CN108753290B - 一种铋和铕离子共激活的钛铝酸盐荧光粉及其制备和应用 - Google Patents

一种铋和铕离子共激活的钛铝酸盐荧光粉及其制备和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种铋和铕离子共激活的钛铝酸盐荧光粉及其制备和应用，属于无机材料领域，其化学组成由以下通式表示：Sr1‑x‑ yBixEuyTi3Al8O19，其中，x为激活剂Bi3+离子的摩尔比，y为激活剂Eu3+离子的摩尔比，0.005≤x≤0.080，0.005≤y≤0.10。本发明采用溶胶‑凝胶法获得了纯相的、发光性能优异的钛铝酸盐荧光粉，材料来源广泛，在紫外光激发下，通过调节铋离子Bi3+和铕离子Eu3+的掺杂浓度，可获得蓝光和白光，发光强度高、稳定性和显色性好。

Description

一种铋和铕离子共激活的钛铝酸盐荧光粉及其制备和应用
技术领域
本发明属于无机荧光材料和显示技术领域，特别涉及一种铋和铕离子共激活的钛铝酸盐荧光粉及其制备和应用，其适用于紫外荧光灯照明和显示。
背景技术
近年来，白光发光二极管由于其发光效率高、寿命长、对环境友好的特点，在照明和显示领域已经获得了广泛的研究和商业应用。一般来说，生产白光LED的领先商业战略是结合蓝色InGaN LED芯片和黄色荧光粉(Y3Al5O12:Ce3+)采用环氧树脂或硅晶片封装而成，然而，基于这种荧光粉的白光LED器件由于红色光谱成分的不足有着很低的显色指数(CRI，Ra<80)和较高的色温(CCT≈7750K)，这限制了白光LED的进一步应用。结合紫外LED芯片与红光、绿光、蓝光荧光粉的发光技术可以在一定程度上改善这些问题。然而，由于荧光重吸收的缘故，多种荧光粉的不同发射带的混合可能会降低发光效率。为了克服这一缺点，设计了单组分多色发光荧光粉，在单相基质上进行能量传递，可以产生优异的色稳定性、显色指数和色温。同时，有效的能量转移能显著提高发光效率和颜色重现性，拓宽荧光粉的发射光谱。
为了从单相荧光粉中产生多色光，掺杂稀土离子(RE)被认为是第一选择。在众多的稀土离子中，三价铕离子(Eu3+)在很多晶格中可以产生较强的发射，它被认为是一种产生橙红色发光的重要激活剂，而这种橙红色光来源于其内部5D0→7FK(k＝1,2,3，4)的跃迁。此外，Bi3+离子像Sb3+(5S2)和Pb2+(6S2)离子一样拥有ns2类型的电子构型，由于从3P1→1S0的跃迁，Bi3+可以发射出蓝色或红色的宽带。因此Bi3+离子经常被引入到不同的基质中作为高效的敏化剂。由于其1S0→3P1的允许跃迁，Bi3+掺杂的荧光粉可被紫外光激发与紫外LED芯片相匹配可以将激发能量转移到发光中心，从而大大加强了发光中心发光强度。因此，Bi3+和Eu3 +共掺杂的荧光粉由于Bi3+到Eu3+的能量转移可能会产生蓝色和白色的光。Bi3+可以在400-550nm波段显示蓝绿发射归因于其6S6P→6S2的跃迁，当在单组分荧光粉中结合Eu3+的红光(主要是由于它的5D0→7F2跃迁)将实现白光发射。
最近，一些研究已经致力于从Bi3+到Eu3+的能量传递机制，如CaY4(SiO4)3O:Eu3+/Bi3+,GdVO4:Eu3+/Bi3+,CdWO4:Eu3+/Bi3+,Sr3Y2Ge3O12:Bi3+/Eu3+。这些报道的荧光粉仍然有一定的缺点，例如热稳定低，发光容易热猝灭、荧光效率低等。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种铋和铕离子共激活的钛铝酸盐荧光粉及其制备和应用，选取钛铝酸盐为基质材料，共掺杂三价铕离子Eu3+和铋离子Bi3+，通过调节Eu3+和Bi3+的掺杂浓度可以得到发光效率高的蓝光和白光，其化学纯度高，发光质量好，且制备工艺简单、无污染。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种铋和铕离子共激活的钛铝酸盐荧光粉，其化学组成通式为：Sr1-x- yBixEuyTi3Al8O19，其中x为铋离子Bi3+取代Sr2+离子的摩尔数，y是铕离子Eu3+取代Sr2+离子的摩尔数，取值范围为0.005≤x≤0.08，0.005≤y≤0.10，该荧光粉在紫外光激发下，可发出明亮的蓝光和白光。
