CN112898975A - 一种钐离子激活的磷酸盐发光陶瓷制备方法与应用 - Google Patents
一种钐离子激活的磷酸盐发光陶瓷制备方法与应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN112898975A CN112898975A CN202110416737.1A CN202110416737A CN112898975A CN 112898975 A CN112898975 A CN 112898975A CN 202110416737 A CN202110416737 A CN 202110416737A CN 112898975 A CN112898975 A CN 112898975A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- compound
- solution
- optical engineering
- ceramic
- gel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 title claims abstract description 52
- -1 samarium ion activated phosphate Chemical class 0.000 title claims abstract description 24
- 229910052772 Samarium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 23
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 20
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 36
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 claims abstract description 26
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 20
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims abstract description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims abstract description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 4
- 238000005245 sintering Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000000462 isostatic pressing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 45
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 34
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 25
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 18
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims description 17
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 17
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 15
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 12
- DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N tetraphosphorus decaoxide Chemical compound O1P(O2)(=O)OP3(=O)OP1(=O)OP2(=O)O3 DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- DHEQXMRUPNDRPG-UHFFFAOYSA-N strontium nitrate Chemical compound [Sr+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O DHEQXMRUPNDRPG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- YZDZYSPAJSPJQJ-UHFFFAOYSA-N samarium(3+);trinitrate Chemical compound [Sm+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O YZDZYSPAJSPJQJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M Sodium acetate Chemical compound [Na+].CC([O-])=O VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 230000032683 aging Effects 0.000 claims description 6
- MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[La+3].[La+3] MRELNEQAGSRDBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- UHZYTMXLRWXGPK-UHFFFAOYSA-N phosphorus pentachloride Chemical compound ClP(Cl)(Cl)(Cl)Cl UHZYTMXLRWXGPK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 6
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 claims description 5
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000009694 cold isostatic pressing Methods 0.000 claims description 5
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 5
- ICAKDTKJOYSXGC-UHFFFAOYSA-K lanthanum(iii) chloride Chemical compound Cl[La](Cl)Cl ICAKDTKJOYSXGC-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 5
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims description 5
- BHXBZLPMVFUQBQ-UHFFFAOYSA-K samarium(iii) chloride Chemical compound Cl[Sm](Cl)Cl BHXBZLPMVFUQBQ-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 5
- 239000001632 sodium acetate Substances 0.000 claims description 5
- 235000017281 sodium acetate Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 claims description 5
- 229910001631 strontium chloride Inorganic materials 0.000 claims description 5
- AHBGXTDRMVNFER-UHFFFAOYSA-L strontium dichloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Sr+2] AHBGXTDRMVNFER-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- KQAGKTURZUKUCH-UHFFFAOYSA-L strontium oxalate Chemical compound [Sr+2].[O-]C(=O)C([O-])=O KQAGKTURZUKUCH-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- YXEUGTSPQFTXTR-UHFFFAOYSA-K lanthanum(3+);trihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[La+3] YXEUGTSPQFTXTR-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 4
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 claims description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 claims description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 2
- 235000002639 sodium chloride Nutrition 0.000 claims description 2
- RXSHXLOMRZJCLB-UHFFFAOYSA-L strontium;diacetate Chemical compound [Sr+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O RXSHXLOMRZJCLB-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 238000007689 inspection Methods 0.000 claims 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 7
