CN105154074A - 一种掺铬红色荧光粉及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种掺铬的红色荧光粉及其制备方法。该荧光粉包括镓酸锌基质以及光活性成份Cr3+,其化学式为ZnGa2O4:xCr3+,其中，0.01<x<0.6，其激发峰为590nm，发射峰为710nm。该荧光粉采用以下方法制备：(1)按化学式准确称量Zn、Ga及Cr的氧化物或相应的盐；(2)将称量后上述原料混合，在900～1200℃下烧结1～5小时；(3)将烧结后的产物磨碎，过目筛后即得所述红色荧光粉。本发明用相对廉价的金属元素替代昂贵的稀土元素,制备相对廉价的无机荧光粉,而且这种荧光粉在能在深红色区发光,为一般掺稀土的荧光粉到达不了的发光区域。

Description

一种掺铬红色荧光粉及其制备方法
技术领域
本发明涉及荧光粉领域，尤其涉及一种掺铬(III)的红色荧光粉及其制备方法。
背景技术
无机荧光粉多是掺入稀土元素的化合物,这些掺入的稀土元素作为光活性中心,引起荧光。发红光的无机荧光粉多是掺入稀土Eu(III)或Sm(III)等的化合物,由于稀土资源比较缺乏,因而这类荧光粉较贵。另外,掺入稀土元素的化合物的发光区域波长多在小于660nm的红光区,难以到达700nm以上波长的深红色区域。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，提供一种成本低、使用效果佳的掺铬(III)红色荧光粉。
本发明采用的技术方案如下；
一种掺铬的红色荧光粉，包括镓酸锌基质以及光活性成份Cr3+,其化学式为ZnGa2O4:xCr3+,其中，0.01<x<0.6。由于晶体场的影响，Cr3+可以产生红色到红外区的发光，镓酸盐作为基质可以满足Cr3+的红光到近红外的发射。
上述掺铬的红色荧光粉的激发峰为590nm，发射峰为710nm。
另一方面，本发明还提供一种制备上述掺铬的红色荧光粉的方法，包括如下步骤：
(1)按化学式准确称量Zn、Ga及Cr的氧化物或相应的盐；
(2)将称量后上述原料混合，在900～1200℃下烧结1～5小时；
(3)将烧结后的产物冷却至室温后磨碎，过目筛后即得所述红色荧光粉。
作为对上述方法的进一步改进，所述Cr的氧化物为三氧化二铬，所述Cr的相应的盐为醋酸铬或硝酸铬。
本发明用相对廉价的过渡态金属元素Cr替代了现有技术中昂贵的稀土元素Eu或Sm,制备出相对廉价的无机荧光粉,而且这种荧光粉在能在深红色区发光(波长700nm以上),而一般掺稀土的红色荧光粉发光波长多小于660nm。
另外，本发明利用燃烧法合成材料反应时间短、反应温度低，能很好的起到节能的效果；制得的粉末样品分散性好、纯度高、尺寸小且均匀、比表面积大、即使磨细之后发光亮度也不会有明显的下降。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明作进一步地详细描述。
实施例1：
(1)按化学式准确称量Cr(NO3)3`9H2O、Ga2O3、ZnAc2`9H2O,控制Zn:Ga:Cr的摩尔比为1:2:0.0516。
(2)将称量后上述原料机械混合均匀，在1200℃下烧结3.5小时；
(3)将烧结后的产物冷却至室温后球磨，过目筛后即得所述红色荧光粉。
实施例2～4：反应原料比例同实施例1,但反应温度及反应时间变化，具体情况及实验结果见表1。
对比实施例1～4:反应原料比例和反应温度、反应时间分别同实施例1～4，但反应原料中不掺入铬，实验结果见表1。
实施例5：
(1)按化学式准确称量Cr(NO3)3`9H2O、Ga2O3、ZnAc2`9H2O,控制Zn:Ga:Cr的摩尔比为1:2:0.256。
(2)将称量后上述原料机械混合均匀，在1100℃下烧结4.5小时；
(3)将烧结后的产物冷却至室温后球磨，过目筛后即得所述红色荧光粉。
