CN108531178A - 一种铕掺杂钨酸钆荧光粉的制备方法 - Google Patents

一种铕掺杂钨酸钆荧光粉的制备方法 Download PDF

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Abstract

一种铕掺杂钨酸钆荧光粉的制备方法，它包括下列步骤：首先按化学计量比取Gd2O3、WO3和Eu2O3置于研钵中，加入无水乙醇进行研磨混匀，然后挥干无水乙醇得混合粉末；然后将混合粉末置于刚玉舟，放入马弗炉中预热一段时间，并取出研细，然后再次放入马弗炉中煅烧，煅烧结束，随炉冷却至室温，研细，即得Gd2‑x(WO4)3:xEu3+红色荧光粉。本发明一种Gd2‑x(WO4)3:xEu3+荧光粉的制备方法所制得的Gd2‑x(WO4)3:xEu3+荧光粉纯度高实用性强，纯度可高达99.6%，产品收率高，可高达98.3%以上，发光强度高，制备过程不会出现聚集结团现象，本发明煅烧冷却后易于研磨，仅1分钟就可完成研磨，制备方法简单可行，易实现大批量生产，制备原材料简单易得，价格低廉，值得市场推广应用。

Description

一种铕掺杂钨酸钆荧光粉的制备方法
技术领域
本发明涉及一种红色荧光粉的制备方法，具体涉及一种Gd2-x(WO4)3:xEu3+荧光粉的制备方法。
背景技术
在过去几十年，通过掺杂稀土离子制备的晶体、玻璃、陶瓷、荧光等，对于新型的光学设备的发展起到了很大作用，如固体激光器，纤维放大器，显示器，生物传感器等等。因此，稀土掺杂发光材料的研究引起了很多的关注。在稀土离子中，Eu3+能够发出高色纯度的红光，经常用作红色荧光粉的发光中心。例如已商业化的Y2O3：Eu和YVO4：Eu荧光粉，特别是由Eu3+激活的钨酸盐材料，由于在近紫外区和蓝光区有较强Eu3+4f—4f跃迁吸收发出高色纯度的红光，有可能成为新型的近紫外(或蓝光)激发的白光发光二极管(LED)用红色荧光粉，因此近年来备受关注。
高温固相合成是指在高温(1000～1500℃)下，固体界面间经过接触，反应，成核，晶体生长反应而生成一大批复合氧化物，如含氧酸盐类、二元或多元陶瓷化合物等。目前看来，采用高温固相法制备Gd2-x(WO4)3:xEu3+依然存在制备过程易出现聚集结团现象，不易研磨导致制备困难；成品纯度不高，导致发射波长偏移实用性差，收率低，发光强度不高导致应用局限性等技术问题亟需解决。
发明内容
本发明目的在于提供一种性能优异的Gd2-x(WO4)3:xEu3+荧光粉的制备方法。
本发明目的通过如下技术方案实现：
一种Gd2-x(WO4)3:xEu3+荧光粉的制备方法，其特征在于，它包括下列步骤：首先按化学计量比取Gd2O3、WO3和Eu2O3置于研钵中，加入无水乙醇进行研磨混匀，然后挥干无水乙醇得混合粉末；然后将混合粉末置于刚玉舟，放入马弗炉中预热一段时间，并取出研细，然后再次放入马弗炉中煅烧，煅烧结束，随炉冷却至室温，研细，即得Gd2-x(WO4)3:xEu3+红色荧光粉。
进一步，为了使得成品纯度更高，收率更高，一种Gd2-x(WO4)3:xEu3+荧光粉的制备方法，其特征在于，所述Gd2O3，WO3和Eu2O3的物质的量比为0.7～0.8:3:0.2～0.3。
进一步，一种Gd2-x(WO4)3:xEu3+荧光粉的制备方法，其特征在于，所述Gd2O3、WO3和Eu2O3组成的混合粉末与无水乙醇的体积比为1:1～2。
进一步，一种Gd2-x(WO4)3:xEu3+荧光粉的制备方法，其特征在于，所述挥干无水乙醇是将研磨混匀后的混合粉末，置于真空干燥箱中，设置真空度-0.05MPa～-0.08MPa，干燥温度50～70℃，干燥时间1～2小时。
