CN102102016B - 铝酸盐发光材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种铝酸盐发光材料，其结构式为：M_1-x-yPr_xRe_yAl₁₂O₁₉，其中，M为碱土金属元素，Re为Eu、Sm或两者的组合，x＝0.005-0.10，y＝0.01-0.20。本发明还提供上述铝酸盐发光材料制备方法，其包括如下步骤：按照化学计量比选取碱土金属离子的源化合物、铝离子的源化合物以及Re离子和镨离子的源化合物，所述化学计量比是按照上述结构式M_1-x-yPr_xRe_yAl₁₂O₁₉中的相应元素的摩尔比例；将各源化合物均匀混合；将混合物进行预烧结或预燃烧处理，然后冷却；取出冷却后产物进行研磨，再将研磨后产物进行煅烧，冷却后得到所述铝酸盐发光材料。在上述铝酸盐发光材料中，通过Pr³⁺的能量传递，能充分利用真空紫外光能量，提高能量转化效率，显著提高发光效率。

Description

铝酸盐发光材料及其制备方法

技术领域

本发明属于发光材料技术领域，具体涉及一种受真空紫外光激发而发光的铝酸盐发光材料及其制备方法。

背景技术

在传统的照明和显示领域中，常用的荧光材料多以低压汞蒸气放电作激发光源，该材料在研究和技术上已非常成熟。然而，汞存在以下弊端：汞蒸气有毒，吸入人体后影响人体健康，甚至会威胁到人的生命，同时，汞也会污染土壤；汞在常温下是液态，对于照明而言，它需要汞蒸气放电激发，这样完全点亮需要一定的时间，对紧急照明不利。因此，从环保和应用领域上考虑，需要研发一种更为优良的激发光源。

近年来，人们利用稀有气体Xe、Ne-Xe和Ar等气体放电来代替汞蒸气，克服汞作为激发光源引起的弊端，它们在生产、使用和回收的过程中也不会对环境和人造成危害，因而逐渐获得广泛关注和研究。在照明应用和显示器件中，低气压Xe放电和各种高气压准分子放电所产生的真空紫外光(VUV)、紫外(UV)光子都需要用荧光粉将其转化为可见光。然而，由于可见光与真空紫外光(VUV)的光子平均能量比约为0.27，即使所用荧光粉的量子效率达到100％，真空紫外光的能量转换效率也达不到30％，也就是说70％多的能量被损失掉了。

目前常用的发光材料如掺杂稀土离子的氟化物或氧化物。对掺杂稀土离子的氟化物，一方面氟化物对真空紫外光的吸收能力较弱，仅靠掺杂离子的4f-4f跃迁吸收，其吸收能力有限，均不利于对真空紫外光的有效利用，另一方面，掺杂稀土离子的氟化物在制备过程中会对人体产生伤害，不符合环保要求。而掺杂稀土离子的氧化物因其具有无毒害、易于制备等特点备受青睐，传统的掺杂稀土离子的氧化物包括铝酸盐、磷酸盐或硼酸盐等。例如BaAl₁₂O₁₉作为绿色发光(BaAl₁₂O₁₉:Mn²⁺)的基质已表现出良好的稳定性和耐辐射性。然而，掺杂于基质中的稀土离子的能量转换效率仍然不高，大大影响发光效率。

因此，为了使这些稀有气体在照明领域上得到更好的利用，必须进一步提高发光材料的能量转化效率。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种能量转化效率高、发光效率高的铝酸盐发光材料。

以及，提供一种制备工艺简单、成本低的铝酸盐发光材料制备方法。

一种铝酸盐发光材料，其结构式为：M_1-x-yPr_xRe_yAl_12-x-yO₁₉，其中，M为碱土金属元素，Re为Eu、Sm或两者的组合，x＝0.005-0.10，y＝0.01-0.20。

以及，一种铝酸盐发光材料制备方法，其包括如下步骤：

按照化学计量比选取碱土金属离子的源化合物、铝离子的源化合物以及Re离子和镨离子的源化合物，所述化学计量比是按照结构式M_1-x-yPr_xRe_yAl_12-x-yO₁₉中的相应元素的摩尔比例，其中，M为碱土金属元素，Re为Eu、Sm或两者的组合，x＝0.005-0.10，y＝0.01-0.20；