- 230000005284 excitation Effects 0.000 abstract description 5
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 abstract description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 abstract description 3
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 abstract description 3
- 125000002467 phosphate group Chemical group [H]OP(=O)(O[H])O[*] 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 20
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 7
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 6
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 6
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 6
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 238000009659 non-destructive testing Methods 0.000 description 4
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N Nitric oxide Chemical compound O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 238000012858 packaging process Methods 0.000 description 3
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 3
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 2
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 238000001506 fluorescence spectroscopy Methods 0.000 description 2
- LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N haloperidol Chemical compound C1CC(O)(C=2C=CC(Cl)=CC=2)CCN1CCCC(=O)C1=CC=C(F)C=C1 LNEPOXFFQSENCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 2
- 150000003013 phosphoric acid derivatives Chemical class 0.000 description 2
- 238000000634 powder X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 229910002249 LaCl3 Inorganic materials 0.000 description 1
- 101100496858 Mus musculus Colec12 gene Proteins 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 1
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000005034 decoration Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000000695 excitation spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000001857 fluorescence decay curve Methods 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
- C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
- C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
- C09K11/7766—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals
- C09K11/7777—Phosphates
- C09K11/7778—Phosphates with alkaline earth metals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/50—Wavelength conversion elements
- H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
- H01L33/502—Wavelength conversion materials
- H01L33/504—Elements with two or more wavelength conversion materials
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B20/00—Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Luminescent Compositions (AREA)
Abstract
本发明公开了一种钐离子激活的磷酸盐光学工程陶瓷制备方法与应用,属于光学工程陶瓷技术领域。该光学工程陶瓷的化学通式为NaSrLa1‑xSmx(PO4)2,其中基质为磷酸盐,x为激活剂Sm3+离子的掺杂摩尔比,0.015≤x≤0.3。该光学工程陶瓷制备步骤为:先采用化学溶胶‑凝胶法制备陶瓷粉体,再采用干压、等静压方法进行陶瓷粉体净尺寸成型,最后进行固相烧结得到最终光学工程陶瓷。得到的光学工程陶瓷在近紫外光的激发下发射出~602纳米的红色发光,可以用来制造近紫外芯片激发的白光LED器件或用于工程陶瓷缺陷的无损光学检测方面。本发明的磷酸盐光学工程陶瓷制备简单、生产成本低。
Description
技术领域
本发明涉及无机发光陶瓷材料领域,特别涉及一种钐离子激活的磷酸盐发光陶瓷制备方法与应用。
背景技术
发光二极管(LED),是一种半导体组件。初时多用作为指示灯、显示发光二极管板等;随着白光LED的出现,也被用作照明。LED 被称为第四代照明光源或绿色光源,具有节能、环保、寿命长、体积小等特点,广泛应用于各种指示、显示、装饰、背光源、普通照明和城市夜景等领域。根据使用功能的不同,可以将其划分为信息显示、信号灯、车用灯具、液晶屏背光源、通用照明五大类。当前,国内外现行的白光LED封装工艺方法有多种,其中“蓝光芯片+荧光粉”封装工艺中,该封装工艺中用到的粘结剂为环氧树脂;但是随着白光LED亮度和功率的不断提高,对LED的封装材料提出更高的要求,而环氧树脂自身存在的吸湿性、易老化、耐热性差、高温和短波光照下易变色等缺陷暴露了出来,环氧树脂也不易实现与荧光粉的均匀掺杂,从而大大影响和缩短LED器件的性能和使用寿命。为了解决环氧树脂存在的上述问题,有机硅材料由于具有良好的透明性、耐高低温性、耐候性、绝缘性等,受到了国内外研究者的广泛关注,被认为是替代环氧树脂的理想材料。但有机硅作为封装材料也存在一些缺点,有机硅没有解决荧光粉均匀掺杂的问题,有机硅的折射率在1.5左右,与LED芯片的折射率相差较大,不利于光的输出;另外,有机硅虽然较环氧树脂在耐热性、力学性能方面有所提高,但在高温、高腐蚀性等恶劣环境下工作的能力较差。而且由于有机硅的生产工艺较复杂、成本较高,当前市场上的有机硅价格十分昂贵,不利于白光LED的推广及应用。
本专利设计和制备了一种Sm3+激活的红色发光陶瓷除了用作白光LED的三基色荧光材料外,还能作为红色LED光源来获得纯粹的红光。目前,获取红色荧光材料的主要途径是往基质中掺杂Sm3+,Eu3+等稀土离子,此外,红色荧光材料的基质材料也不尽相同,主要有硫化物,硼酸盐,硅酸盐及氮氧化物系列。但是这些基质由于自身特性也存在许多不足,例如硫化物基荧光材料化学性质不稳定,热稳定差,光衰比较大;硼酸盐荧光材料热稳定性差,易结块,需要增加后续处理工艺;硅酸盐基荧光材料的制备需要很高的温度,保温时间长,能耗高,对设备的要求比较严格,氮氧化物荧光材料虽然发光效率较高,但是其制备条件苛刻,合成工艺复杂,对设备要求高,制作成本相对较高。经大量研究发现,磷酸盐物理化学稳定性好、寿命长、环境友好、热淬灭温度高,并且在紫外、近紫外或蓝光区域具有良好的吸收,是一类优良的发光基质材料。
工程陶瓷是经过烧结形成的硬脆材料,因为其独特的分子结构特点具有高硬度、高耐磨性、抗腐蚀性、高耐热性等优良的物理机械性能,在有色冶炼、化工、电力、航空航天等行业使用的特种泵阀制造领域具有十分广阔的应用前景。其缺陷会在其制备和使用过程中产生,当表面或者亚表面存在10微米至60微米数量级的缺陷,即可导致其在工作使用过程中发生破坏。因此对陶瓷缺陷的检测,特别是陶瓷的无损检测十分重要。表面荧光无损检测是陶瓷无损检测的常用方法之一。该检测方法中的核心材料即为荧光材料。本发明中制备的光学荧光陶瓷材料可作为荧光检测材料用在陶瓷缺陷的无损检测领域。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种钐离子激活的磷酸盐光学工程陶瓷,其在近紫外波段能够被有效激发,并能够发射红光。
本发明的目的之二是提供上述钐离子激活的磷酸盐光学工程陶瓷的制备方法,成相温度低,制备条件简单。
本发明的目的之三是提供上述钐离子激活的磷酸盐光学工程陶瓷的应用。
本发明的目的之四是此发明制备发光工程陶瓷具有高硬度、高耐磨性、抗腐蚀性、高耐热性等优良的物理机械性能,可以在有色冶炼、化工、电力、航空航天等行业使用的特种泵阀制造领域具有十分广阔的应用前景。
为实现上述目的,本发明采用的技术方案如下:一种钐离子激活的磷酸盐光学工程陶瓷,其化学通式为:NaSrLa1-xSmx(PO4)2, 其中x为激活剂Sm3+离子的掺杂摩尔比,0.015≤x≤0.3。