进一步，为了提高产品发光强度，一种Gd2-x(WO4)3:xEu3+荧光粉的制备方法，其特征在于，所述马弗炉中煅烧步骤是将挥干无水乙醇的混合粉末放入高温马弗炉里以每分钟5℃的升温速度升温至300～450℃，并在300～450℃下预热1～3h，预热结束，随炉冷却至室温，取出并将其研细，然后再次放入高温马弗炉里以每分钟5～10℃的升温速度升温到900～1100℃下保温煅烧4～6h，煅烧结束后，然后以每分钟10℃的降温速度降温至200℃后随炉冷却至室温，即得Gd2-x(WO4)3:xEu3+红色荧光粉。
进一步，一种Gd2-x(WO4)3:xEu3+荧光粉的制备方法，其特征在于，煅烧结束后，还需对物料进行研细处理，所述研细是将研磨后的物料过200目筛。
本发明具有如下的有益效果：
本发明一种Gd2-x(WO4)3:xEu3+荧光粉的制备方法所制得的Gd2-x(WO4)3:xEu3+荧光粉纯度高实用性强，纯度可高达99.6％，产品收率高，可高达98.3％以上，发光强度高，制备过程不会出现聚集结团现象，本发明煅烧冷却后易于研磨，仅1分钟就可完成研磨并达到需要的粒度，制备方法简单可行，易实现大批量生产，制备原材料简单易得，价格低廉，值得市场推广应用。
附图说明
图1为本发明制得的Gd1.6(WO4)3:0.4Eu3+荧光粉的XRD谱图。
图2为本发明制得的Gd1.6(WO4)3:0.4Eu3+荧光粉监测615nm波长的激发光谱图。
图3为本发明制得的Gd1.6(WO4)3:0.4Eu3+荧光粉在395nm波长激发下的发射光谱图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述本发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。
实施例1
按物质的量比Gd2O3：WO3：Eu2O3＝0.8:3:0.2取Gd2O3、WO3和Eu2O3置于研钵中，按体积比加入Gd2O3、WO3和Eu2O3组成的混合粉末1倍的无水乙醇进行研磨混匀，然后置于真空干燥箱中，设置真空度-0.08MPa，干燥温度70℃，干燥时间2小时，然后将挥干无水乙醇的混合粉末放入高温马弗炉里以每分钟5℃的升温速度升温至450℃，并在450℃下预热3h，预热结束，随炉冷却至室温，取出并将其研细，然后再次放入高温马弗炉里以每分钟10℃的升温速度升温到1100℃下保温煅烧4h，煅烧结束后，然后以每分钟10℃的降温速度降温至200℃后随炉冷却至室温，即得Gd1.6(WO4)3:0.4Eu3+红色荧光粉，将制得的Gd1.6(WO4)3:0.4Eu3+红色荧光粉进行研细处理，将研细后的物料过200目筛。
结果：实施例1制备过程观察发现，产品未见聚集结团现象，半成品容易研磨，成品经过纯度检查，其纯度高达99.6％，成品收率为98.3％。
实施例2
将实施例1制得的Gd1.6(WO4)3:0.4Eu3+荧光粉做XRD测试：
采用DX型X射线衍射(XRD)仪(辐射源为Cu靶Kα，40kV，40mA，λ＝0.15406nm，扫描速度为8°/min，步长为0.05°，扫描范围10°—60°。其Gd1.6(WO4)3:0.4Eu3+荧光粉的X衍射图如图1所示。
从图1中可以看出，我们制备的样品Gd1.6(WO4)3:0.4Eu3+样品晶格为底心单斜结构，对应JCPDS card#23-1076，并没有观察到其它的杂质的衍射峰，表明本品纯度高。另，所述Gd1.6(WO4)3:0.4Eu3+荧光粉在衍射角度2θ在28.0、29.55、31.0、34.35、47.35、56.9处有衍射峰，对位晶面分别为(-221),(023),(040),(-204),(242),(-425)。
实施例3
将实施例1制得的Gd1.6(WO4)3:0.4Eu3+荧光粉做荧光性能测定：
采用日立F-7000型荧光分光光度计测试样品Gd1.6(WO4)3:0.4Eu3+在615nm激发下的发射光谱图(见图2)，由荧光图谱激发光谱可看出，激发谱由350nm-550nm的线状激发峰构成，其来自于Eu3+的4f-4f跃迁吸收。在362.8nm(7F0-5D4)，382.6nm(7F0-5G1)，395.6nm(7F0-5L6)，417.4nm(7F0-5D3)，466nm(7F0-5D2)，537.2nm(7F0-5D1)处有较强激发峰。最强峰位于395nm处的7F0-5L6跃迁，说明Gd2(WO4)3:Eu3+红色荧光粉适合于UV-LED(350nm-410nm)管芯的激发。