将各源化合物均匀混合；

将混合物进行预烧结处理或预燃烧处理，然后冷却；

取出冷却后产物进行研磨，再将研磨后产物进行煅烧，冷却后得到所述铝酸盐发光材料。

在上述铝酸盐发光材料中，在真空紫外光(VUV)的激发下，Pr³⁺产生f-d跃迁，所吸收的能量经Pr³⁺离子的量子剪裁效应及与Re³⁺交叉弛豫过程将能量传递给邻近的Re³⁺离子，使其发射出一个红色光子，然后Pr³⁺离子本身再发射第二个可见光子，比单纯用Pr³⁺离子或Re³⁺离子(Re为Eu、Sm或两者的组合)更能充分利用真空紫外光能量而发射光子，从而提高能量转化效率，显著提高发光效率。在铝酸盐发光材料制备方法中，通过预烧结或预燃烧处理和煅烧处理，即可获得铝酸盐发光材料，从而使得制备工艺简单、成本低，具有广阔的生产应用前景。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明实施例的铝酸盐发光材料发光机理的能级示意图及能量传递示意图；

图2是本发明实施例中Re为Eu时的铝酸盐发光材料的激发光谱图，监控波长为592nm和613nm；

图3是作为比较的SrAl₁₂O₁₉:xPr³⁺，yEu³⁺的发射光谱(x＝0，0.02；y＝0，0.05，0.10)，激发波长为166nm；

图4是本发明实施例的铝酸盐发光材料(以Sr为例)Sr_0.88Pr_0.02Sm_0.10Mg_0.12Al_11.88O₁₉以及对比例Sr_0.98Pr_0.02Mg_0.02Al_11.98O₁₉和Sr_0.90Sm_0.10Mg_0.10Al_11.88O₁₉的激发光谱图；

图5是作为比较的铝酸盐发光材料Sr_0.98Pr_0.02Mg_0.02Al_11.98O₁₉的发射光谱，其激发波长分别为166nm和198nm；

图6是本发明实施例的一种组成为Sr_0.88Pr_0.02Sm_0.10Mg_0.12Al_11.88O₁₉的铝酸盐发光材料发射光谱图，激发波长分别为166nm；

图7是本发明实施例的铝酸盐发光材料制备方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例的铝酸盐发光材料，其结构式为：M_1-x-yPr_xRe_yAl₁₂O₁₉，其中，M为碱土金属元素，x＝0.005-0.10，y＝0.01-0.20。进一步地，该铝酸盐发光材料还可掺杂有镁离子或碱金属离子，作为电荷补偿性剂，加入量的系数为x+y，即该铝酸盐发光材料的结构式为：M_1-x-yPr_xRe_yMg_x+yAl_12-x-yO₁₉或M_1-2x-2yQ_x+yPr_xRe_yAl₁₂O₁₉，Q为碱金属元素。其中，镁离子可取代部分铝离子，碱金属离子可取代部分碱土金属离子如钙离子、钡离子或锶离子，碱金属元素可以是Li，Na，K中的至少一种。碱土金属元素M可以是Ca、Sr、Ba中的至少一种。

由上述结构式可知，该铝酸盐发光材料是以MAl₁₂O₁₉为基质，共掺入Pr³⁺和Re³⁺，Re为Eu、Sm或两者的组合，主要的量子剪裁离子为Pr³⁺，红色发光离子为Re³⁺离子，其发光机理为：在真空紫外光(VUV)的激发下，Pr³⁺产生f-d跃迁，Pr³⁺通过量子剪裁效应及与Re³⁺交叉弛豫过程将能量传递给邻近的Re³⁺离子，使其发射出一个红色光子，然后Pr³⁺离子本身再发射第二个可见光子。因此，通过这种能量传递过程，比单纯用Pr³⁺离子或Re³⁺离子更能充分利用真空紫外光能量而发射更多光子，不仅可以提高量子效率(100％以上)，且能提高能量转化效率，显著提高发光材料的发光效率。

请参阅图1，以Re采用Sm(即M_1-x-yPr_xSm_yAl₁₂O₁₉发光材料)为例说明上述发光机理如下：M_1-x-yPr_xSm_yAl₁₂O₁₉发光材料在真空紫外光(VUV)的激发下，Pr³⁺产生f-d跃迁，Pr³⁺通过交叉弛豫(图中a表示交叉弛豫过程)将能量传递给邻近的Sm³⁺离子，使其发射出一个红色光子，然后Pr³⁺离子本身再发射第二个可见光子，通过这种能量传递过程，能充分利用真空紫外光能量而发射更多光子，从而提高能量转化效率，显著提高发光材料的发光效率。