本发明提供的上述钐离子激活的磷酸盐光学工程陶瓷的制备方法,采用化学溶胶-凝胶法制备陶瓷粉体,干压、等静压进行粉体成型,最后采用固相烧结得到光学工程陶瓷,具体包括以下步骤:
(1)根据化学通式 NaSrLa1-xSmx(PO4)2中各元素的化学计量比,分别称取含Na+的化合物、含Sm3+的化合物、含Sr2+的化合物、含La3+和含P5+的化合物,其中 0.015≤x≤0.3;将含Sm3+的化合物加入稀硝酸溶液中,搅拌直至完全溶解,得到溶液A;将含Sr2+的化合物、含Na+的化合物和含P5+的化合物加入去离子水或稀硝酸溶液中,搅拌直至完全溶解,得到混合溶液B;
(2)根据化学通式 NaSrLa1-xSmx(PO4)2中La元素的化学计量比,称取含La3+的化合物,将含La3+的化合物溶解在稀硝酸溶液中,得到溶液C;
(3)将所述混合溶液B与所述溶液C按先后顺序依次逐滴加入到所述溶液A中,边滴加边搅拌;然后往混合液中加入柠檬酸和聚乙二醇,充分混合,调节溶液的pH至6;在60℃的水浴条件下不断搅拌,待溶液变得粘稠形成凝胶;
(4)将凝胶陈化一段时间后置于烘箱中,先在80℃条件下烘焙12小时,然后在120℃条件下烘焙6小时,得到蓬松的前驱体;
(5)取出前驱体置于干净的氧化铝坩埚内,然后放入马弗炉内,在空气气氛中煅烧,煅烧温度为750-1000℃,煅烧时间为4-8小时,
(6)自然冷却至室温,取出,采用干压方式压制成块状,再采用冷等静压方式提高坯体的密度,然后将得到的块体在空气气氛中煅烧,煅烧温度为1100-1300℃,煅烧时间为1-15小时。即得到钐离子激活的磷酸盐光学工程陶瓷。
步骤(3)中,所述柠檬酸的加入量为混合液中所有金属阳离子摩尔量的两倍。
步骤(1)中,所述含Sr2+的化合物为硝酸锶、草酸锶、氯化锶、乙酸锶中的一种;所述含Sm3+的化合物为硝酸钐或氯化钐;所述含Na+的化合物为氯化钠、硝酸钠、醋酸钠中的一种,所述含P5+的化合物为五氧化二磷、五氯化磷或磷酸。
步骤(2)中,所述含La3+的化合物为氯化镧、氧化镧和氢氧化镧中的一种。
本发明还提供上述钐离子激活的磷酸盐光学工程陶瓷的应用。
本发明提供的钐离子激活的磷酸盐光学工程陶瓷在近紫外光的激发下,发射出主波长在602纳米附近的红色荧光,可与绿色和蓝色荧光材料配合用于制造近紫外芯片激发的白光LED器件或单独使用用于制造纯红色LED光源。
本发明提供的钐离子激活的磷酸盐光学工程陶瓷可以作为一种高效的发红色光的荧光材料用于工程陶瓷缺陷的表面荧光无损检测。
与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
(1)本发明的产物荧光陶瓷具有近紫外吸收的特质,能发射红光,发射中心位于~602纳米,可以用来制造近紫外芯片激发的白光LED器件或纯红色LED光源;
(2)Sm3+激活离子掺杂进入三价格位晶格,无掺杂缺陷可提高了材料的发光性能;
(3)本发明的Sm3+激活的磷酸酸盐光学工程陶瓷为NaSrLa(PO4)2纯相,具有制备简单、生产成本低、绿色环保等优点。
(4)本发明的Sm3+激活的磷酸酸盐光学工程陶瓷作为一种高效的红色光学材料,其发光波长为602纳米,在表面荧光无损检测时,人眼能轻易识别该波段红光。
附图说明
图1为本发明实施例1制备NaSrLa0.93Sm0.07(PO4)2的X射线粉末衍射图谱;
图2为本发明实施例1制备NaSrLa0.93Sm0.07(PO4)2的扫描电子显微镜图;
图3为本发明实施例1制备NaSrLa0.93Sm0.07(PO4)2的激发光谱,监测波长602纳米;
图4为本发明实施例1制备NaSrLa0.93Sm0.07(PO4)2的发射光谱,激发波长403纳米;
图5为本发明实施例1制备NaSrLa0.93Sm0.07(PO4)2的发光衰减图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1:制备NaSrLa0.93Sm0.07(PO4)2
(1)根据化学通式NaSrLa0.93Sm0.07(PO4)2中各元素的化学计量比,分别称取氯化锶SrCl2 1.59克,氯化钐0.1797克,氯化钠NaCl 0.5845克,磷酸 H3PO4 1.96克,将氯化钐加入稀硝酸溶液中,搅拌直至完全溶解,得到溶液A;将氯化锶、氯化钠和磷酸加入稀硝酸溶液中,搅拌直至完全溶解,得到混合溶液B;
(2)根据化学通式NaSrLa0.93Sm0.07(PO4)2中La元素的化学计量比,称取氧化镧La2O31.515克,将氯化镧溶解在稀硝酸中,得到溶液C;
(3)将所述混合溶液B与所述溶液C按先后顺序依次逐滴加入到所述溶液A中,充分混合;然后往混合液中加入按金属离子总摩尔量两倍称取的柠檬酸11.53g和适量的聚乙二醇,使之与金属离子络合,滴加少量氨水调节溶液的pH至6;在60℃的水浴条件下不断搅拌,待溶液变得粘稠形成凝胶;
(4)将凝胶陈化一段时间后置于烘箱中,先在80℃条件下烘焙12小时,然后在120℃条件下烘焙6小时,得到蓬松的前驱体;
(5)取出前驱体置于干净的氧化铝坩埚内,然后放入马弗炉内,在空气气氛中煅烧,煅烧温度为800℃,煅烧时间为5小时,
(6)自然冷却至室温,取出,采用干压方式压制成块状,再采用冷等静压方式提高坯体的密度,然后将得到的块体在空气气氛中煅烧,煅烧温度为1200℃,煅烧时间为10小时。即得到钐离子激活的磷酸盐光学工程陶瓷。
对所得样品进行性能检测,具体结果参照附图1-5。
