇钆铕红色荧光粉。
4.根据权利要求1所述的一种钒磷酸钇钆铕红色荧光粉的制造方法,其特征在于,包括以下步骤:
第一步,按化学式(Y1-x-yGdy,Eux)(P1-z,Vz)O4的物质组分比例进行配料,其中x=0.9;y=0.01;z=0.9,称取所需稀土金属氧化物氧化钇、氧化钆、氧化铕溶于过量的重量比为40%的硝酸或者盐酸中,形成稀土金属盐溶液,加热稀土金属盐溶液至80℃,将过量的重量比为50%的草酸溶液加入到稀土金属盐溶液,得到稀土金属草酸盐沉淀物,将所得沉淀物用去离子水充分洗涤至pH=7后,再过滤分离,得到稀土金属草酸盐共沉体;
第二步,将磷酸氢二铵和偏钒酸铵按照质量比0.8混合,将第一步得到的稀土金属草酸盐共沉体与过量30%的上述磷酸氢二铵和偏钒酸铵混合物一起加入水溶液形成糊状,再经过真空干燥的方式将其干燥,然后粉碎,过160目筛;
第三步,将第二步过筛所得稀土金属氧化物混合体装入氧化铝坩埚,加盖,进入氧化炉高温灼烧,将温度在850℃下保温1小时,再升温至1300℃保温3小时,随炉降温至室温,即得到钒磷酸钇钆铕烧成体;
第四步,将第三步得到的钒磷酸钇钆铕烧成体加入到过量的浓度为3mol/L的氢氧化钠碱溶液中,加热至80℃,并搅拌30min,静置,分离母液,得到钒磷酸钇钆铕粉浆;
第五步,将上述钒磷酸钇钆铕粉浆中加入玻璃球,慢速球磨分散,将分散后粉浆过500目筛后用热纯水充分洗涤,去除其杂质,过滤,将粉块放入干燥箱中在120℃下烘干,过160目筛,得到钒磷酸钇钆铕红色荧光粉。
5.根据权利要求1所述的一种钒磷酸钇钆铕红色荧光粉的制造方法,其特征在于,包括以下步骤:
第一步,按化学式(Y1-x-yGdy,Eux)(P1-z,Vz)O4的物质组分比例进行配料,其中x=0.01;y=0.9;z=0.01,称取所需稀土金属氧化物氧化钇、氧化钆、氧化铕溶于过量的重量比为35%的硝酸或者盐酸中,形成稀土金属盐溶液,加热稀土金属盐溶液至75℃,将过量的重量比为40%的草酸溶液加入到稀土金属盐溶液,得到稀土金属草酸盐沉淀物,将所得沉淀物用去离子水充分洗涤至pH=6.5后,再过滤分离,得到稀土金属草酸盐共沉体;
第二步,将磷酸氢二铵和偏钒酸铵按照质量比0.5混合,将第一步得到的稀土金属草酸盐共沉体与过量30%的上述磷酸氢二铵和偏钒酸铵混合物一起加入水溶液形成糊状,再经过真空干燥的方式将其干燥,然后粉碎,过160目筛;
第三步,将第二步过筛所得稀土金属氧化物混合体装入氧化铝坩埚,加盖,进入氧化炉高温灼烧,将温度在800℃下保温2小时,再升温至1200℃保温3小时,随炉降温至室温,即得到钒磷酸钇钆铕烧成体;
第四步,将第三步得到的钒磷酸钇钆铕烧成体加入到过量的浓度为2mol/L的氢氧化钠碱溶液中,加热至80℃,并搅拌50min,静置,分离母液,得到钒磷酸钇钆铕粉浆;
第五步,将上述钒磷酸钇钆铕粉浆中加入玻璃球,慢速球磨分散,将分散后粉浆过500目筛后用热纯水充分洗涤,去除其杂质,过滤,将粉块放入干燥箱中在110℃下烘干,过160目筛,得到钒磷酸钇钆铕红色荧光粉。
6.根据权利要求1所述的一种钒磷酸钇钆铕红色荧光粉的制备方法,其特征在于,所述稀土金属氧化物属于荧光级,其纯度均在99.99%以上,Fe等杂质含量在5ppm以下。
7.根据权利要求1所述的一种钒磷酸钇钆铕红色荧光粉的制备方法,其特征在于,所述磷酸氢二铵和偏钒酸铵均属于分析纯化学试剂。
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