请参阅图2，显示Re采用Eu(即M_1-x-yPr_xEu_yAl₁₂O₁₉)时发光材料的激发光谱图。由图可知，Pr³⁺由于其特殊的能级结构，其f→d跃迁对如波长为150～350nm(例如Xe放电产生的辐射波长)范围的真空紫外光具有较强的吸收能力。Pr³⁺离子吸收Xe放电产生的辐射能量，首先发生f→d跃迁，再弛豫到¹S₀能级；然后，在¹S₀能级处发生¹S₀→¹I₆辐射跃迁产生第一个光子(约为400nm)，之后到达¹I₆能级上的电子迅速弛豫到³P₀(¹D₂)能级，发生³P₀→(³H_J，³F_J)辐射跃迁，产生第二个光子。这样，Pr³⁺的级联发射可以使量子效率超过100％。在Pr³⁺产生第一个光子(约为400nm)后，Eu³⁺在400nm左右的紫光激发下，可发射位于600nm左右(如图2所示)附近的红光。换言之，Pr³⁺-Eu³⁺之间可通过能量传递将Pr³⁺离子在400nm左右的发射光转化为可见光，实现可见量子剪裁以及能量传递，由此提高能量转化效率，显著提高发光材料的发光效率。

请参阅图3，显示激发波长为166nm时，单纯Pr³⁺离子掺杂的铝酸锶SrAl₁₂O₁₉:Pr³⁺(例如对比例1)、SrAl₁₂O₁₉:Pr³⁺，0.05Eu³⁺(例如实施例1)和SrAl₁₂O₁₉:Pr³⁺，0.1Eu³⁺(例如实施例2)三种发光材料的发射光谱。由图可知，三种发光材料的发光强度依次递增，说明Eu³⁺含量增加有助于提高发光强度。而且，含有Eu³⁺的发光材料具有比单纯Pr³⁺离子掺杂发光材料强得多的发光强度，说明Eu³⁺离子掺杂的发光材料的发光强度得到很大加强。实际上，如果仅是单掺Pr³⁺，其发射的第一个光子在400nm附近，人眼感觉不敏感，对照明显示贡献小，没有达到实际应用的要求。而如果单掺Eu³⁺(例如对比例2)，只能在400nm左右的紫光激发下，发射位于600nm左右(如图2所示)附近的红光。

请参阅图4，显示Sr_0.88Pr_0.02Sm_0.10Mg_0.12Al_11.88O₁₉(实施例11和14)以及Sr_0.98Pr_0.02Mg_0.02Al_11.98O₁₉(对比例3)和Sr_0.90Sm_0.10Mg_0.10Al_11.88O₁₉(对比例4)三种发光材料的激发光谱图，由图可知，Pr³⁺由于其特殊的能级结构，其f→d跃迁对如波长为150～180nm(例如Xe放电产生的辐射波长)范围的真空紫外光具有较强的吸收能力。Pr³⁺吸收Xe放电产生的辐射能量，Pr³⁺离子自身发射的光子位于400nm左右(图示为402nm)。然后，Sm³⁺在400nm左右的紫光激发下，可发射位于600nm(图示593nm)附近的红光。换言之，Pr³⁺-Sm³⁺之间可通过能量传递将Pr³⁺离子在400nm左右的发射光转化为可见光，实现可见量子剪裁以及能量传递。

请参阅图5和6，比较本实施例中一种组成为Sr_0.88Pr_0.02Sm_0.10Mg_0.12Al_11.88O₁₉(实施例11和14)的铝酸盐发光材料与Sr_0.98Pr_0.02Mg_0.02Al_11.98O₁₉(对比例3)的发射光谱，如图5所示，Sr_0.98Pr_0.02Mg_0.02Al_11.98O₁₉的发射光子波长在400nm左右和500nm左右，而图6所示Sr_0.98Pr_0.02Mg_0.02Al_11.98O₁₉的发射光子波长在550nm-650nm之间，属于可见光范围，并且表现出更强的发光强度。