参照附图1,X射线粉末衍射图谱表明制备的样品为NaSrLa(PO4)2纯相,激活剂Sm3+的加入并未影响晶体的形成;
参照附图2,从扫描电子显微镜图可以看出,该光学工程陶瓷晶粒分布均匀,颗粒与颗粒间界限清楚,成相情况好;
参照附图3,602纳米对应的激发光谱显示该发光材料在324-450纳米范围内有吸收;
参照附图4,在403纳米激发下,样品可产生峰值位于602纳米左右的红色荧光;
参照附图5,是在403纳米激发,602纳米监测下获得的荧光衰减曲线,经计算,该样品的发光寿命为3.62毫秒。
实施例2:制备NaSrLa0.985Sm0.015(PO4)2
(1)根据化学通式NaSrLa0.985Sm0.015(PO4)中各元素的化学计量比,分别称取硝酸锶Sr(NO3)2 2.116克,硝酸钐Sm(NO3)3 0.050克,硝酸钠NaNO3 0.85克,五氧化二磷 P2O5 1.419克,将硝酸钐加入稀硝酸溶液中,搅拌直至完全溶解,得到溶液A;将硝酸锶、硝酸钠和五氧化二磷加入稀硝酸溶液中,搅拌直至完全溶解,得到混合溶液B;
(2)根据化学通式NaSrLa0.985Sm0.015(PO4)2中La元素的化学计量比,称取氯化镧LaCl3 2.416克,将氯化镧溶解在稀硝酸中,得到溶液C;
(3)将所述混合溶液B与所述溶液C按先后顺序依次逐滴加入到所述溶液A中,充分混合;然后往混合液中加入按金属离子总摩尔量两倍称取的柠檬酸11.53g和适量的聚乙二醇,使之与金属离子络合,滴加少量氨水调节溶液的pH至6;在60℃的水浴条件下不断搅拌,待溶液变得粘稠形成凝胶;
(4)将凝胶陈化一段时间后置于烘箱中,先在80℃条件下烘焙12小时,然后在120℃条件下烘焙6小时,得到蓬松的前驱体;
(5)取出前驱体置于干净的氧化铝坩埚内,然后放入马弗炉内,在空气气氛中煅烧,煅烧温度为900℃,煅烧时间为5小时,
(6)自然冷却至室温,取出,采用干压方式压制成块状,再采用冷等静压方式提高坯体的密度,然后将得到的块体在空气气氛中煅烧,煅烧温度为1250℃,煅烧时间为12小时。即得到钐离子激活的磷酸盐光学工程陶瓷。
X射线衍射分析表明其为单一的晶相;荧光光谱性质与实施例1相似。
实施例3:制备NaSrLa0.85Sm0.15(PO4)2
(1)根据化学通式NaSrLa0.85Sm0.15(PO4)2中各元素的化学计量比,分别称取草酸锶SrC2O4:1.757克,硝酸钐Sm(NO3)3:0.505克,醋酸钠CH3COONa:0.8215克,五氯化磷PCl5:4.1848克,将硝酸钐加入稀硝酸溶液中,搅拌直至完全溶解,得到溶液A;将草酸锶、醋酸钠和五氯化磷加入稀硝酸溶液中,搅拌直至完全溶解,得到混合溶液B;
(2)根据化学通式NaSrLa0.985Sm0.015(PO4)2中La元素的化学计量比,称取氢氧化镧La(OH)3 1.8705克,将氢氧化镧溶解在稀硝酸中,得到溶液C;
(3)将所述混合溶液B与所述溶液C按先后顺序依次逐滴加入到所述溶液A中,充分混合;然后往混合液中加入按金属离子总摩尔量两倍称取的柠檬酸11.53g和适量的聚乙二醇,使之与金属离子络合,滴加少量氨水调节溶液的pH至6;在60℃的水浴条件下不断搅拌,待溶液变得粘稠形成凝胶;
(4)将凝胶陈化一段时间后置于烘箱中,先在80℃条件下烘焙12小时,然后在120℃条件下烘焙6小时,得到蓬松的前驱体;
(5)取出前驱体置于干净的氧化铝坩埚内,然后放入马弗炉内,在空气气氛中煅烧,煅烧温度为1000℃,煅烧时间为8小时,
(6)自然冷却至室温,取出,采用干压方式压制成块状,再采用冷等静压方式提高坯体的密度,然后将得到的块体在空气气氛中煅烧,煅烧温度为1300℃,煅烧时间为15小时。即得到钐离子激活的磷酸盐光学工程陶瓷。
X射线衍射分析表明其为单一的晶相;荧光光谱性质与实施例1相似。
Claims (6)
1.一种钐离子激活的磷酸盐光学工程陶瓷,其特征在于,其化学通式为:NaSrLa1-xSmx(PO4)2, 其中x为激活剂Sm3+离子的掺杂摩尔比, 0.015≤x≤0.3。
2.一种权利要求1所述的钐离子激活的磷酸盐光学工程陶瓷的制备方法,其特征在于,采用化学溶胶-凝胶法制备陶瓷粉体,干压、等静压进行粉体成型,最后采用固相烧结得到光学工程陶瓷,具体包括以下步骤:
(1)根据化学通式 NaSrLa1-xSmx(PO4)2中各元素的化学计量比,分别称取含Na+的化合物、含Sm3+的化合物、含Sr2+的化合物、含La3+和含P5+的化合物,其中 0.015≤x≤0.3;将含Sm3+的化合物加入稀硝酸溶液中,搅拌直至完全溶解,得到溶液A;将含Sr2+的化合物、含Na+的化合物和含P5+的化合物加入去离子水或稀硝酸溶液中,搅拌直至完全溶解,得到混合溶液B;
(2)根据化学通式 NaSrLa1-xSmx(PO4)2中La元素的化学计量比,称取含La3+的化合物,将含La3+的化合物溶解在稀硝酸溶液中,得到溶液C;
(3)将所述混合溶液B与所述溶液C按先后顺序依次逐滴加入到所述溶液A中,边滴加边搅拌;然后往混合液中加入柠檬酸和聚乙二醇,充分混合,调节溶液的pH至6;在60℃的水浴条件下不断搅拌,待溶液变得粘稠形成凝胶;
(4)将凝胶陈化一段时间后置于烘箱中,先在80℃条件下烘焙12小时,然后在120℃条件下烘焙6小时,得到蓬松的前驱体;
(5)取出前驱体置于干净的氧化铝坩埚内,然后放入马弗炉内,在空气气氛中煅烧,煅烧温度为750-1000℃,煅烧时间为4-8小时,