优选地，化学式可为：Sr0.915Bi0.08Eu0.005Ti3Al8O19、Sr0.925Bi0.06Eu0.015Ti3Al8O19、Sr0.94Bi0.05Eu0.010Ti3Al8O19、Sr0.962Bi0.03Eu0.008Ti3Al8O19、Sr0.912Bi0.008Eu0.08Ti3Al8O19、Sr0.895Bi0.005Eu0.10Ti3Al8O19、Sr0.935Bi0.015Eu0.05Ti3Al8O19或Sr0.95Bi0.01Eu0.04Ti3Al8O19。
本发明还提供了所述铋和铕离子共激活的钛铝酸盐荧光粉的制备方法，采用溶胶-凝胶法合成，包括以下步骤：
(1)以含有锶离子Sr2+的化合物、含有钛离子Ti4+的化合物、含有铝离子Al3+的化合物、含有铋离子Bi3+的化合物、含有铕离子Eu3+的化合物为原料，按通式Sr1-x- yBixEuyTi3Al8O19中对应元素的化学计量比称取各原料，将称取的含有锶离子Sr2+的化合物溶解于去离子水或者硝酸中；将称取的含有钛离子Ti4+的化合物溶解于去离子水或冰醋酸中混合搅拌，然后再滴加到乙醇中；将称取的含有铝离子Al3+的化合物溶解于去离子水中；称取的含有铋离子Bi3+的化合物溶解于硝酸中；称取的含有铕离子Eu3+的化合物溶解于硝酸中；在得到的各种溶液之中加入络合剂，分别得到含有锶离子Sr2+、钛离子Ti4+、铝离子Al3 +、铋离子Bi3+、铕离子Eu3+的溶液；
(2)将步骤(1)得到的各溶液缓慢混合在一起，加热，搅拌，静置，烘干后得到蓬松的前驱体；
(3)将步骤(2)得到的前驱体置于马弗炉中煅烧，第一次煅烧温度为500～850℃；第二次煅烧温度为850～1300℃；即得到一种铋和铕离子共激活的钛铝酸盐荧光粉。
优选地，所述步骤(1)中，含有锶离子Sr2+的化合物为碳酸锶(SrCO3)、硝酸锶(Sr(NO3)2)或六水氯化锶(SrCl2·6H2O)；含有钛离子Ti4+的化合物为钛酸四丁酯(C16H36O4Ti)或硫酸钛(Ti(SO4)2)；含有铝离子Al3+的化合物为九水硝酸铝(Al(NO3)3·9H2O)或氯化铝(AlCl3)；含有铋离子Bi3+的化合物为五水硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)、氯化铋(BiCl3)或氧化铋(Bi2O3)；含有铕离子Eu3+的化合物为氧化铕(Eu2O3)或六水硝酸铕(Eu(NO3)3·6H2O)；络合剂为柠檬酸或草酸。
优选地，所述步骤(1)中，在得到的各种溶液之中加入相应离子摩尔量1.5倍至2倍的络合剂。
优选地，所述步骤(2)中，用恒温磁力搅拌器加热至50～100℃，搅拌1～3小时。
优选地，所述步骤(3)中，第一次煅烧保温1～8小时；第二次煅烧保温1～10小时。
优选地，所述步骤(3)中，第一次煅烧温度为550～800℃，煅烧时间为2～7小时；第二次煅烧温度为900～1250℃，煅烧时间为4～9小时。
本发明所述铋和铕离子共激活的钛铝酸盐荧光粉适宜于荧光照明和显示的应用。例如，可将所述铋和铕离子共激活的钛铝酸盐荧光粉涂覆于真空荧光管内壁，在紫外灯发射的紫外线照射下，实现紫外荧光灯照明。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明技术方案提供的基质材料，很容易实现铋离子Bi3+和铕离子Eu3+的共掺杂，且该荧光粉不仅在蓝绿区域呈现Bi3+的发射峰，而且在Bi3+到Eu3+离子的电子跃迁即能量转移作用下可以发射出白光。
