CN116462497A - 一种Tb3+掺杂的铝酸盐绿色荧光陶瓷及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及照明发光领域,具体地涉及一种Tb3+掺杂的铝酸盐绿色荧光陶瓷及其制备方法和应用,铝酸盐绿色荧光陶瓷材料的化学式为SrMgAl10‑xO17:xTb3+,其中,0<x≤0.3,该铝酸盐绿色荧光陶瓷材料能够被蓝光LED芯片有效激发,具有绿色发光效率更高、发射峰窄、热稳定性优良、导热性良好、使用寿命长、适合人眼舒适度的优点。
Description
技术领域
本发明涉及照明发光领域,具体涉及一种Tb3+掺杂的铝酸盐绿色荧光陶瓷及其制备方法和应用。
背景技术
在照明发光领域,作为一种新型绿色环保照明光源,白光LED产品由于具有较高的电光效率、较小的体积、低功率及高寿命等优点被广泛应用于聚光灯、液晶显示屏背光和指示灯中。近年来,随着能源短缺和节能环保成为当前人们面临的重要课题,荧光陶瓷材料以其高热导率、高热稳定性、高硬度和断裂韧性的特点,实现了白光LED产品高使用寿命及器件稳定性,而且可以应用于不同的使用环境,尤其是一些大型照明场所,如路灯、公共照明等。
荧光粉是荧光陶瓷材料中主要的发光材料,作用是吸收蓝光LED芯片所发出的蓝光,并在蓝光激发下转化为黄光或红光或者绿光,从而混合成白光。
目前,白光LED器件中常用的一种发光材料是以Ce3+为发光中心的YAG(钇铝石榴石,Y3Al5O12)荧光陶瓷。这种材料具有发光光谱范围宽、发光效率高、性能稳定等优点。CN104449718A公开了一种YAG:Ce/(Gd,Y)AG:Ce复合陶瓷荧光体,它的构成为(CexY1-x)3Al5O12和(CeYGdzY1-x)3Al5O12,在LED芯片蓝光激发下,掺铈钇铝石榴石(YAG:Ce)陶瓷发黄光,掺铈钆钇铝石榴石((Gd,Y)AG:Ce)陶瓷发红黄光。但由于YAG:Ce3+发光光谱中仅含黄光成分,缺少绿色和红色成分,尤其在绿色区域发光效率不高,导致它的显色指数比较低,色彩还原性差,色调偏冷色调,不能满足人眼舒适度的要求。
因此开发性能好的绿色荧光材料不仅具有一定的理论意义,更具有重要的实际应用意义。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的荧光陶瓷材料在绿色区域发光效率不高,不能满足人眼舒适度需求的问题。
为了实现上述目的,本发明的第一方面提供一种Tb3+掺杂的铝酸盐绿色荧光陶瓷材料,该陶瓷材料的化学式为SrMgAl10-xO17:xTb3+,其中,0<x≤0.3。
优选地,0.1≤x≤0.3。
优选地,所述的铝酸盐绿色荧光陶瓷材料的激发波长为300nm-400nm。
优选地,该铝酸盐绿色荧光陶瓷材料的发射光谱峰位于520nm-600nm处。
更优选地,该铝酸盐绿色荧光陶瓷材料的发射光谱峰的半峰宽为20nm-30nm。
本发明第二方面提供本发明第一方面所述的铝酸盐绿色荧光陶瓷材料在绿色光源及白光照明领域中的应用。
本发明第三方面提供制备本发明第一方面所述的铝酸盐绿色荧光陶瓷材料的方法,该方法包括:
(1)将含有原料组合物和助溶剂的物料进行第一烧制处理,得到中间体I;所述第一烧制处理的条件至少满足:温度为750-850℃,时间为2-7h;
(2)在还原气氛存在下,将所述中间体I进行第二烧制处理,得到中间体II;参与所述第二烧制处理的所述中间体I的平均粒径不大于74μm;
(3)将所述中间体II依次进行研磨处理、压制素坯处理,得到毛坯;
(4)在还原气氛存在下,将所述毛坯进行第三烧制处理,得到所述铝酸盐绿色荧光陶瓷材料;
其中,在步骤(1)中,所述原料组合物中含有Sr源、Mg源、Al源和Tb源,且以Sr元素计的所述Sr源、以Mg元素计的所述Mg源、以Al元素计的所述Al源和以Tb元素计的所述Tb源的含量摩尔比为1:1:10-x:x;且0<x≤0.3,优选0.1≤x≤0.3。
