CN105038785A - 一种(SrxCay)0.97TiO3：Eu3+0.03荧光粉及其制备方法 - Google Patents

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吴新宇
庆健
张亚飞
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Abstract

本发明涉及一种(SrxCay)0.97TiO3：Eu3+ 0.03荧光粉及其制备方法，包括：将二水合草酸溶于乙醇中得到溶液A；草酸铵溶于水中，得到溶液B；钛酸四丁酯溶于乙醇中，得到溶液C；硝酸锶、硝酸钙、硝酸铕溶于去离子水得到澄清溶液D；将溶液A、溶液B按照顺序加入溶液C中，搅拌，得到溶液E，将D逐滴加入E中，搅拌反应1-2小时，得到沉淀物，洗涤、干燥，然后煅烧，即得。所得到的粉体化学稳定性好，晶粒尺寸小、晶相纯，具有良好的我都阿迪稳定性和发光强度；煅烧温度低、能耗少、生产设备简单。

Description

一种(SrxCay)0.97TiO3：Eu3+0.03荧光粉及其制备方法
技术领域
本发明属于荧光粉及其制备领域，特别涉及一种(SrxCay)0.97TiO3：Eu3+ 0.03荧光粉及其制备方法。
背景技术
1996年，日本日亚化学公司首次研制出以InGaN为蓝色芯片激发YAG荧光粉得到高效的白光光源以来，白光LED受到大量的研究。LED被称为第四代光源，具有节能、环保、安全、寿命长、低功耗、低热、高亮度、等特点，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明等领域。目前白光LED的获取方式主要是蓝光LED芯片激发YAG：Ce3+黄色荧光粉，但此种方法获取的白光由于缺少红色波长的光而显冷色调。为此，发红色光，显色指数高，热稳定性好，且与商业蓝光LED芯片相匹配的荧光粉就显得尤为重要。
50年代，人们开始研究了钙钛矿ABO3的电磁性质。之后钙钛矿物质的结构、电学、磁学、热力学和催化性质得到了人们的广泛关注和研究，并将钙钛矿氧化物功能材料应用于固体电解质、催化剂、传感器、高温加热材料和固体燃料电池等领域。近年来，由于钙钛矿结构具有良好的化学稳定性，越来越多的研究开始关注于稀土钙钛矿氧化物的光学性质，继续钙钛矿氧化物性质的研究热潮。Sailaja等人在CeramicsInternational,2011,37(6):1781-1787上报到了，采用高温固相法合成了Eu3+:(Mg,Ca)2Bi4Ti5O20，通过荧光光谱分析Eu3+:(Mg,Ca)2Bi4Ti5O20能发射很强的红光发射。但高温固相法锻烧温度高、反应时间长，所制得的产物颗粒尺寸大，需要进行球磨处理。粒径分布不均匀，难以获得球形颗粒，易存在杂相。
Nagao等人报到(ColloidsandSurfacesA:PhysicochemicalandEngineeringAspects,2012,409:94-97)采用水热法合成了薄膜型的BaTiO3:Eu3+，发现Eu3+离子的发光性能随着纳米颗粒体积的减小而线性提高。这种方法的制备工艺简单，高温高压的反应环境，有利于生长缺陷少、取向好的晶体。但是水热合成不能观察反应过程，且实验重复性不好，不利于工业化大批量生产
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种(SrxCay)0.97TiO3：Eu3+ 0.03荧光粉及其制备方法，本发明制备得到的荧光粉化学稳定性好，晶粒尺寸小，晶相纯，具有较好的稳定性和较高的发光强度。
本发明的一种(SrxCay)0.97TiO3：Eu3+ 0.03荧光粉，所述荧光粉(SrxCay)0.97TiO3：Eu3+ 0.03中，x+y＝1，x＝0～1，y＝0～1。
荧光粉(SrxCay)0.97TiO3：Eu3+ 0.03中，x＝0，0.05，0.1，0.15，0.2，0.3，0.5，0.7，0.9或1。
本发明的一种(SrxCay)0.97TiO3：Eu3+ 0.03荧光粉的制备方法，包括：
(1)将二水合草酸溶于乙醇中得到溶液A；草酸铵溶于水中，得到溶液B；钛酸四丁酯溶于乙醇中，得到溶液C；硝酸锶、硝酸钙、硝酸铕溶于去离子水得到澄清溶液D；
(2)将溶液A、溶液B按照顺序加入溶液C中，搅拌，得到溶液E，将D逐滴加入E中，搅拌反应1-2小时，得到沉淀物，洗涤、干燥，然后煅烧，即得(SrxCay)0.97TiO3：Eu3+ 0.03荧光粉。
所述步骤(1)中二水合草酸、草酸铵、钛酸四丁酯的化学计量比为1∶1∶1。
所述步骤(2)中搅拌反应1-2h为：磁力搅拌转速2400-3000rpm，搅拌1-2h。
所述步骤(2)中洗涤为：用去离子水洗两次，5mol/L的盐酸洗一次，乙醇洗一次。
所述步骤(2)中干燥温度为70-80℃，时间为10-12h。
所述步骤(2)中煅烧为：在空气氛围中煅烧，温度为以5～10℃/分钟的升温速率，升至650～900℃，煅烧0.5～4h。
