CN114686229B - 具有负热猝灭行为的下转换荧光粉Ba3EuAl2O7.5及其制备方法 - Google Patents

具有负热猝灭行为的下转换荧光粉Ba3EuAl2O7.5及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了具有负热猝灭行为的下转换荧光粉Ba3EuAl2O7.5及其制备方法，属于无机发光材料领域，通过高温固相法制备，具体为按元素Ba、Eu、Al的摩尔比为3：1：2的比例称取原材料，加入无水乙醇搅拌后，静置、干燥、压制所得圆片在高温马弗炉中，1450～1550℃下烧结250～420min，得到单斜晶系的下转换荧光粉Ba3EuAl2O7.5，在UV/NUV光激发下可发射较强的橙红光，并且在30～300℃内，表现出明显的负热猝灭行为即随着温度的升高发光强度显著增强，具有优异的热稳定性，制备工艺简单，有广阔的应用前景。

Description

具有负热猝灭行为的下转换荧光粉Ba3EuAl2O7.5及其制备方法
技术领域
本发明属于无机发光材料领域，具体涉及具有负热猝灭行为的下转换荧光粉Ba3EuAl2O7.5及其制备方法。
背景技术
无机发光材料在外界激发下可以发射不同颜色的光，这一特性使其在各个领域中都占据重要的地位。热稳定性是评价荧光粉性能的重要参数之一。大部分荧光材料都具有热猝灭行为，即随着温度的升高发射强度下降。这是由于声子数目随着温度的升高而增加，导致无辐射弛豫概率增大，从而导致荧光粉发射强度降低。激发能量大量损失，降低了荧光粉的发光效率。同时，在部分类型的荧光粉中随着温度的升高还存在发射光颜色不稳定的问题。随着各领域对荧光粉的应用要求越来越精准、严苛，这些缺陷会严重限制荧光粉的应用和发展范围。考虑到制作成本，简单易操作的合成方法是研发满足性能条件荧光粉的重点考虑因素之一。因此，开发一种制备方法简单、发光性能稳定、具有负热猝灭行为的荧光粉具有非常重要的实际意义。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了具有负热猝灭行为的下转换荧光粉Ba3EuAl2O7.5及其制备方法。
本发明所采用的技术方案如下：
具有负热猝灭行为的下转换荧光粉Ba3EuAl2O7.5，其特征在于，属于单斜晶系，空间群为P2/c，晶胞参数为
Figure BDA0003597725420000011
进一步地，所述下转换荧光粉Ba3EuAl2O7.5在UV-NUV(紫外-近紫外)光激发下，在30～300℃的温度内具有负热猝灭行为。
具有负热猝灭行为的下转换荧光粉Ba3EuAl2O7.5的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：按元素Ba、Eu、Al的摩尔比为3：1：2的比例称取原材料BaCO3、Eu2O3和 Al(OH)3；
步骤2：在步骤1称取好的所有原料中加入无水乙醇，搅拌研磨后得到悬浊液；
步骤3：将步骤2所得悬浊液在空气中静置，直到上清液与沉淀物明显分层，干燥后得到混合原料；
步骤4：将步骤3所得混合原料压制成圆片状；
步骤5：将步骤4压制好的圆片放入高温马弗炉中，升温至1450～1550℃烧结250～420min，降温至室温后取出，研磨所得粉末即为下转换荧光粉Ba3EuAl2O7.5。
进一步地，步骤1中原材料BaCO3、Eu2O3、Al(OH)3的纯度大于99.9％。
进一步地，步骤1中原材料可以被替换为其他可代替的材料，例如Al(OH)3可替代为 Al2O3。
进一步地，步骤2中悬浊液的容器为玛瑙研钵或玻璃烧杯。
进一步地，步骤2中悬浊液的浓度为每毫升无水乙醇中有0.23～0.55g原料。
进一步地，步骤3中干燥的温度设置为40～70℃，以避免由于无水乙醇沸腾而导致成分偏离理论值，干燥时间为5～8h，保证无水乙醇完全蒸发。
进一步地，步骤4中压制的压力设置为20～30MPa，维持15～30min以保证混合原料被充分压实。
本发明的有益效果为：
本发明提出的具有负热猝灭行为的下转换荧光粉Ba3EuAl2O7.5，在UV/NUV光激发下可发射较强的橙红光，并在30～300℃之内具有随着温度的升高，发光颜色稳定且发光强度逐渐增大的负热猝灭行为特性，制备方法采用的工艺简单，产率高，重复性高。
附图说明
图1为本发明实施例1和实施例2所得下转换荧光粉Ba3EuAl2O7.5与标准卡片的粉末X 射线衍射谱对比图；
图2为本发明实施例2所得下转换荧光粉Ba3EuAl2O7.5在室温下的激发光谱图；
图3为本发明实施例2所得下转换荧光粉Ba3EuAl2O7.5在室温下的发射光谱图；
图4为本发明实施例2所得下转换荧光粉Ba3EuAl2O7.5在UV光(270nm)激发下，在 30～300℃内，发光强度随温度变化的曲线图；
图5为本发明实施例2所得下转换荧光粉Ba3EuAl2O7.5在NUV光(392nm)激发下，在30～300℃内，发光强度随温度变化的曲线图。
具体实施方式
结合以下具体实施例，对本发明所采取的技术手段做进一步的描述。
实施例1：
本实施例提出了具有负热猝灭行为的下转换荧光粉Ba3EuAl2O7.5，属于单斜晶系，具体制备步骤如下：
步骤1：将纯度大于99.9％的原材料BaCO3、Eu2O3、Al(OH)3按摩尔比为6：1：4的比例称取，具体分别称取8.8803g的BaCO3、2.6395g的Eu2O3和2.3400g的Al(OH)3；
步骤2：将步骤1称好的所有原料一并放入玛瑙研钵中，加入30ml的无水乙醇作为分散介质，充分研磨混合均匀，得到悬浊液；
步骤3：将步骤2所得悬浊液静置一段时间后放入干燥箱中，设定干燥温度为60℃，干燥8h使无水乙醇完全蒸发，得到混合原料；
步骤4：再次研磨步骤3所得混合原料，使得各成分之间混合更加均匀，然后用粉末压片机将混合原料压制成圆片状，压力为30MPa，维持15min；
步骤5：将步骤4压制好的圆片放入氧化铝坩埚中，然后置于高温马弗炉中，升温至1450℃保温300min，保证原料充分反应，之后随炉降温至室温后取出样品，研磨后即可得到Ba3EuAl2O7.5粉末材料。
实施例2：
本实施例提出了具有负热猝灭行为的下转换荧光粉Ba3EuAl2O7.5，属于单斜晶系，具体制备步骤如下：
步骤1：将纯度大于99.9％的原材料BaCO3、Eu2O3、Al(OH)3按摩尔比为6：1：4的比例称取，具体分别称取8.8803g的BaCO3、2.6395g的Eu2O3、2.3400g的Al(OH)3；
步骤2：将步骤1称好的所有原料一并放入玛瑙研钵中，加入30ml的无水乙醇作为分散介质，充分研磨混合均匀，得到悬浊液；
步骤3：将步骤2所得悬浊液静置一段时间后放入干燥箱中，设定干燥温度为60℃，干燥8h使无水乙醇完全蒸发，得到混合原料；
步骤4：再次研磨步骤3所得混合原料，使得各成分之间混合更加均匀，然后用粉末压片机将混合原料压制成圆片状，压力为30MPa，维持15min；
步骤5：将步骤4压制好的圆片放入氧化铝坩埚中，然后置于高温马弗炉中，升温至1500℃保温300min，保证原料充分反应，之后随炉降温至室温后取出样品，研磨后即可得到Ba3EuAl2O7.5粉末材料。
如图1所示，分别对实施例1和实施例2所得粉末材料进行X-射线衍射测试，并与PDF 卡片号为37-0291的物相作比较，可知两个实施例所得粉末材料的晶体结构与PDF卡片号为 37-0291的物相几乎一致，晶体结构与Ba3YAl2O7.5材料近似，说明成功制备单斜相的Ba3EuAl2O7.5粉末材料，并且实施例2所得粉末材料的结晶性能略优于实施例1所得粉末材料。
由图2所示室温下的激发光谱图可知，实施例2所得粉末材料监测中心波长为593nm和 614nm的发射峰可以被270nm和392nm的光激发。
由图3所示室温下的发射光谱图可知，实施例2所得粉末材料在可以被波长为270nm和 392nm的UV-NUV光激发，发射较强的橙红色光。
由图4、5所示的发光强度随温度变化的曲线图可知，实施例2所得粉末材料在UV(270 nm)/NUV(392nm)光激发下，在30～300℃内均表现为负热猝灭行为。尤其在392nm激发下，当温度升到300℃时，发射强度可以增加到初始温度的1.7倍左右。

Claims (5)

1.具有负热猝灭行为的下转换荧光粉Ba3EuAl2O7.5的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：按元素Ba、Eu、Al的摩尔比为3：1：2的比例称取原材料BaCO3、Eu2O3和Al(OH)3；
步骤2：在步骤1所有原料中加入无水乙醇，搅拌研磨后得到悬浊液；
步骤3：将悬浊液在空气中静置，直到上清液与沉淀物明显分层，干燥后得到混合原料；
步骤4：将混合原料压制成圆片状；
步骤5：将压制好的圆片放入高温马弗炉中，升温至1450～1550℃烧结250～420min，降温至室温后取出，研磨所得粉末即为下转换荧光粉Ba3EuAl2O7.5。
2.根据权利要求1所述具有负热猝灭行为的下转换荧光粉Ba3EuAl2O7.5的制备方法，其特征在于，将步骤1中Al(OH)3替代为Al2O3。
3.根据权利要求1所述具有负热猝灭行为的下转换荧光粉Ba3EuAl2O7.5的制备方法，其特征在于，步骤2中悬浊液的浓度为每毫升无水乙醇中有0.23～0.55g原料。
4.根据权利要求1所述具有负热猝灭行为的下转换荧光粉Ba3EuAl2O7.5的制备方法，其特征在于，步骤3中干燥温度为40～70℃，干燥时间为5～8h。
5.根据权利要求1所述具有负热猝灭行为的下转换荧光粉Ba3EuAl2O7.5的制备方法，其特征在于，步骤4中压制压力为20～30MPa，维持15～30min。
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