请参阅图7，说明本发明实施例的铝酸盐发光材料制备方法的流程，该制备方法包括如下步骤：

S01：按照化学计量比选取碱土金属离子的源化合物、铝离子的源化合物以及Re离子和镨离子的源化合物，所述化学计量比是按照结构式M_1-x-yPr_xEu_yAl₁₂O₁₉中的相应元素的摩尔比例，其中，M为碱土金属元素，Re为Eu、Sm或两者的组合，x＝0.005-0.1，y＝0.01-0.2；

S02：将各源化合物均匀混合；

S03：将混合物进行预烧结或预燃烧处理，然后冷却；

S04：取出冷却后产物进行研磨，再将研磨后产物进行煅烧，冷却后得到所述铝酸盐发光材料。

在步骤S01中，碱土金属离子的源化合物为碱土金属的氧化物、氢氧化物、硝酸盐、碳酸盐中的至少一种，铝离子的源化合物为氧化铝、氢氧化铝、硝酸铝中的至少一种，Re离子和镨离子的源化合物为相对应的稀土氧化物或硝酸盐。

另外，在S01步骤中，还可进一步选取镁离子或碱金属离子的源化合物，以在最终产物中掺杂镁离子或碱金属离子，作为电荷补偿性剂，镁离子的源化合物可以是碳酸镁、硝酸镁、氧化镁或碱式碳酸镁；碱金属离子的源化合物可以是其碳酸盐、硝酸盐或部分氢氧化物。掺杂镁离子时，各源化合物基本上按照结构式M_1-x-yPr_xRe_yMg_x+yAl_12-x-yO₁₉中的相应元素的化学计量比，即摩尔比例称取；掺杂碱金属离子时，各源化合物基本上按照结构式M_1-2x-2yQ_x+yPr_xRe_yAl₁₂O₁₉(Q为碱金属元素)中的相应元素的化学计量比，即摩尔比例称取。碱金属元素可以是Li，Na，K中的至少一种。碱土金属元素M可以是Ca、Sr、Ba中的至少一种。

其中，上述各种离子的源化合物优选为对应的硝酸盐，通过采用硝酸盐，由于硝酸盐的分解温度低于碳酸盐等其它源化合物，因而可以降低制备温度，达到节能目的。

在步骤S02中，将上述各源化合物混合时进一步添加有助熔剂，然后再一起均匀混合。具体地，将上述各源化合物置于玛瑙研钵中充分研磨，研磨过程中加入助熔剂一起研磨，使上述各源化合物均匀混合。助熔剂可以是硼酸(H₃BO₃)或氟化钡(BaF₂)等，助熔剂的加入量为占前面原料的质量分数约0％-20％，用于降低烧结温度，使物相混合更均匀。

在步骤S03中，预烧结处理过程为：将研磨后的混合物取出，进行预烧结预处理，冷却至室温。具体地，将研磨后的混合物放入刚玉坩埚中在200～500℃温度下，预烧结1～3小时，再冷却至室温。然后，进行步骤S04，即将预烧结产物取出再次充分研磨，将研磨后产物进行煅烧，冷却后得到上述铝酸盐发光材料。本实施例中，煅烧是在箱式高温炉中煅烧，优选为在1000℃-1600℃温度下煅烧3-8小时，再自然冷却，即得上述铝酸盐发光材料。另外，还可进一步研磨成粉末，形成粉末状荧光粉。

预燃烧处理过程如下：

将混合后的源化合物制成混合溶液，再加入尿素，混合均匀后进行加热蒸发、浓缩成粘稠状产物，接着加热粘稠状产物，并点燃粘稠状产物使其燃烧。具体地，混合溶液通过加入少量去离子水制成，尿素的加入量占前面原料总物质的量的1～6倍，混合均匀后，再在电阻炉上进行加热蒸发、浓缩成粘稠状，迅速放入已经加热到一定温度(例如400℃～800℃)的马弗炉中，点燃粘稠状产物使其燃烧。然后，进行步骤S04，此时的煅烧是通过将燃烧后的产物在800℃～1500℃温度下煅烧0.5～1.0h，冷却得到上述铝酸盐发光材料。同样还可进一步研磨成粉末，形成粉末状荧光粉。