(6)自然冷却至室温,取出,采用干压方式压制成块状,再采用冷等静压方式提高坯体的密度,然后将得到的块体在空气气氛中煅烧,煅烧温度为1100-1300℃,煅烧时间为1-15小时,即得到钐离子激活的磷酸盐光学工程陶瓷。
3.根据权利要求2所述的钐离子激活的磷酸盐光学工程陶瓷的制备方法,其特征在于,步骤(3)中,所述柠檬酸的加入量为混合液中所有金属阳离子摩尔量的两倍。
4.根据权利要求2所述的钐离子激活的磷酸盐光学工程陶瓷的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,所述含Sr2+的化合物为硝酸锶、草酸锶、氯化锶、乙酸锶中的一种;所述含Sm3+的化合物为硝酸钐或氯化钐;所述含Na+的化合物为氯化钠、硝酸钠、醋酸钠中的一种,所述含P5+的化合物为五氧化二磷、五氯化磷或磷酸。
5.根据权利要求2所述的钐离子激活的磷酸盐光学工程陶瓷的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,所述含La3+的化合物为氯化镧、氧化镧和氢氧化镧中的一种。
6.权利要求1所述的钐离子激活的磷酸盐光学工程陶瓷可应用在制造近紫外芯片激发的白光LED器件方面应用或者在工程陶瓷缺陷的无损光学检测方面应用。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202110261005 | 2021-03-10 | ||
CN202110261005X | 2021-03-10 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN112898975A true CN112898975A (zh) | 2021-06-04 |
CN112898975B CN112898975B (zh) | 2023-01-17 |
Family
ID=76110555
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202110416737.1A Active CN112898975B (zh) | 2021-03-10 | 2021-04-19 | 一种钐离子激活的磷酸盐发光陶瓷制备方法与应用 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN112898975B (zh) |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102399558A (zh) * | 2011-11-24 | 2012-04-04 | 苏州大学 | 一种钒酸盐红色荧光粉、制备方法及应用 |
CN102604638A (zh) * | 2012-01-19 | 2012-07-25 | 苏州大学 | 一种Eu3+激活的磷酸盐红色荧光粉、制备方法及应用 |
CN103601168A (zh) * | 2013-10-21 | 2014-02-26 | 陕西科技大学 | 一种两步法制备NaSrPO4 粉体的方法 |
CN104194784A (zh) * | 2014-08-09 | 2014-12-10 | 桂林理工大学 | 一种化学式为Na2SrP2O7:χSm3+ 的橙色荧光粉的制备方法 |
CN105199729A (zh) * | 2015-10-20 | 2015-12-30 | 陕西科技大学 | 一种LED用NaSrPO4:xEu3+红色荧光粉及其制备方法 |
CN107033899A (zh) * | 2017-05-27 | 2017-08-11 | 陕西科技大学 | 一种钐掺杂三硼酸镧锶基红光荧光粉及其制备方法 |
CN107338050A (zh) * | 2017-06-28 | 2017-11-10 | 陕西科技大学 | 稀土钐激活钼酸盐基红色荧光粉及其制备方法 |
CN109233826A (zh) * | 2018-10-23 | 2019-01-18 | 江苏师范大学 | 一种铕离子激活的钛铝酸盐荧光粉及其制备方法与应用 |
CN109370580A (zh) * | 2018-10-23 | 2019-02-22 | 江苏师范大学 | 一种铋离子激活的钛铝酸盐荧光粉及其制备方法与应用 |
-
2021
- 2021-04-19 CN CN202110416737.1A patent/CN112898975B/zh active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102399558A (zh) * | 2011-11-24 | 2012-04-04 | 苏州大学 | 一种钒酸盐红色荧光粉、制备方法及应用 |
CN102604638A (zh) * | 2012-01-19 | 2012-07-25 | 苏州大学 | 一种Eu3+激活的磷酸盐红色荧光粉、制备方法及应用 |
CN103601168A (zh) * | 2013-10-21 | 2014-02-26 | 陕西科技大学 | 一种两步法制备NaSrPO4 粉体的方法 |
CN104194784A (zh) * | 2014-08-09 | 2014-12-10 | 桂林理工大学 | 一种化学式为Na2SrP2O7:χSm3+ 的橙色荧光粉的制备方法 |
CN105199729A (zh) * | 2015-10-20 | 2015-12-30 | 陕西科技大学 | 一种LED用NaSrPO4:xEu3+红色荧光粉及其制备方法 |