本发明中(SrxCay)0.97TiO3：Eu3+ 0.03的微观形貌为短棒状，颗粒尺寸为50～150nm。调节锶、钙的比例，获取不同组成的(SrxCay)0.97TiO3：Eu3+ 0.03荧光粉。
有益效果
(1)本发明通过草酸盐共沉淀法制备(SrxCay)0.97TiO3：Eu3+ 0.03荧光粉，其化学稳定性好，晶粒尺寸小，晶相纯；具有良好的稳定性和较高的发光强度，能够与市场上流行的蓝色芯片相匹配；
(2)本发明采用草酸盐共沉淀的方法，降低了煅烧温度，生产设备简单，且以钛酸钙为基体，掺入与钙同组的锶元素，保证荧光粉稳定性的同时，提升其发光强度。
附图说明
图1为中900℃煅烧2.5h(Sr0.1Ca0.9)0.97TiO3：Eu3+ 0.03的XRD图；
图2为中900℃煅烧2.5h(Sr0.1Ca0.9)0.97TiO3：Eu3+ 0.03的场发射扫描电镜图；
图3为中900℃煅烧2.5h(Sr0.1Ca0.9)0.97TiO3：Eu3+ 0.03的激发与发射光谱。
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
称取0.3152g二水合草酸溶于10毫升的无水乙醇中得到澄清溶液A，称取0.3523g草酸铵溶于70ml去离子水中得到澄清溶液B，将1ml的钛酸四丁酯溶于10ml的无水乙醇当中得到澄清溶液C，称取0.5048g四水硝酸钙、0.0503g硝酸锶、0.0388g六水硝酸铕，溶于50ml去离子水中得到澄清溶液D；将溶液A、B按照顺序逐滴加入溶液C中，并控制pH在2.5-3之间，不断搅拌得到澄清溶液E，将D逐滴加入E中，控制磁子转速为2400rpm，搅拌反应2小时，得到的沉淀物；用去离子水洗2次，5mol/L的盐酸洗一次，无水乙醇洗1次；离心分离的转速为5000r/min，时间控制在5min；干燥12h得到沉淀产物。将上述沉淀产物在900℃下煅烧2.5h，及得到(Sr0.1Ca0.9)0.97TiO3：Eu3+ 0.03荧光粉。图1为本实施例合成荧光粉的X射线衍射图。可以看出：衍射峰与钙钛矿型的钛酸钙的衍射峰一致，并没有其他相的衍射峰，说明得到了纯相的钙钛矿晶体荧光粉。图2为(Sr0.1Ca0.9)0.97TiO3：Eu3+ 0.03荧光粉的场发射扫描电镜照片，可以看出，该荧光粉粉体的颗粒在50～150nm。图3是荧光粉的激发与发射光谱图，可以看出，(Sr0.1Ca0.9)0.97TiO3：Eu3+ 0.03荧光粉在近紫外的激发下具有较高的发射强度。
实施例2
称取0.3152g二水合草酸溶于10毫升的无水乙醇中得到澄清溶液A，称取0.3523g草酸铵溶于70ml去离子水中得到澄清溶液B，将1ml的钛酸四丁酯溶于10ml的无水乙醇当中得到澄清溶液C，称取0.3926g四水硝酸钙、0.1509g硝酸锶、0.0388g六水硝酸铕，溶于50ml去离子水中得到澄清溶液D；将溶液A、B按照顺序逐滴加入溶液C中，并控制pH在2.5-3之间，不断搅拌得到澄清溶液E，将D逐滴加入E中，控制磁子转速为2400rpm，搅拌反应2小时，得到的沉淀物；用去离子水洗2次，5mol/L的盐酸洗一次，无水乙醇洗1次；离心分离的转速为5000r/min，时间控制在5min；干燥12h得到沉淀产物。将上述沉淀产物在900℃下煅烧2.5h，及得到(Sr0.3Ca0.7)0.97TiO3：Eu3+ 0.03荧光粉从X射线衍射图，可以看出：衍射峰与钙钛矿型的钛酸钙的衍射峰一致，并没有其他相的衍射峰，说明得到了纯相的钙钛矿晶体荧光粉。从(Sr0.3Ca0.7)0.97TiO3：Eu3+ 0.03荧光粉的场发射扫描电镜照片，可以看出，该荧光粉粉体的颗粒在50～150nm。通过荧光粉的激发与发射光谱图，可以看出，(Sr0.3Ca0.7)0.97TiO3：Eu3+ 0.03荧光粉在近紫外的激发下具有较高的发射强度。
实施例3
称取0.3152g二水合草酸溶于10毫升的无水乙醇中得到澄清溶液A，称取0.3523g草酸铵溶于70ml去离子水中得到澄清溶液B，将1ml的钛酸四丁酯溶于10ml的无水乙醇当中得到澄清溶液C，称取0.5048g四水硝酸钙、0.0503g硝酸锶、0.0388g六水硝酸铕，溶于50ml去离子水中得到澄清溶液D；将溶液A、B按照顺序逐滴加入溶液C中，并控制pH在2.5-3之间，不断搅拌得到澄清溶液E，将D逐滴加入E中，控制磁子转速为2400rpm，搅拌反应2小时，得到的沉淀物；用去离子水洗2次，5mol/L的盐酸洗一次，无水乙醇洗1次；离心分离的转速为5000r/min，时间控制在5min；干燥12h得到沉淀产物。将上述沉淀产物在750℃下煅烧2.5h，及得到(Sr0.1Ca0.9)0.97TiO3：Eu3+ 0.03荧光粉。从(Sr0.1Ca0.9)0.97TiO3：Eu3+ 0.03荧光粉的场发射扫描电镜照片，可以看出，该荧光粉粉体的颗粒在50～150nm。通过荧光粉的激发与发射光谱图，可以看出，(Sr0.1Ca0.9)0.97TiO3：Eu3+ 0.03荧光粉在近紫外的激发下具有较高的发射强度。

Claims (8)

1.一种(SrxCay)0.97TiO3：Eu3+ 0.03荧光粉，其特征在于：所述荧光粉(SrxCay)0.97TiO3：Eu3+ 0.03中，x+y＝1，x＝0～1，y＝0～1。
2.根据权利要求1所述的一种(SrxCay)0.97TiO3：Eu3+ 0.03荧光粉，其特征在于：荧光粉(SrxCay)0.97TiO3：Eu3+ 0.03中，x＝0，0.05，0.1，0.15，0.2，0.3，0.5，0.7，0.9或1。
3.一种如权利要求1所述的(SrxCay)0.97TiO3：Eu3+ 0.03荧光粉的制备方法，包括：
(1)将二水合草酸溶于乙醇中得到溶液A；草酸铵溶于水中，得到溶液B；钛酸四丁酯溶于乙醇中，得到溶液C；硝酸锶、硝酸钙、硝酸铕溶于去离子水得到澄清溶液D；
(2)将溶液A、溶液B按照顺序加入溶液C中，搅拌，得到溶液E，将D逐滴加入E中，搅拌反应1-2小时，得到沉淀物，洗涤、干燥，然后煅烧，即得(SrxCay)0.97TiO3：Eu3+ 0.03荧光粉。
4.根据权利要求3所述的一种(SrxCay)0.97TiO3：Eu3+ 0.03荧光粉的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中二水合草酸、草酸铵、钛酸四丁酯的化学计量比为1∶1∶1。
5.根据权利要求3所述的一种(SrxCay)0.97TiO3：Eu3+ 0.03荧光粉的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中搅拌反应1-2h为：磁力搅拌转速2400-3000rpm，搅拌1-2h。
6.根据权利要求3所述的一种(SrxCay)0.97TiO3：Eu3+ 0.03荧光粉的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中洗涤为：用去离子水洗两次，5mol/L的盐酸洗一次，乙醇洗一次。
7.根据权利要求3所述的一种(SrxCay)0.97TiO3：Eu3+ 0.03荧光粉的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中干燥温度为70-80℃，时间为10-12h。
8.根据权利要求3所述的一种(SrxCay)0.97TiO3：Eu3+ 0.03荧光粉的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中煅烧为：在空气氛围中煅烧，温度为以5～10℃/分钟的升温速率，升至650～900℃，煅烧0.5～4h。
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