2、该荧光材料具有比较宽的激发区域且与目前使用的紫外激发区域相吻合，适用于紫外型照明和显示，结合紫外LED芯片可制作成白光LED器件和纯蓝光LED光源。
3、制得的荧光粉发光强度高，稳定性、显色性好，粒度均匀，有利于实现高功率照明设备的制备。
4、制备的过程简单易于操作，无废弃物产生，制备条件温和无风险，可降低能耗和成本，制备的样品化学性质和光学性能稳定。
附图说明
图1按本发明技术制备Sr0.915Bi0.08Eu0.005Ti3Al8O19的X射线粉末衍射图谱。
图2按本发明技术制备的样品Sr0.915Bi0.08Eu0.005Ti3Al8O19的SEM图。
图3按本发明技术制备的材料样品Sr0.915Bi0.08Eu0.005Ti3Al8O19在450纳米的光监测下得到的激发光谱图。
图4本发明技术制备的Sr0.915Bi0.08Eu0.005Ti3Al8O19在356纳米激发下得到的发光光谱图，色度坐标为x＝0.1340995，y＝0.1309135。
图5按本发明技术制备样品Sr0.895Bi0.005Eu0.10Ti3Al8O19的X射线粉末衍射图谱。
图6按本发明技术制备样品Sr0.895Bi0.005Eu0.10Ti3Al8O19的SEM图。
图7是按本发明技术制备样品Sr0.895Bi0.005Eu0.10Ti3Al8O19在590纳米的光监测下得到的激发光谱图。
图8按本发明技术制备的样品Sr0.895Bi0.005Eu0.10Ti3Al8O19在350纳米激发下得到的发光光谱图，色度坐标为x＝0.2748861，y＝0.2757041落在白色区域。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
实施例1：Sr0.915Bi0.08Eu0.005Ti3Al8O19
根据化学式Sr0.915Bi0.08Eu0.005Ti3Al8O19(x＝0.08,y＝0.005)中各元素的化学计量比，分别称取碳酸锶SrCO3：0.2702克，硝酸铋Bi(NO3)3·5H2O:0.0776克，六水硝酸铕Eu(NO3)3·6H2O：0.0045克，钛酸四丁酯C16H36O4Ti：2.0419克，氯化铝AlCl3：2.1334克，将碳酸锶SrCO3溶解于硝酸中，添加0.5274克的柠檬酸，搅拌直至完全透明；将五水硝酸铋Bi(NO3)3·5H2O溶解于硝酸中，添加0.0461克柠檬酸，搅拌直至完全透明；将六水硝酸铕Eu(NO3)3·6H2O溶解于去离子水中，添加0.0029克的柠檬酸，搅拌直至完全透明；将钛酸四丁酯C16H36O4Ti和一定量的冰醋酸混合搅拌，然后再滴加到乙醇中，添加1.7293克的柠檬酸，调节PH值为4，搅拌形成透明溶胶，将氯化铝AlCl3溶解于去离子水中，添加4.6114克的柠檬酸，搅拌直至完全透明，形成透明溶胶。
将上述溶液混合，在温度为65℃的条件下搅拌2小时，静置一段时间，随后放在烘箱中慢慢烘干，得到蓬松的前驱体。将得到的前驱体放到刚玉坩埚中在马弗炉中煅烧，煅烧温度为550℃，煅烧时间为2小时，得到的预煅烧的产物。自然冷却后，置于研钵中研磨并混合均匀，之后在马弗炉中煅烧，煅烧温度为1250℃，煅烧时间是9小时，得到一种铋和铕离子共激活的钛铝酸盐荧光粉。
图1是按本发明技术制备的材料样品Sr0.915Bi0.08Eu0.005Ti3Al8O19的X射线粉末衍射图谱；图谱显示，制备的荧光粉属于单一的物相，没有出现其它杂质物相，具有很高的结晶度。
图2是按本发明技术制备的材料样品Sr0.915Bi0.08Eu0.005Ti3Al8O19的SEM图；结果显示，该技术路线制备的荧光粉具有均匀的颗粒，颗粒大致在100纳米左右，分散度较好，没有明显的团聚现象。