采用日立F-7000型荧光分光光度计测试样品Gd1.6(WO4)3:0.4Eu3+在395nm激发下的发射光谱图(见图3)，发现最强的发射峰强度达到6000，由图可知，发射光谱图主要由594.6nm、617.4nm的两个发射峰组成，其中最强的发射峰位于617.4nm处，为Eu3+的5D0-7F2电偶极跃迁，其次为位于594.6nm处的Eu3+的5D0-7F1磁偶极跃迁。并且5D0-7F1的发射峰强度远弱于5D0-7F2处的发射峰强度。故Eu3+主要占据Gd2(WO4)3基质晶格中的无反演对称中心的格位。(荧光分光光度计参数设置为：EX Slit:5.0nm,EM Slit:5.0nm,PMT Voltage:400V)。
实施例4
按物质的量比Gd2O3：WO3：Eu2O3＝0.7:3:0.3取Gd2O3、WO3和Eu2O3置于研钵中，按体积比加入Gd2O3、WO3和Eu2O3组成的混合粉末2倍的无水乙醇进行研磨混匀，然后置于真空干燥箱中，设置真空度-0.08MPa，干燥温度70℃，干燥时间2小时，然后将挥干无水乙醇的混合粉末放入高温马弗炉里以每分钟5℃的升温速度升温至300℃，并在300℃下预热3h，预热结束，随炉冷却至室温，取出并将其研细，然后再次放入高温马弗炉里以每分钟5℃的升温速度升温到900℃下保温煅烧6h，煅烧结束后，然后以每分钟10℃的降温速度降温至200℃后随炉冷却至室温，即得Gd1.4(WO4)3:0.6Eu3+红色荧光粉，将制得的Gd1.4(WO4)3:0.6Eu3+红色荧光粉进行研细处理，将研细后的物料过200目筛。
结果：实施例4制备过程观察发现，产品未见聚集结团现象，半成品容易研磨，成品经过纯度检查，其纯度高达99.3％，成品收率为99.1％。按实施例2和实施例3的实验方法分别进行XRD测试和荧光性能测定，测试结果同实施例1具有相同的实验结果。
实施例5
一种Gd1.5(WO4)3:0.5Eu3+荧光粉的制备方法，其特征在于，它包括下列步骤：按物质的量比Gd2O3：WO3：Eu2O3＝0.75:3:0.25取Gd2O3、WO3和Eu2O3置于研钵中，按体积比加入Gd2O3、WO3和Eu2O3组成的混合粉末1倍的无水乙醇进行研磨混匀，然后置于真空干燥箱中，设置真空度-0.07MPa，干燥温度60℃，干燥时间2小时，然后将挥干无水乙醇的混合粉末放入高温马弗炉里以每分钟5℃的升温速度升温至350℃，并在350℃下预热2h，预热结束，随炉冷却至室温，取出并将其研细，然后再次放入高温马弗炉里以每分钟8℃的升温速度升温到1000℃下保温煅烧5h，煅烧结束后，然后以每分钟10℃的降温速度降温至200℃后随炉冷却至室温，即得Gd1.5(WO4)3:0.5Eu3+红色荧光粉，将制得的Gd1.5(WO4)3:0.5Eu3+红色荧光粉进行研细处理，将研细后的物料过200目筛。
结果：实施例2制备过程观察发现，产品未见聚集结团现象，半成品容易研磨，成品经过纯度检查，其纯度高达99.2％，成品收率为98.7％。按实施例2和实施例3的实验方法分别进行XRD测试和荧光性能测定，测试结果同实施例1所制得的产品具有相同的实验结果。
按照本说明书的制备方法，仅需保证Gd2O3，WO3和Eu2O3的物质的量比为0.7～0.8:3:0.2～0.3，即生产出相应的Gd2-x(WO4)3:xEu3+，所生产出的Gd2-x(WO4)3:xEu3+同实施例中制得的产品的主衍射峰都和基质Gd2(WO4)3的JCPDS card#23-1076的衍射峰相吻合，均未发现其他杂项衍射峰，说明制得的Gd2-x(WO4)3:xEu3+为纯相。并且Gd2-x(WO4)3:xEu3+和实施例中制得的产品具有类似的荧光性能。