关于铝酸盐发光材料的组成和特性，以上已有介绍，在此不再赘述。

由上可知，在该铝酸盐发光材料及其制备方法中，该铝酸盐发光材料中共掺Pr³⁺和Re³⁺(Re为Eu、Sm或两者的组合)至少具有以下优点：

A、在基质MAl₁₂O₁₉中，通过共掺Pr³⁺-Re³⁺可以有效地将Pr³⁺400nm左右的光转化为红光；

B、MAl₁₂O₁₉:Pr³⁺，Re³⁺发光材料具备良好的化学稳定性，耐真空紫外辐射，无毒，可应用于等离子平板显示器(PDP)或无汞荧光灯等发光器件中。

C、Pr³⁺-Re³⁺离子对之间的能量传递效率明显高于单纯掺Pr³⁺或Re³⁺或掺Pr³⁺和其它稀土离子，例如Pr³⁺-Mn²⁺和Pr³⁺-Cr³⁺等的离子对。

以下通过多个实施例来举例说明铝酸盐发光材料的不同组成及其制备方法，以及其性能等方面。

实施例1

称取碳酸锶SrCO₃ 1.3877g，氧化镨Pr₆O₁₁ 0.0170g，氧化铕Eu₂O₃ 0.0880g，氧化铝Al₂O₃ 6.1176g和硼酸H₃BO₃ 0.0618g(10％)置于玛瑙研钵中充分研磨后，放入刚玉坩埚中在500℃下预烧1h，然后冷却至室温，取出再次充分研磨。最后，将其在1500℃下煅烧5h，冷却，取出研磨后即得粉体状Sr_0.94Pr_0.01Eu_0.05Al₁₂O₁₉红色荧光铝酸盐发光材料。

实施例2

称取碳酸锶SrCO₃ 0.6495g，氧化镨Pr₆O₁₁ 0.0170g，氧化铕Eu₂O₃ 0.0880g，氧化镁MgO 0.0240g，氧化铝Al₂O₃ 3.0282g和硼酸H₃BO₃ 0.0309g置于玛瑙研钵中充分研磨后，放入刚玉坩埚中在500℃下预烧1h，然后冷却至室温，取出再次充分研磨。最后，将其在1500℃下煅烧5h，冷却，取出研磨后即得粉体状红色荧光铝酸盐发光材料Sr_0.88Pr_0.02Eu_0.10Mg_0.12Al_11.88O₁₉。

实施例3

称取碳酸锶SrCO₃ 0.6864g，氧化镨Pr₆O₁₁ 0.0170g，氧化铕Eu₂O₃ 0.0441g，氧化镁MgO 0.0141g，氧化铝Al₂O₃ 3.0409g和硼酸H₃BO₃ 0.0309g置于玛瑙研钵中充分研磨后，放入刚玉坩埚中在500℃下预烧1h，然后冷却至室温，取出再次充分研磨。最后，将其在1500℃下煅烧5h，冷却，取出研磨后即得粉体状红色荧光铝酸盐发光材料Sr_0.93Pr_0.02Eu_0.05Mg_0.07Al_11.93O₁₉。

实施例4

称取碳酸钙CaCO₃ 0.4403g，氧化铝Al₂O₃ 3.0282g，氧化镨Pr₆O₁₁ 0.0172g，氧化铕Eu₂O₃0.0880g，氧化镁MgO 0.0240g和硼酸H₃BO₃0.0309g置于玛瑙研钵中充分研磨后，放入刚玉坩埚中在500℃下预烧1h，然后冷却至室温，取出再次充分研磨。最后，将其在1350℃下煅烧5h，冷却，取出研磨后即得粉体状Ca_0.88Pr_0.02Eu_0.10Mg_0.12Al_11.88O₁₉红色荧光铝酸盐发光材料。

实施例5

称取碳酸钙BaCO₃0.8682g，氧化铝Al₂O₃3.0282g，氧化镨Pr₆O₁₁0.0171g，氧化铕Eu₂O₃0.0880g，氧化镁MgO 0.0240g和硼酸H₃BO30.0597g置于玛瑙研钵中充分研磨后，放入刚玉坩埚中在500℃下预烧2h，然后冷却至室温，取出再次充分研磨。最后，将其在1300℃下煅烧5h，冷却，取出研磨后即得粉体状Ba_0.88Pr_0.02Eu_0.10Mg_0.12Al_11.88O₁₉红色荧光发光材料。

实施例6

称取硝酸锶Sr(NO₃)₂·4H₂O：1.2128g，氢氧化铝Al(OH)₃：4.5872g，硝酸镨Pr(NO₃)₃·6H₂O：0.0434g，硝酸铕Eu(NO₃)₃·6H₂O：0.2229g和氢氧化镁Mg(OH)₂：0.0349g置于玛瑙研钵中充分研磨后，放入刚玉坩埚中在300℃下预烧1h，然后冷却至室温，取出再次充分研磨。最后，将其在1200℃下煅烧2h，冷却，取出研磨后即得粉体状共掺Pr³⁺和Eu³⁺的SrAl₁₂O₁₉红色荧光发光材料。