图3是按本发明技术制备的材料样品Sr0.915Bi0.08Eu0.005Ti3Al8O19在450纳米的光监测下得到的激发光谱图；结果显示，激发波长主要在300至380纳米的紫外光和近紫外光区域，和常用的荧光灯管的紫外波长非常匹配。
图4是按本发明技术制备的材料样品Sr0.915Bi0.08Eu0.005Ti3Al8O19在356纳米的光激发下得到的发光光谱图，发光显示了来自Bi3+离子的宽带谱，和Eu3+离子的发光尖锐线状谱，该荧光粉的色度坐标为x＝0.1340995，y＝0.1309135，落在蓝色区域。
实施例2：Sr0.925Bi0.06Eu0.015Ti3Al8O19
根据化学式Sr0.925Bi0.06Eu0.015Ti3Al8O19(x＝0.06,y＝0.015)中各元素的化学计量比，分别称取硝酸锶Sr(NO3)2：0.3915克，氧化铋Bi2O3：0.0280克，六水硝酸铕Eu(NO3)3·6H2O：0.0134克，硫酸钛Ti(SO4)2：1.4399克，九水硝酸铝Al(NO3)3·9H2O：6.0021克，将硝酸锶Sr(NO3)2溶解于去离子水中，添加0.5332克的柠檬酸，搅拌直至完全透明；将氧化铋Bi2O3溶解于硝酸中，添加0.0173克的柠檬酸，搅拌直至完全透明；将六水硝酸铕Eu(NO3)3·6H2O溶解于硝酸中，添加0.0086克的柠檬酸，搅拌直至完全透明；将硫酸钛Ti(SO4)2溶解于去离子水中，添加1.7293克的草酸，搅拌形成透明溶胶，将九水硝酸铝Al(NO3)3·9H2O溶解于去离子水中，添加4.6114克的柠檬酸，搅拌直至完全透明，形成透明溶胶。
将上述溶液混合，在温度为65℃的条件下搅拌2小时，静置一段时间，随后放在烘箱中慢慢烘干，得到蓬松的前驱体。将得到的前驱体放到刚玉坩埚中在马弗炉中煅烧，煅烧温度为600℃，煅烧时间为3小时，得到的预煅烧的产物。自然冷却后，置于研钵中研磨并混合均匀，之后在马弗炉中煅烧，煅烧温度为1200℃，煅烧时间是8小时，得到一种铋和铕离子共激活的钛铝酸盐荧光粉。
其主要的结构性能、激发光谱、发光光谱与实施例1相似。
实施例3：Sr0.94Bi0.05Eu0.010Ti3Al8O19
根据化学式Sr0.94Bi0.05Eu0.010Ti3Al8O19(x＝0.05,y＝0.010)中各元素的化学计量比，分别称取六水氯化锶SrCl2·6H2O：0.2980克，五水硝酸铋Bi(NO3)3·5H2O:0.0485克，氧化铕Eu2O3：0.0035克，钛酸四丁酯C16H36O4Ti：2.0419克，氯化铝AlCl3：2.1334克，将六水氯化锶SrCl2·6H2O溶解于去离子水中，添加0.3386的草酸，搅拌直至完全透明；将五水硝酸铋Bi(NO3)3·5H2O溶解于硝酸中，添加0.0180克草酸，搅拌直至完全透明；将氧化铕Eu2O3溶解于硝酸中，添加0.0018克的草酸，搅拌直至完全透明；将钛酸四丁酯C16H36O4Ti和一定量的冰醋酸混合搅拌，然后再滴加到乙醇中，添加1.0805克的草酸，调节PH值为4，搅拌形成透明溶胶，将氯化铝AlCl3溶解于去离子水中，添加2.8813克的草酸，搅拌直至完全透明，形成透明溶胶。
将上述溶液混合，在温度为70℃的条件下搅拌2小时，静置一段时间，随后放在烘箱中慢慢烘干，得到蓬松的前驱体。将得到的前驱体放到刚玉坩埚中在马弗炉中煅烧，煅烧温度为700℃，煅烧时间为4小时，得到的预煅烧的产物。自然冷却后，置于研钵中研磨并混合均匀，之后在马弗炉中煅烧，煅烧温度为1100℃，煅烧时间是7小时，得到一种铋和铕离子共激活的钛铝酸盐荧光粉。
其主要的结构性能、激发光谱、发光光谱与实施例1相似。
实施例4：Sr0.962Bi0.03Eu0.008Ti3Al8O19
根据化学式Sr0.962Bi0.03Eu0.008Ti3Al8O19(x＝0.03,y＝0.008)中各元素的化学计量比，分别称取碳酸锶SrCO3：0.2840克，氯化铋BiCl3：0.0189克，氧化铕Eu2O3：0.0028克，硫酸钛Ti(SO4)2：1.4399克，九水硝酸铝Al(NO3)3·9H2O：6.0021克，将碳酸锶SrCO3溶解于硝酸中，添加0.3465克的草酸，搅拌直至完全透明；将氯化铋BiCl3溶解于硝酸中，添加0.0108克的从草酸，搅拌直至完全透明；将氧化铕Eu2O3溶解于硝酸中，添加0.0014克的草酸，搅拌直至完全透明；将硫酸钛Ti(SO4)2溶解于去离子水中，添加1.0805克的草酸，搅拌形成透明溶胶，将九水硝酸铝Al(NO3)3·9H2O溶解于去离子水中，添加2.8813克的草酸，搅拌直至完全透明，形成透明溶胶。
将上述溶液混合，在温度为70℃的条件下搅拌3小时，静置一段时间，随后放在烘箱中慢慢烘干，得到蓬松的前驱体。将得到的前驱体放到刚玉坩埚中在马弗炉中煅烧，煅烧温度为650℃，煅烧时间为4小时，得到的预煅烧的产物。自然冷却后，置于研钵中研磨并混合均匀，之后在马弗炉中煅烧，煅烧温度为1150℃，煅烧时间是8小时，得到一种铋和铕离子共激活的钛铝酸盐荧光粉。
其主要的结构性能、激发光谱、发光光谱与实施例1相似。
实施例5：Sr0.912Bi0.008Eu0.08Ti3Al8O19
根据化学式Sr0.912Bi0.008Eu0.08Ti3Al8O19(x＝0.008,y＝0.08)中各元素的化学计量比，分别称取六水氯化锶SrCl2·6H2O：0.2892克，氧化铋Bi2O3:0.0037克，氧化铕Eu2O3：0.0282克，硫酸钛Ti(SO4)2：1.4399克，氯化铝AlCl3：2.1334克，将六水氯化锶SrCl2·6H2O溶解于去离子水中，添加0.3285的草酸，搅拌直至完全透明；将氧化铋Bi2O3溶解于硝酸中，添加0.0014克草酸，搅拌直至完全透明；将氧化铕Eu2O3溶解于硝酸中，添加0.0144克的草酸，搅拌直至完全透明；将硫酸钛Ti(SO4)2溶解于去离子水中，添加1.0805克的草酸，搅拌形成透明溶胶，将氯化铝AlCl3溶解于去离子水中，添加2.8813克的草酸，搅拌直至完全透明，形成透明溶胶。
将上述溶液混合，在温度为65℃的条件下搅拌3小时，静置一段时间，随后放在烘箱中慢慢烘干，得到蓬松的前驱体。将得到的前驱体放到刚玉坩埚中在马弗炉中煅烧，煅烧温度为750℃，煅烧时间为4小时，得到的预煅烧的产物。自然冷却后，置于研钵中研磨并混合均匀，之后在马弗炉中煅烧，煅烧温度为1000℃，煅烧时间是7小时，得到一种铋和铕离子共激活的钛铝酸盐荧光粉。
图5是按本发明技术制备的材料样品Sr0.912Bi0.008Eu0.08Ti3Al8O19的X射线粉末衍射图谱；图谱显示，制备的荧光粉属于单一的物相，没有出现其它杂质物相，具有很高的结晶度。
图6是按本发明技术制备的材料样品Sr0.912Bi0.008Eu0.08Ti3Al8O19的SEM图；结果显示，该技术路线制备的荧光粉具有均匀的颗粒，颗粒大致在50纳米左右，分散度较好，没有明显的团聚现象。
图7是按本发明技术制备的材料样品Sr0.912Bi0.008Eu0.08Ti3Al8O19在590纳米的光监测下得到的激发光谱图；结果显示，激发波长主要在300至380纳米的紫外光和近紫外光区域，和常用的荧光灯管的紫外波长非常匹配。
图8是按本发明技术制备的材料样品Sr0.912Bi0.008Eu0.08Ti3Al8O19在350纳米的光激发下得到的发光光谱图，发光显示了来自Bi3+离子的宽带谱，和Eu3+离子的发光尖锐线状谱，该荧光粉的色度坐标为x＝0.2748861，y＝0.2757041，落在白色区域。