CN107033899A (zh) * | 2017-05-27 | 2017-08-11 | 陕西科技大学 | 一种钐掺杂三硼酸镧锶基红光荧光粉及其制备方法 |
CN107338050A (zh) * | 2017-06-28 | 2017-11-10 | 陕西科技大学 | 稀土钐激活钼酸盐基红色荧光粉及其制备方法 |
CN109233826A (zh) * | 2018-10-23 | 2019-01-18 | 江苏师范大学 | 一种铕离子激活的钛铝酸盐荧光粉及其制备方法与应用 |
CN109370580A (zh) * | 2018-10-23 | 2019-02-22 | 江苏师范大学 | 一种铋离子激活的钛铝酸盐荧光粉及其制备方法与应用 |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
C. PARENT等: "ON SOME NEW GREEN EMITTING PHOSPHORS WITH Sr3(PO4)2 TYPE STRUCTURE", 《SOLID STATE CONMIUNICATIONS》 * |
JIE ZHANG等: "Orange emission of Sm3+ in a double phosphate KMgLa(PO4)2 under near-ultraviolet excitation", 《OPTIK》 * |
JUNPENG XUE等: "Near-ultraviolet light induced red emission in Sm3+-activated NaSrLa(MoO4)O3 phosphors for solid-state illumination", 《JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS》 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN112898975B (zh) | 2023-01-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN112094647A (zh) | 一种窄带发射氮氧化物红色荧光粉及其制备方法 | |
CN111154488A (zh) | 一种白光led用铽掺杂锗酸盐绿色荧光粉及其制备方法 | |
CN114686225A (zh) | 一种近红外荧光粉及其制备方法和应用 | |
CN114133930B (zh) | 一种暖白光石榴石型荧光玻璃陶瓷及其制备方法 | |
CN109370580B (zh) | 一种铋离子激活的钛铝酸盐荧光粉及其制备方法与应用 | |
US8591768B2 (en) | Germanate luminescence material and its preparation | |
CN110484251B (zh) | 一种磷铝酸锶锂钠荧光粉及其制备方法 | |
CN103965897A (zh) | 一种led用铝硅酸盐黄绿色荧光粉及其制备方法 | |
CN112898975B (zh) | 一种钐离子激活的磷酸盐发光陶瓷制备方法与应用 | |
CN108531174B (zh) | 一种Eu3+掺杂的铌酸盐基红色发光材料及其制备方法 | |
CN113549458B (zh) | 一种基于磷灰石结构的高显色性三价Eu离子掺杂的红色荧光材料及其制备方法 | |
CN112322292B (zh) | Eu3+掺杂的荧光材料及其制备方法 | |
Sheoran et al. | Synthesis and optoelectronic characterization of silicate lattice-based M3La2Si3O12 (M= Mg2+, Ca2+, Sr2+ and Ba2+) nanophosphors for display applications | |
CN112939593A (zh) | 一种铈离子激活的磷酸盐发光陶瓷制备方法与应用 | |
CN110484247B (zh) | 一种光色可调的掺杂稀土离子的天然硅灰石发光材料及其制备方法和应用 | |
CN112919899A (zh) | 一种铽离子激活的磷酸盐发光陶瓷制备方法与应用 | |
CN109233826B (zh) | 一种铕离子激活的钛铝酸盐荧光粉及其制备方法与应用 | |
CN113174254A (zh) | 一种led植物补光灯用蓝红光双波段发射荧光粉 | |
CN111778022A (zh) | 一种碱金属增强的橙光荧光粉及其制备方法和应用 | |
CN111057546A (zh) | 一种高量子产率的Eu3+激活红色荧光粉及其制备方法 | |
CN117658618A (zh) | 一种铕离子激活的磷酸盐发光陶瓷制备方法与应用 | |
CN118307301A (zh) | 一种铕离子激活的硅酸盐发光陶瓷制备方法与应用 | |
CN111410959A (zh) | 一种稀土磷酸盐基橙红色荧光粉及其制备方法 | |
CN112795381B (zh) | 一种用于农业照明的钙钛矿结构荧光粉及其制备方法 | |
CN113549457B (zh) | 一种铕(iii)掺杂白钨矿型红色荧光粉、制备及应用 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |