CN110511757A - 一种石榴石结构荧光粉及其制备工艺 - Google Patents

一种石榴石结构荧光粉及其制备工艺 Download PDF

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杜文慧
卓宁泽
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Abstract

本发明公开了一种石榴石结构荧光粉及其制备工艺,该荧光粉的化学通式为:A(3‑x‑y)Ga5O12:xCr3+,yB其中:A为Y、Gd、Lu中的至少一种,B为Zn、Mn中的至少一种,x取0.01~0.10,y取0.005‑0.05。制备该荧光粉采用高温固相法,具体步骤为:按照荧光粉化学式中各元素化学计量比,准确称取相应的原料,充分研磨混合,在马弗炉中烧结,经处理得到相应材料。本发明的荧光粉具有宽泛可选的激发峰值波长(250‑640nm)和发射峰值波长(705‑740nm),并且兼有制备简单、技术成熟、制备产品高效稳定等优点。根据不同的发射波长需求,该荧光粉在高温传感器和高压校准器方面有潜在的应用。

Description

一种石榴石结构荧光粉及其制备工艺
技术领域
本发明涉及到一种石榴石结构荧光粉,并提供了该荧光粉的制备工艺,属于固体发光材料领域或者半导体照明领域。
背景技术
1961年,红外LED问世,红外光源从研发到应用经历了20多年的时间。最初,主要应用于光通信领域;20世纪80年代,红外LED开始被整合到各种消费类应用中,如遥控器,安防监控摄像机;近期,随着智能手机的发展,3D成像、自动对焦、虹膜识别、人脸识别等突破性功能正在被整合进手机中,红外LED重获生机,预计红外光源市场将迎来10年的增长!众所周知石榴石是许多掺杂离子的主晶格,是一种有趣的固态激光器材料。它们具有通式A3B2C3O12并且与立方空间群Ia3d结晶。晶胞包含八个配方单元, A,B和C分别为十二面体,八面体和四面体,分别与点D2,S6和S4对称。人们对各种晶体和玻璃环境中Cr3+的发光特性给予了极大的关注。氧化石榴石是一类重要的Cr3+掺杂材料,例如Cr3+掺杂的Y3Ga5O12,是近红外光谱范围内室温下可调谐连续波激光器的一类新型晶体,EPR和Cr3+的光谱对主基质的性质敏感,因此Cr3+是一种非常有用的探针,用于获得关于玻璃中无定形局部环境的信息,并用于研究新型材料的结构和局部对称性。根据不同的发射波长需求,此类材料在高温传感器和高压校准器方面有潜在的应用。
发明内容
本发明的目的是提供一种石榴石结构荧光粉,其特征在于所述荧光粉的化学式为:A(3-x-y) Ga5O12:xCr3+,yB其中:A为Y、Gd、Lu中的至少一种,B为Zn、Mn中的至少一种,x取0.01~0.10, y取0.005-0.05。
本发明提供了上述石榴石结构荧光粉的制备工艺:其具体步骤为:
(1)按照化学式A(3-x-y)Ga5O12:xCr3+,yB,将各元素的原材料按摩尔配比称取。
(2)将混合均匀的原料转移到刚玉坩埚中,将坩埚置于马弗炉中,于1000℃-1400℃下灼烧2-5h;
(3)把烧结得到的样品进行研磨、过筛,即可得到荧光粉材料。
上述方法中:所用原料A采用的是Y2O3、Gd2O3、Lu2O3中的一种,B采用的是ZnO、MnCO3中的一种,Ga、Cr采用得到是Ga2O3、Cr2O3
上述方法中:过筛用的筛网规格是200-300目。
本发明制得的荧光粉发射波长为705-740nm;主要应用在高温传感器和高压校准器等方面。该荧光粉的发射波长种类可选性较多,发光性能良好。
有益效果
1、本发明制备工艺简单,容易操作实施,便于批量化生产。
2、本发明的荧光粉可以被250-640nm范围内的光有效激发,发射光谱峰值波长在705-740nm之间,可以满足不同工作领域的需求。因此可以应用于高温传感器和高压校准器等方面
附图说明
图1为实施例1、6、11、16的XRD图。
图2为实施例1制备得到Y3Ga4.985O12:0.01Cr3+,0.005Zn2+的激发光谱。
图3为实施例1制备得到Y3Ga4.985O12:0.01Cr3+,0.005Zn2+的发射光谱。
具体实施方式
下面是参照附图给出的本发明具体优选方案,属于对本发明的解释而不是保护范围的限制。凡属于本发明上述内容所涵盖的技术和等同物范围,均处于本发明所应保护的范围之内。
实施例1:
分别称取4.2390gY2O3,5.8468gGa2O3,0.0095gCr2O3,0.0051gZnO,充分研磨混合,1000℃下,烧结4h。自然冷却后,粉碎研磨并过筛网,可得最终产品。
实施例2:
分别称取4.2390gY2O3,5.8468gGa2O3,0.0095gCr2O3,0.0051gZnO,充分研磨混合,1100℃下,烧结4h。自然冷却后,粉碎研磨并过筛网,可得最终产品。
实施例3:
分别称取4.2390gY2O3,5.8468gGa2O3,0.0095gCr2O3,0.0051gZnO,充分研磨混合,1200℃下,烧结4h。自然冷却后,粉碎研磨并过筛网,可得最终产品。
实施例4:
分别称取4.2390gY2O3,5.8468gGa2O3,0.0095gCr2O3,0.0051gZnO,充分研磨混合,1300℃下,烧结4h。自然冷却后,粉碎研磨并过筛网,可得最终产品。
实施例5:
分别称取4.2390gY2O3,5.8468gGa2O3,0.0095gCr2O3,0.0051gZnO,充分研磨混合,1400℃下,烧结4h。自然冷却后,粉碎研磨并过筛网,可得最终产品。
实施例6:
分别称取4.2393gY2O3,5.8472gGa2O3,0.0095gCr2O3,0.0071gMnCO3,充分研磨混合,1000℃下,烧结5h。自然冷却后,粉碎研磨并过筛网,可得最终产品。
实施例7:
分别称取4.2393gY2O3,5.8472gGa2O3,0.0095gCr2O3,0.0071gMnCO3,充分研磨混合,1100℃下,烧结5h。自然冷却后,粉碎研磨并过筛网,可得最终产品。
实施例8:
分别称取4.2393gY2O3,5.8472gGa2O3,0.0095gCr2O3,0.0071gMnCO3,充分研磨混合,1200℃下,烧结5h。自然冷却后,粉碎研磨并过筛网,可得最终产品。
实施例9:
分别称取4.2393gY2O3,5.8472gGa2O3,0.0095gCr2O3,0.0071gMnCO3,充分研磨混合,1300℃下,烧结5h。自然冷却后,粉碎研磨并过筛网,可得最终产品。
实施例10:
分别称取4.2393gY2O3,5.8472gGa2O3,0.0095gCr2O3,0.0071gMnCO3,充分研磨混合,1400℃下,烧结5h。自然冷却后,粉碎研磨并过筛网,可得最终产品。
实施例11:
分别称取5.4265gGd2O3,4.6624gGa2O3,0.0075gCr2O3,0.0040gZnO,充分研磨混合,1000℃下,烧结2h。自然冷却后,粉碎研磨并过筛网,可得最终产品。
实施例12:
分别称取5.4265gGd2O3,4.6624gGa2O3,0.0075gCr2O3,0.0040gZnO,充分研磨混合,1100℃下,烧结2h。自然冷却后,粉碎研磨并过筛网,可得最终产品。
实施例13:
分别称取5.4265gGd2O3,4.6624gGa2O3,0.0075gCr2O3,0.0040gZnO,充分研磨混合,1200℃下,烧结2h。自然冷却后,粉碎研磨并过筛网,可得最终产品。
实施例14:
分别称取5.4265gGd2O3,4.6624gGa2O3,0.0075gCr2O3,0.0040gZnO,充分研磨混合,1300℃下,烧结2h。自然冷却后,粉碎研磨并过筛网,可得最终产品。
实施例15:
分别称取5.4265gGd2O3,4.6624gGa2O3,0.0075gCr2O3,0.0040gZnO,充分研磨混合,1400℃下,烧结2h。自然冷却后,粉碎研磨并过筛网,可得最终产品。
实施例16:
分别称取5.4268gGd2O3,4.6627gGa2O3,0.0075gCr2O3,0.0057gMnCO3,充分研磨混合,1000℃下,烧结3h。自然冷却后,粉碎研磨并过筛网,可得最终产品。
实施例17:
分别称取5.4268gGd2O3,4.6627gGa2O3,0.0075gCr2O3,0.0057gMnCO3,充分研磨混合,1100℃下,烧结3h。自然冷却后,粉碎研磨并过筛网,可得最终产品。
实施例18:
分别称取5.4268gGd2O3,4.6627gGa2O3,0.0075gCr2O3,0.0057gMnCO3,充分研磨混合,1200℃下,烧结3h。自然冷却后,粉碎研磨并过筛网,可得最终产品。
实施例19:
分别称取5.4268gGd2O3,4.6627gGa2O3,0.0075gCr2O3,0.0057gMnCO3,充分研磨混合,1300℃下,烧结3h。自然冷却后,粉碎研磨并过筛网,可得最终产品。
实施例20:
分别称取5.4268gGd2O3,4.6627gGa2O3,0.0075gCr2O3,0.0057gMnCO3,充分研磨混合,1400℃下,烧结3h。自然冷却后,粉碎研磨并过筛网,可得最终产品。
实施例21:
分别称取5.6593gLu2O3,4.4295gGa2O3,0.0072gCr2O3,0.0038gZnO,充分研磨混合,1350℃下,烧结4h。自然冷却后,粉碎研磨并过筛网,可得最终产品。
实施例22:
分别称取5.6593gLu2O3,4.4295gGa2O3,0.0072gCr2O3,0.0038gZnO,充分研磨混合,1350℃下,烧结3h。自然冷却后,粉碎研磨并过筛网,可得最终产品。
实施例23:
分别称取5.6593gLu2O3,4.4295gGa2O3,0.0072gCr2O3,0.0038gZnO,充分研磨混合,1350℃下,烧结5h。自然冷却后,粉碎研磨并过筛网,可得最终产品。