实施例6：Sr0.895Bi0.005Eu0.10Ti3Al8O19
根据化学式Sr0.895Bi0.005Eu0.10Ti3Al8O19(x＝0.005,y＝0.10)中各元素的化学计量比，分别称取硝酸锶Sr(NO3)2：0.5788克，氯化铋BiCl3：0.0032克，六水硝酸铕Eu(NO3)3·6H2O：0.0892克，钛酸四丁酯C16H36O4Ti：2.0419克，九水硝酸铝Al(NO3)3·9H2O：6.0021克，将硝酸锶Sr(NO3)2溶解于去离子水中，添加0.3223克的草酸，搅拌直至完全透明；将氯化铋BiCl3溶解于硝酸中，添加0.0018克的从草酸，搅拌直至完全透明；将六水硝酸铕Eu(NO3)3·6H2O溶解于硝酸中，添加0.0360克的草酸，搅拌直至完全透明；将钛酸四丁酯C16H36O4Ti和一定量的冰醋酸混合搅拌，然后再滴加到乙醇中，添加1.0805克的草酸，调节PH值为4，搅拌形成透明溶胶，将九水硝酸铝Al(NO3)3·9H2O溶解于去离子水中，添加2.8813克的草酸，搅拌直至完全透明，形成透明溶胶。
将上述溶液混合，在温度为65℃的条件下搅拌3小时，静置一段时间，随后放在烘箱中慢慢烘干，得到蓬松的前驱体。将得到的前驱体放到刚玉坩埚中在马弗炉中煅烧，煅烧温度为800℃，煅烧时间为7小时，得到的预煅烧的产物。自然冷却后，置于研钵中研磨并混合均匀，之后在马弗炉中煅烧，煅烧温度为1050℃，煅烧时间是8小时，得到一种铋和铕离子共激活的钛铝酸盐荧光粉。
其主要的结构性能、激发光谱、发光光谱与实施例5相似。
实施例7：Sr0.935Bi0.015Eu0.05Ti3Al8O19
根据化学式Sr0.935Bi0.015Eu0.05Ti3Al8O19(x＝0.015,y＝0.05)中各元素的化学计量比，分别称取碳酸锶SrCO3：0.2761克，五水硝酸铋Bi(NO3)3·5H2O：0.0146克，六水硝酸铕Eu(NO3)3·6H2O：0.0446克，钛酸四丁酯C16H36O4Ti：2.0419克，九水硝酸铝Al(NO3)3·9H2O：6.0021克，将碳酸锶SrCO3溶解于硝酸中，添加0.5390克的柠檬酸，搅拌直至完全透明；将五水硝酸铋Bi(NO3)3·5H2O溶解于硝酸中，添加0.0086克的柠檬酸，将六水硝酸铕Eu(NO3)3·6H2O溶解于硝酸中，添加0.0288克的柠檬酸，搅拌直至完全透明；将钛酸四丁酯C16H36O4Ti将钛酸四丁酯和一定量的冰醋酸混合搅拌，然后再滴加到乙醇中，添加1.7293克的柠檬酸，调节PH值为4，搅拌形成透明溶胶，将九水硝酸铝Al(NO3)3·9H2O溶解于去离子水中，添加4.6114克的柠檬酸，搅拌直至完全透明，形成透明溶胶。
将上述溶液混合，在温度为75℃的条件下搅拌2小时，静置一段时间，随后放在烘箱中慢慢烘干，得到蓬松的前驱体。将得到的前驱体放到刚玉坩埚中在马弗炉中煅烧，煅烧温度为550℃，煅烧时间为4小时，得到的预煅烧的产物。自然冷却后，置于研钵中研磨并混合均匀，之后在马弗炉中煅烧，煅烧温度为900℃，煅烧时间是4小时，得到一种铋和铕离子共激活的钛铝酸盐荧光粉。
其主要的结构性能、激发光谱、发光光谱与实施例5相似。
实施例8：Sr0.95Bi0.01Eu0.04Ti3Al8O19
根据化学式Sr0.95Bi0.01Eu0.04Ti3Al8O19(x＝0.01,y＝0.04)中各元素的化学计量比，分别称取硝酸锶Sr(NO3)2：0.4021克，氯化铋BiCl3：0.0063克，氧化铕Eu2O3：0.0141克，钛酸四丁酯C16H36O4Ti：2.0419克，九水硝酸铝Al(NO3)3·9H2O：6.0021克，将硝酸锶Sr(NO3)2溶解于去离子水中，添加0.5476克的柠檬酸，搅拌直至完全透明；将氯化铋BiCl3溶解于硝酸中，添加0.0058克的柠檬酸，将氧化铕Eu2O3溶解于硝酸中，添加0.0115克的柠檬酸，搅拌直至完全透明；将钛酸四丁酯C16H36O4Ti将钛酸四丁酯和一定量的冰醋酸混合搅拌，然后再滴加到乙醇中，添加1.7293克的柠檬酸，调节PH值为4，搅拌形成透明溶胶，将九水硝酸铝Al(NO3)3·9H2O溶解于去离子水中，添加4.6114克的柠檬酸，搅拌直至完全透明，形成透明溶胶。
将上述溶液混合，在温度为65℃的条件下搅拌3小时，静置一段时间，随后放在烘箱中慢慢烘干，得到蓬松的前驱体。将得到的前驱体放到刚玉坩埚中在马弗炉中煅烧，煅烧温度为600℃，煅烧时间为4小时，得到的预煅烧的产物。自然冷却后，置于研钵中研磨并混合均匀，之后在马弗炉中煅烧，煅烧温度为950℃，煅烧时间是5小时，得到一种铋和铕离子共激活的钛铝酸盐荧光粉。
其主要的结构性能、激发光谱、发光光谱与实施例5相似。

Claims (10)

1.一种铋和铕离子共激活的钛铝酸盐荧光粉，其特征在于，其化学组成通式为：Sr1-x- yBixEuyTi3Al8O19，其中x为铋离子Bi3+取代Sr2+离子的摩尔数，y是铕离子Eu3+取代Sr2+离子的摩尔数，取值范围为0.005≤x≤0.08，0.005≤y≤0.10，该荧光粉在紫外光激发下，可发出明亮的蓝光和白光。
2.根据权利要求1所述铋和铕离子共激活的钛铝酸盐荧光粉，其特征在于，其化学式为：Sr0.915Bi0.08Eu0.005Ti3Al8O19、Sr0.925Bi0.06Eu0.015Ti3Al8O19、Sr0.94Bi0.05Eu0.010Ti3Al8O19、Sr0.962Bi0.03Eu0.008Ti3Al8O19、Sr0.912Bi0.008Eu0.08Ti3Al8O19、Sr0.895Bi0.005Eu0.10Ti3Al8O19、Sr0.935Bi0.015Eu0.05Ti3Al8O19或Sr0.95Bi0.01Eu0.04Ti3Al8O19。
3.权利要求1所述铋和铕离子共激活的钛铝酸盐荧光粉的制备方法，其特征在于，采用溶胶-凝胶法合成，包括以下步骤：
(1)以含有锶离子Sr2+的化合物、含有钛离子Ti4+的化合物、含有铝离子Al3+的化合物、含有铋离子Bi3+的化合物、含有铕离子Eu3+的化合物为原料，按通式Sr1-x-yBixEuyTi3Al8O19中对应元素的化学计量比称取各原料，将称取的含有锶离子Sr2+的化合物溶解于去离子水或者硝酸中；将称取的含有钛离子Ti4+的化合物溶解于去离子水或冰醋酸中混合搅拌，然后再滴加到乙醇中；将称取的含有铝离子Al3+的化合物溶解于去离子水中；称取的含有铋离子Bi3+的化合物溶解于硝酸中；称取的含有铕离子Eu3+的化合物溶解于硝酸中；在得到的各种溶液之中加入络合剂，分别得到含有锶离子Sr2+、钛离子Ti4+、铝离子Al3+、铋离子Bi3+、铕离子Eu3+的溶液；
(2)将步骤(1)得到的各溶液缓慢混合在一起，加热，搅拌，静置，烘干后得到蓬松的前驱体；
(3)将步骤(2)得到的前驱体置于马弗炉中煅烧，第一次煅烧温度为500～850℃；第二次煅烧温度为850～1300℃；即得到一种铋和铕离子共激活的钛铝酸盐荧光粉。
4.根据权利要求3所述铋和铕离子共激活的钛铝酸盐荧光粉的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，含有锶离子Sr2+的化合物为碳酸锶(SrCO3)、硝酸锶(Sr(NO3)2)或六水氯化锶(SrCl2·6H2O)；含有钛离子Ti4+的化合物为钛酸四丁酯(C16H36O4Ti)或硫酸钛(Ti(SO4)2)；含有铝离子Al3+的化合物为九水硝酸铝(Al(NO3)3·9H2O)或氯化铝(AlCl3)；含有铋离子Bi3+的化合物为五水硝酸铋(Bi(NO3)3·5H2O)、氯化铋(BiCl3)或氧化铋(Bi2O3)；含有铕离子Eu3+的化合物为氧化铕(Eu2O3)或六水硝酸铕(Eu(NO3)3·6H2O)；络合剂为柠檬酸或草酸。