实施例7

称取硝酸锶Sr(NO₃)₂·4H₂O：1.2128g，硝酸铝Al(NO₃)₃·9H₂O：22.2747g，硝酸镨Pr(NO₃)₃·6H₂O：0.0434g，硝酸铕Eu(NO₃)₃·6H₂O：0.2229g和硝酸镁Mg(NO₃)₂·6H₂O：0.1909g置于100ml的坩埚中，加入少量去离`子水制成混合的硝酸盐溶液后，再加入1.2012g尿素，混合均匀，然后，在电阻炉上进行加热蒸发、浓缩成粘稠状，迅速放入已经加热到600℃的马弗炉中，点燃。燃烧。最后，将燃烧后的产物在1200℃下煅烧0.5h，冷却，取出研磨后即得粉体状共掺Pr³⁺和Eu³⁺的SrAl₁₂O₁₉红色荧光发光材料。

实施例8

称取碳酸锶SrCO₃1.1810g，氧化镨Pr₆O₁₁0.0170g，氧化铕Eu₂O₃0.0880g，碳酸钠Na₂CO₃0.0317g，氧化铝Al₂O₃6.1176g和硼酸H₃BO₃0.0618g置于玛瑙研钵中充分研磨后，放入刚玉坩埚中在500℃下预烧1h，然后冷却至室温，取出再次充分研磨。最后，将其在1500℃下煅烧5h，冷却，取出研磨后即得粉体状Sr_0.88Na_0.06Pr_0.01Eu_0.05Al₁₂O₁₉红色荧光铝酸盐发光材料。

实施例9

称取碳酸锶SrCO₃1.3877g，氧化镨Pr₆O₁₁0.0170g，氧化钐Sm₂O₃0.0872g，氧化铝Al₂O₃6.1176g和硼酸H₃BO₃0.0618g(10％)置于玛瑙研钵中充分研磨后，放入刚玉坩埚中在500℃下预烧1h，然后冷却至室温，取出再次充分研磨。最后，将其在1500℃下煅烧5h，冷却，取出研磨后即得粉体状Sr_0.94Pr_0.01Sm_0.05Al₁₂O₁₉红色荧光铝酸盐发光材料。

实施例10

称取碳酸锶SrCO₃1.3877g，氧化镨Pr₆O₁₁0.0170g，氧化钐Sm₂O₃0.0872g，氧化镁MgO 0.0242g，氧化铝Al₂O₃6.0870g和硼酸H₃BO₃0.0618g置于玛瑙研钵中充分研磨后，放入刚玉坩埚中在500℃下预烧1h，然后冷却至室温，取出再次充分研磨。最后，将其在1500℃下煅烧5h，冷却，取出研磨后即得粉体状Sr_0.94Pr_0.01Sm_0.05Mg_0.06Al_11.94O₁₉红色荧光铝酸盐发光材料。

实施例11

称取碳酸锶SrCO₃0.6495g，氧化镨Pr₆O₁₁0.0171g，氧化钐Sm₂O₃0.0872g，氧化镁MgO 0.0242g，氧化铝Al₂O₃3.0282g和硼酸H₃BO₃0.0309g置于玛瑙研钵中充分研磨后，放入刚玉坩埚中在500℃下预烧1h，然后冷却至室温，取出再次充分研磨。最后，将其在1400℃下煅烧5h，冷却，取出研磨后即得粉体状红色荧光铝酸盐发光材料Sr_0.88Pr_0.02Sm_0.10Mg_0.12Al_11.88O₁₉。

实施例12

称取碳酸钙CaCO₃0.4405g，氧化镨Pr₆O₁₁0.0171g，氧化钐Sm₂O₃0.0872g，氧化镁MgO 0.0242g，氧化铝Al₂O₃3.0282g和硼酸H₃BO₃0.0309g置于玛瑙研钵中充分研磨后，放入刚玉坩埚中在500℃下预烧1h，然后冷却至室温，取出再次充分研磨。最后，将其在1350℃下煅烧5h，冷却，取出研磨后即得粉体状Ca_0.88Pr_0.02Sm_0.10Mg_0.12Al_11.88O₁₉红色荧光铝酸盐发光材料。

实施例13

称取碳酸钡BaCO₃0.8685g，氧化镨Pr₆O₁₁0.0171g，氧化钐Sm₂O₃0.0872g，氧化镁MgO 0.0242g，氧化铝Al₂O₃3.0282g和硼酸H₃BO₃0.0309g置于玛瑙研钵中充分研磨后，放入刚玉坩埚中在500℃下预烧1h，然后冷却至室温，取出再次充分研磨。最后，将其在1200℃下煅烧5h，冷却，取出研磨后即得粉体状Ba_0.88Pr_0.02Sm_0.10Mg_0.12Al_11.88O₁₉红色荧光铝酸盐发光材料。

实施例14

称取硝酸锶Sr(NO₃)₂·4H₂O 1.5295g，氢氧化铝Al(OH)₃4.6332g，硝酸镨Pr(NO₃)₃·6H₂O 0.04334g，硝酸钐Sm(NO₃)₃·6H₂O 0.2221g和氢氧化镁Mg(OH)₂：0.0350g置于玛瑙研钵中加入少量无水乙醇并充分研磨后，放入刚玉坩埚中在300℃下预烧1h，然后冷却至室温，取出再次充分研磨。最后，将其在1200℃下煅烧2h，冷却，取出研磨后即得粉体状Sr_0.88Pr_0.02Sm_0.10Mg_0.12Al_11.88O₁₉红色荧光铝酸盐发光材料。

实施例15

称取碳酸锶SrCO₃1.2992g，氧化镨Pr₆O₁₁0.0170g，氧化钐Sm₂O₃0.0872g，碳酸钠Na₂CO₃0.0318g，氧化铝Al₂O₃6.1176g和硼酸H₃BO₃0.0618g置于玛瑙研钵中充分研磨后，放入刚玉坩埚中在500℃下预烧1h，然后冷却至室温，取出再次充分研磨。最后，将其在1500℃下煅烧5h，冷却，取出研磨后即得粉体状Sr_0.88Na_0.06Pr_0.01Sm_0.05Al₁₂O₁₉红色荧光铝酸盐发光材料。

实施例16

称取碳酸锶SrCO₃1.3877g，氧化镨Pr₆O₁₁0.0341g，氧化铕Eu₂O₃0.0880g，氧化钐Sm₂O₃0.0872g，氧化铝Al₂O₃6.1176g和硼酸H₃BO₃0.0618g(10％)置于玛瑙研钵中充分研磨后，放入刚玉坩埚中在500℃下预烧1h，然后冷却至室温，取出再次充分研磨。最后，将其在1500℃下煅烧5h，冷却，取出研磨后即得粉体状Sr_0.94Pr_0.02Eu_0.05Sm_0.05Al₁₂O₁₉红色荧光铝酸盐发光材料。

对比例1

称取碳酸锶SrCO₃：0.7233g，氧化铝Al₂O₃：3.0526g，氧化镨Pr₆O₁₁：0.0172g，氧化镁MgO：0.0040g和硼酸H₃BO₃：0.0309g置于玛瑙研钵中充分研磨后，放入刚玉坩埚中在500℃下预烧1h，然后冷却至室温，取出再次充分研磨。最后，将其在1500℃下煅烧5h，冷却，取出研磨后即得粉体状Sr_0.98Pr_0.02Mg_0.02Al_11.98O₁₉红色荧光铝酸盐发光材料。

对比例2

称取碳酸锶SrCO₃：0.7012g，氧化铝Al₂O₃：3.0374g，氧化铕Eu₂O₃：0.0440g，氧化镁MgO：0.0101g和硼酸H₃BO₃：0.0309g置于玛瑙研钵中充分研磨后，放入刚玉坩埚中在500℃下预烧1h，然后冷却至室温，取出再次充分研磨。最后，将其在1500℃下煅烧5h，冷却，取出研磨后即得粉体状Sr_0.95Eu_0.05Mg_0.05Al_11.95O₁₉材料。

对比例3

称取碳酸锶SrCO₃：0.7012g，氧化铝Al₂O₃：3.0537g，氧化镨Pr₆O₁₁：0.0172g，氧化镁MgO：0.0040g和硼酸H₃BO₃：0.0309g置于玛瑙研钵中充分研磨后，放入刚玉坩埚中在500℃下预烧1h，然后冷却至室温，取出再次充分研磨。最后，将其在1400℃下煅烧5h，冷却，取出研磨后即得粉体状Sr_0.98Pr_0.02Mg_0.02Al_11.98O₁₉红色荧光铝酸盐发光材料。

对比例4

称取碳酸锶SrCO₃：0.6643g，氧化铝Al₂O₃：3.0333g，氧化钐Sm₂O₃：0.0872g，氧化镁MgO：0.0202g和硼酸H₃BO₃：0.0309g置于玛瑙研钵中充分研磨后，放入刚玉坩埚中在500℃下预烧1h，然后冷却至室温，取出再次充分研磨。最后，将其在1400℃下煅烧5h，冷却，取出研磨后即得粉体状Sr_0.90Sm_0.10Mg_0.10Al_11.90O₁₉红色荧光铝酸盐发光材料。

在上述铝酸盐发光材料中，在真空紫外光(VUV)的激发下，Pr³⁺产生f-d跃迁，所吸收的能量经Pr³⁺离子的量子剪裁效应及与Re³⁺交叉弛豫过程将能量传递给邻近的Re³⁺离子，使其发射出一个红色光子，然后Pr³⁺离子本身再发射第二个可见光子，比单纯用Pr³⁺离子或Re³⁺离子更能充分利用真空紫外光能量而发射光子，从而提高能量转化效率，显著提高发光效率。在铝酸盐发光材料制备方法中，通过预烧和煅烧处理，即可获得铝酸盐发光材料，从而使得制备工艺简单、成本低，具有广阔的生产应用前景。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种铝酸盐发光材料，其特征在于，所述铝酸盐发光材料的结构式为：M_1-x-yPr_xRe_yAl₁₂O₁₉，其中，M为碱土金属元素，Re为Eu、Sm或两者的组合，x＝0.005-0.1，y＝0.01-0.2。

2.如权利要求1所述的铝酸盐发光材料，其特征在于，所述铝酸盐发光材料进一步掺杂有镁离子或碱金属离子，所述掺杂的镁离子的系数为x+y，所述掺杂的碱金属离子的系数为x+y，所述铝酸盐发光材料的结构式分别为：M_1-x-yPr_xRe_yMg_x+yAl_12-x-yO₁₉或M_1-2x-2yQ_x+yPr_xRe_yAl₁₂O₁₉，其中Q表示碱金属元素。

3.如权利要求1所述的铝酸盐发光材料，其特征在于，所述碱土金属元素M为Ca、Sr、Ba中的至少一种。

4.一种铝酸盐发光材料制备方法，其包括如下步骤：

按照化学计量比选取碱土金属离子的源化合物、铝离子的源化合物以及Re离子和镨离子的源化合物，所述化学计量比是按照结构式M_1-x-yPr_xRe_yAl₁₂O₁₉中的相应元素的摩尔比例，其中，M为碱土金属元素，Re为Eu、Sm或两者的组合，x＝0.005-0.10，y＝0.01-0.2；

将各源化合物均匀混合；

将混合物进行预烧结或预燃烧处理，然后冷却；

取出冷却后产物进行研磨，再将研磨后产物进行煅烧，冷却后得到所述铝酸盐发光材料；

所述预烧结处理为在200～500℃下预烧结1～3小时；

所述预燃烧处理包括以下步骤：将混合后的源化合物制成混合溶液，再加入尿素，混合均匀后进行加热蒸发、浓缩成粘稠状产物，接着加热粘稠状产物，使其点燃并燃烧；

所述煅烧处理的温度为800-1600℃，时间为0.5-8小时。

5.如权利要求4所述的铝酸盐发光材料制备方法，其特征在于，所述碱土金属离子的源化合物为碱土金属的氧化物、氢氧化物、硝酸盐、碳酸盐中的至少一种，所述铝离子的源化合物为氧化铝、氢氧化铝、硝酸铝中的至少一种，所述Re离子和镨离子的源化合物为相对应的稀土氧化物或硝酸盐。

6.如权利要求4所述的铝酸盐发光材料制备方法，其特征在于，所述源化合物的选取步骤进一步包括选取镁离子的源化合物或碱金属离子的源化合物。

7.如权利要求4所述的铝酸盐发光材料制备方法，其特征在于，所述各源化合物混合时进一步添加有助熔剂进行均匀混合。

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