CN102443393A - 一种六棱柱状磷酸镧铈铽荧光粉的制备方法 - Google Patents

一种六棱柱状磷酸镧铈铽荧光粉的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种六棱柱状磷酸镧铈铽荧光粉的制备方法，其特征包括：先将稀土氧化物与浓硝酸反应配制成(Lax，Cey，Tbz)(NO3)3溶液A，再在A中添加柠檬酸，柠檬酸与稀土离子摩尔比为2～15，得到溶液B；然后在B中用少量硝酸pH值为1.3～1.45，再加入0.2mol/L的(NH4)2HPO4或0.2mol/L的NH4H2PO4溶液；(NH4)2HPO4或NH4H2PO4过量10～50wt％；得到澄清溶液D；继而将溶液D在70～90℃陈化8-12小时，收集此陈化过程产生的白色沉淀物；最后将此白色沉淀物在还原气氛或空气中，850℃～950℃下进行热处理，得到粒径为4μm～7μm的六棱柱状磷酸镧铈铽晶体。此晶体颗粒具有规则的六棱柱状，尺寸分布均匀，分散性能佳；同时合成工艺简单易行，热处理温度低，重复性好。

Description

一种六棱柱状磷酸镧铈铽荧光粉的制备方法
技术领域
本发明涉及一种稀土磷酸盐荧光粉的制备方法，特别是一种属于LaPO4:Ce，Tb的六棱柱状磷酸镧铈铽荧光粉的制备方法。
背景技术
稀土磷酸盐是一种应用广泛的荧光粉，其中最有代表性的是磷酸镧铈铽绿色荧光粉，其分子式为LaPO4:Ce，Tb，简称LAP。LAP与常规的铝酸盐绿粉相比，具有量子效率高、发光亮度高、合成温度低、色坐标X值较大的优点，被广泛应用于三基色荧光粉、冷阴极荧光灯和大屏幕显示器中。
最常用的制备LAP荧光粉的方法是高温固相法，专利CN1104235A提到高温固相法的合成温度高，需在1200℃以上，能耗大。此外，在固相混料时，由于(NH4)2HPO4易吸潮，会造成混料时粘壁结团，难以混合均匀，从而导致烧成时磷和稀土比局部过量或不足，难以制取高性能的LAP荧光粉。而且，固相法合成的LAP荧光粉的形貌和尺寸不易被控制，常需球磨等后处理，增加了粉体中的缺陷。因此，合成温度低且可控形貌的软化学法越来越受到人们的关注。
Yun Chan Kang，I.Wuled Lenggoro等有文献报道，采用超声喷雾热解法可制备出球形的LAP荧光粉，其比普通商用LAP荧光粉具有高的发光强度。但是其制备工艺复杂，产品性能不稳定，而且设备投资大。美国学者RAO的专利US5989454公开了一种溶胶凝胶法制备球形LAP荧光粉的方法，但其合成的LAP荧光粉的粒径太小，仅有0.05-1μm。
如此，用软化学法制备出合适的磷酸镧铈铽荧光粉，所面临的问题就是如何得到荧光粉颗粒优良的分散性能和均匀性，同时合成工艺简单、温度条件合宜、重复性好。
发明内容
针对以上磷酸镧铈铽荧光粉制备所面临的问题，本发明提出一种六棱柱状磷酸镧铈铽荧光粉的制备方法，其技术方案如下：
一种六棱柱状磷酸镧铈铽荧光粉的制备方法，其特征是顺次包含如下步骤：
1)将稀土氧化物与浓硝酸反应，配制成其浓度为0.05-0.35mol/L的(Lax，Cey，Tbz)(NO3)3溶液A，其中所述稀土氧化物包括La2O3，CeO2和Tb4O7；所述溶液A中稀土离子摩尔比为La3+∶Ce3+∶Tb3+＝(0.2～0.6)∶(0.2～0.4)∶(0.1～0.4)；
2)在溶液A中添加络合剂柠檬酸，柠檬酸的加入量为柠檬酸/RE3+摩尔比为2～15；其中RE代表包含La、Ce和Tb的稀土元素，得到溶液B；
3)在溶液B中加入少量硝酸，调节溶液PH值为1.3～1.45，得到溶液C；
4)在溶液C中，加入0.2mol/L的(NH4)2HPO4溶液或0.2mol/L的NH4H2PO4溶液；(NH4)2HPO4或NH4H2PO4过量10～50wt％；得到澄清溶液D；
5)将溶液D置于70～90℃陈化8-12小时，收集此陈化过程产生的白色沉淀物；
6)对上一步骤得到的白色沉淀物在还原气氛或空气中，850℃～950℃下进行热处理，得到粒径为4μm～7μm的六棱柱状磷酸镧铈铽晶体。
作为该技术方案的优选者，可以在如下方面有所改进：
在一较佳实施例中，所述步骤4)中(NH4)2HPO4溶液或NH4H2PO4溶液过量达到50wt％。
在一较佳实施例中，所述步骤6)中热处理保温时间为4小时。
在一较佳实施例中，所述还原气氛包括5％的氢气和95％的氮气。
本发明带来的有益效果是：
合成的粉体颗粒具有规则的六棱柱状，尺寸分布均匀，分散性能佳；同时合成工艺简单易行，热处理温度低，重复性好。
附图说明
以下结合附图实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明实施例所合成的磷酸镧铈铽荧光粉的X射线衍射图谱；其中纵坐标为相对强度，横坐标为2θ；
图2为实施例所合成的磷酸镧铈铽荧光粉的扫描电子显微镜图片。
具体实施方式
称取0.8960克La2O3、0.2804克Tb4O7、溶解在浓度为65％、体积为8ml的浓H3NO3中，加热至澄清，继续加热蒸干，得到白色粉末。待粉末温度降至室温，加入1.3023克Ce(NO3)3·6H2O和60毫升的去离子水，使Ce(NO3)3·6H2O和白色粉末完全溶于去离子水中，得到混合稀土溶液，浓度为0.2mol/L；
称取19.214克柠檬酸，加入到上述的混合稀土溶液中，室温下磁力搅拌30分钟，得到澄清的含有稀土离子和柠檬酸的溶液；
在含有稀土离子和柠檬酸的溶液中加入少量硝酸，调节溶液PH值，使PH值为1.3；
另称取1.9808克(NH4)2HPO4，添加60毫升去离子水配成(NH4)2HPO4溶液，浓度为0.2mol/L。在磁力搅拌下，将(NH4)2HPO4溶液加入到PH值为1.3含有稀土离子和柠檬酸的溶液中；
将上述溶液在80℃下陈化10小时。得到白色沉淀，经过滤、洗涤、干燥，并在还原气氛中于930℃热处理4小时，得到1.92克粒径为4um～7um的六棱柱状磷酸镧铈铽荧光粉，如图2所示。
以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (4)

1.一种六棱柱状磷酸镧铈铽荧光粉的制备方法，其特征是顺次包含如下步骤：
1)将稀土氧化物与浓硝酸反应，配制成其浓度为0.05-0.35mol/L的(Lax，Cey，Tbz)(NO3)3溶液A，其中所述稀土氧化物包括La2O3，CeO2和Tb4O7；所述溶液A中稀土离子摩尔比为La3+∶Ce3+∶Tb3+＝(0.2～0.6)∶(0.2～0.4)∶(0.1～0.4)；
2)在溶液A中添加络合剂柠檬酸，柠檬酸的加入量为柠檬酸/RE3+摩尔比为2～15；其中RE代表包含La、Ce和Tb的稀土元素，得到溶液B；
3)在溶液B中加入少量硝酸，调节溶液PH值为1.3～1.45，得到溶液C；
4)在溶液C中，加入0.2mol/L的(NH4)2HPO4溶液或0.2mol/L的NH4H2PO4溶液；(NH4)2HPO4或NH4H2PO4过量10～50wt％；得到澄清溶液D；
5)将溶液D置于70～90℃陈化8-12小时，收集此陈化过程产生的白色沉淀物；
6)对上一步骤得到的白色沉淀物在还原气氛或空气中，850℃～950℃下进行热处理，得到粒径为4μm～7μm的六棱柱状磷酸镧铈铽晶体。
2.根据权利要求1所述的一种六棱柱状磷酸镧铈铽荧光粉的制备方法，其特征是：所述步骤4)中(NH4)2HPO4溶液或NH4H2PO4溶液过量达到50wt％。
3.根据权利要求2所述的一种六棱柱状磷酸镧铈铽荧光粉的制备方法，其特征是：所述步骤6)中热处理保温时间为4小时。
4.根据权利要1至3任一项所述的一种六棱柱状磷酸镧铈铽荧光粉的制备方法，其特征是：所述还原气氛包括5％的氢气和95％的氮气。
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