5.根据权利要求3所述铋和铕离子共激活的钛铝酸盐荧光粉的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，在得到的各种溶液之中加入相应离子摩尔量1.5倍至2倍的络合剂。
6.根据权利要求3所述铋和铕离子共激活的钛铝酸盐荧光粉的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，用恒温磁力搅拌器加热至50～100℃，搅拌1～3小时。
7.根据权利要求3所述铋和铕离子共激活的钛铝酸盐荧光粉的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，第一次煅烧保温1～8小时；第二次煅烧保温1～10小时。
8.根据权利要求3所述铋和铕离子共激活的钛铝酸盐荧光粉的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，第一次煅烧温度为550～800℃，煅烧时间为2～7小时；第二次煅烧温度为900～1250℃，煅烧时间为4～9小时。
9.权利要求1所述铋和铕离子共激活的钛铝酸盐荧光粉适宜于荧光照明和显示的应用。
10.根据权利要求9所述应用，其特征在于，将所述铋和铕离子共激活的钛铝酸盐荧光粉涂覆于真空荧光管内壁，在紫外灯发射的紫外线照射下，实现紫外荧光灯照明。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101107205A (zh) * 2005-01-27 2008-01-16 京瓷株式会社 复合陶瓷及其制法
CN103013509A (zh) * 2013-01-04 2013-04-03 昆明理工大学 一种铋和铕离子共掺杂的锆酸盐荧光材料及其制备方法
CN103146384A (zh) * 2013-01-17 2013-06-12 昆明理工大学 一种铋铕共掺杂的锗酸盐白色光荧光粉及其制备方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7077979B2 (en) * 2003-10-10 2006-07-18 The Regents Of The University Of California Red phosphors for solid state lighting

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101107205A (zh) * 2005-01-27 2008-01-16 京瓷株式会社 复合陶瓷及其制法
CN103013509A (zh) * 2013-01-04 2013-04-03 昆明理工大学 一种铋和铕离子共掺杂的锆酸盐荧光材料及其制备方法
CN103146384A (zh) * 2013-01-17 2013-06-12 昆明理工大学 一种铋铕共掺杂的锗酸盐白色光荧光粉及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Tunable emission and energy transfer in single-phased Ba9Lu2Si6O24:Bi3+,Eu3+ for UV W-LEDs;Rongfei Wei等;《Journal of Luminescence》;20180131;第197卷;全文 *
燃烧法制备铝酸锶蓄能发光材料的研究;于长凤等;《中国陶瓷工业》;20140228;第21卷(第1期);全文 *

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