实施例6～8：反应原料比例同实施例5,但反应温度及反应时间变化，具体情况及实验结果见表1。
对比实施例5～8:反应原料比例和反应温度、反应时间分别同实施例5～8，但反应原料中不掺入铬，实验结果见表1。
实施例9：
(1)按化学式准确称量Cr(NO3)3`9H2O、Ga2O3、ZnAc2`9H2O,控制Zn:Ga:Cr的摩尔比为1:2:0.516。
(2)将称量后上述原料机械混合均匀，在1000℃下烧结3小时；
(3)将烧结后的产物冷却至室温后球磨，过目筛后即得所述红色荧光粉。
实施例10～12：反应原料比例同实施例9,但反应温度及反应时间变化，具体情况及实验结果见表1。
对比实施例9～12:反应原料比例和反应温度、反应时间分别同实施例9～12，但反应原料中不掺入铬，实验结果见表1。
实施例13：
(1)按化学式准确称量Cr(NO3)3`9H2O、Ga2O3、ZnAc2`9H2O,控制Zn:Ga:Cr的摩尔比为1:2:0.6。
(2)将称量后上述原料机械混合均匀，在900℃下烧结5小时；
(3)将烧结后的产物冷却至室温后球磨，过目筛后即得所述红色荧光粉。
实施例14～16：反应原料比例同实施例13,但反应温度及反应时间变化，具体情况及实验结果见表1。
对比实施例13～16:反应原料比例和反应温度、反应时间分别同实施例13～16，但反应原料中不掺入铬，实验结果见表1。
实施例17：
(1)按化学式准确称量Cr(NO3)3`9H2O、Ga2O3、ZnAc2`9H2O,控制Zn:Ga:Cr的摩尔比为1:2:0.001。
(2)将称量后上述原料机械混合均匀，在1000℃下烧结2.5小时；
(3)将烧结后的产物冷却至室温后球磨，过目筛后即得所述红色荧光粉。
实施例18～20：反应原料比例同实施例17,但反应温度及反应时间变化，具体情况及实验结果见表1。
对比实施例17～20:反应原料比例和反应温度、反应时间分别同实施例17～20，但反应原料中不掺入铬，实验结果见表1。
上述具体实施例涉及了在不同的掺Cr(III)量、不同的反应温度、不同反应的时间以及不掺入Cr(III)的条件下的实验。用分子荧光光谱仪分别测定上述实施例中合成的掺铬(III)红色荧光粉样品的激发及发射光谱，比较发光强度,观察外观色泽,测定结果如表1所示。
由表1可以看出，本发明的掺铬(III)红色荧光粉,是优良的掺非稀土的红色无机荧光粉,该新型红色无机荧光粉的激发峰在590nm附近,发射峰在710nm附近，在深红色发射区域发光。由于铬相对廉价,这种新型荧光粉的市场竞争力会更大。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (5)

1.一种掺铬的红色荧光粉，其特征在于，包括镓酸锌基质以及光活性成份Cr3+,其化学式为ZnGa2O4:xCr3+,其中，0.01<x<0.6。
2.根据权利要求1所述的掺铬的红色荧光粉，其特征在于，所述荧光粉的激发峰为590nm，发射峰为710nm。
3.根据权利要求1或2所述的掺铬的红色荧光粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)按化学式准确称量Zn、Ga及Cr的氧化物或相应的盐；
(2)将称量后上述原料混合，在900～1200℃下烧结1～5小时；
(3)将烧结后的产物冷却至室温后磨碎，过目筛后即得所述红色荧光粉。
4.根据权利要求3所述的掺铬的红色荧光粉的制备方法，其特征在于，所述Cr的氧化物为三氧化二铬，所述Cr的相应的盐为醋酸铬或硝酸铬。
5.根据权利要求4所述的掺铬的红色荧光粉的制备方法，其特征在于，所述硝酸铬为Cr(NO3)3`9H2O，所述醋酸铬为Cr(CH3COO)3`6H2O。
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