Claims (6)

1.一种Gd2-x(WO4)3:xEu3+荧光粉的制备方法，其特征在于，它包括下列步骤：首先按化学计量比取Gd2O3、WO3和Eu2O3置于研钵中，加入无水乙醇进行研磨混匀，然后挥干无水乙醇得混合粉末；然后将混合粉末置于刚玉舟，放入马弗炉中预热一段时间，并取出研细，然后再次放入马弗炉中煅烧，煅烧结束，随炉冷却至室温，研细，即得Gd2-x(WO4)3:xEu3+红色荧光粉。
2.如权利要求1所述的一种Gd2-x(WO4)3:xEu3+荧光粉的制备方法，其特征在于，所述Gd2O3，WO3和Eu2O3的物质的量比为0.7~0.8:3:0.2~0.3。
3.如权利要求2所述的一种Gd2-x(WO4)3:xEu3+荧光粉的制备方法，其特征在于，所述Gd2O3、WO3和Eu2O3组成的混合粉末与无水乙醇的体积比为1:1~2。
4.如权利要求3所述的一种Gd2-x(WO4)3:xEu3+荧光粉的制备方法，其特征在于，所述挥干无水乙醇是将研磨混匀后的混合粉末，置于真空干燥箱中，设置真空度-0.05MPa~-0.08MPa，干燥温度50~70℃，干燥时间1~2小时。
5.如权利要求4所述的一种Gd2-x(WO4)3:xEu3+荧光粉的制备方法，其特征在于，所述马弗炉中煅烧步骤是将挥干无水乙醇的混合粉末放入高温马弗炉里以每分钟5℃的升温速度升温至300~450℃，并在300~450℃下预热1~3h，预热结束，随炉冷却至室温，取出并将其研细，然后再次放入高温马弗炉里以每分钟5~10℃的升温速度升温到900~1100℃下保温煅烧4~6h，煅烧结束后，然后以每分钟10℃的降温速度降温至200℃后随炉冷却至室温，即得Gd2-x(WO4)3:xEu3+红色荧光粉。
6.如权利要求5所述的一种Gd2-x(WO4)3:xEu3+荧光粉的制备方法，其特征在于，煅烧结束后，还需对物料进行研细处理，所述研细是将研磨后的物料过200目筛。
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