Claims (5)

1.一种石榴石结构荧光粉,其特征在于:该荧光粉的化学通式为:A(3-x-y)Ga5O12:xCr3+,yB其中:A为Y、Gd、Lu中的至少一种,B为Zn、Mn中的至少一种,x取0.01~0.10,y取0.005-0.05。
2.如权利要求1所述的一种石榴石结构荧光粉,其特征在于:所述的荧光粉激发光谱范围在250-640nm之间,发射光谱范围在705-740nm之间。
3.如权利要求1所述的一种石榴石结构荧光粉,其制备工艺具体步骤如下:
(1)按照化学式中各元素化学计量比,分别称取Y、Gd或Lu、Ga、Cr、Zn或Mn的氧化物或相应的盐类;
(2)将原料充分混合,将混合均匀的原料转移到刚玉坩埚中,将坩埚置于马弗炉中,
于1000℃-1400℃下灼烧2-5h;
(3)把烧结得到的样品进行研磨、筛网过筛,即可得到荧光粉材料。
4.如权利要求3所述的制备工艺,其特征在于:所用原料A采用的是Y2O3、Gd2O3、Lu2O3中的一种,B采用的是ZnO、MnCO3中的一种,Ga、Cr采用得到是Ga2O3、Cr2O3。
5.如权利要求3所述的制备工艺,其特征在于:过筛用的筛网规格是200-300目。
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