优选地,在步骤(1)中,所述助溶剂选自BaF2、H3BO3、NH4Cl中的至少一种。
优选情况下,在步骤(1)中,所述原料组合物和所述助溶剂的用量重量比为1:0.1-5。
优选地,在步骤(1)中,该方法还包括:在进行所述第一烧制处理之前,先将所述含有原料组合物和助溶剂的物料进行研磨,以使得所述物料混合均匀。
进一步优选地,在步骤(2)中,所述第二烧制处理的条件至少满足:温度为1300-1450℃,时间为2-7h。
优选地,在步骤(2)中,所述第二烧制处理的升温速率为5-10℃/min。
特别优选情况下,在步骤(2)中,该方法还包括:在进行所述第二烧制处理之前,先将步骤(1)得到的所述中间体I进行研磨处理,以得到平均粒径为64-74μm的中间体I参与所述第二烧制处理。
优选地,在步骤(3)中,通过所述研磨处理使得所述中间体II在参与所述压制素坯处理之前的平均粒径为38-74μm。
更优选地,在步骤(3)中,所述压制素坯处理采用冷等静压压制方式进行,所述压制素坯处理的条件至少满足:压制压力为15-25MPa,冷等静压压制的压力为160-220MPa。
优选地,在步骤(4)中,所述第三烧制处理的条件至少满足:温度为1300-1450℃,时间为2-7h。
优选地,在步骤(4)中,所述第三烧制处理的升温速率为5-10℃/min。
优选情况下,在步骤(2)和步骤(4)中,所述还原气氛各自独立地选自氢气气氛、氨气气氛、一氧化碳气氛、氮氢混合气气氛中的任意一种。
具体地,本发明提供的Tb3+掺杂的铝酸盐绿色荧光陶瓷材料至少还具有以下有益效果:
第一:本发明提供的Tb3+掺杂的铝酸盐绿色荧光陶瓷材料能够被300nm-400nm的紫外光高效激发出绿光,与紫外LED芯片匹配,解决现有技术存在绿色显色指数低的问题;
第二:本发明提供的Tb3+掺杂的铝酸盐绿色荧光陶瓷材料的发射峰窄(半峰宽为20nm-30nm),能够解决现有技术中色彩还原性差、色调偏冷色调的问题。
附图说明
图1是本发明实施例2提供的铝酸盐绿色荧光陶瓷材料的X射线衍射分析图;
图2是本发明实施例2提供的铝酸盐绿色荧光陶瓷材料的激发图谱;
图3是本发明实施例2提供的铝酸盐绿色荧光陶瓷材料的发射图谱。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值,这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说,各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间,以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围,这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
在本发明中,在未作相反说明的情况下,使用的专业术语如“冷等静压压制”通常是指在室温下用橡胶或塑料作包套模具材料,通过流体介质传递各项同性压力,使得粉体材料压缩成型,便于进一步烧结成坯。本发明对冷等静压压制法无特殊要求,可以采用本领域内已知的操作来进行,例如可以参考文献[鲁燕萍.陶瓷冷等静压成型技术[J].真空电子技术,2011(4):5.]中的操作方式。
如前所述,本发明的第一方面提供一种Tb3+掺杂的铝酸盐绿色荧光陶瓷材料,该陶瓷材料的化学式为SrMgAl10-xO17:xTb3+,其中,0<x≤0.3。
优选地,x为0.1,0.15,0.2,0.25,0.3及其任意组合的范围。
本发明提供的铝酸盐绿色荧光陶瓷材料能够通过Tb3+掺杂构筑能量传递来改善发光光谱中绿色区域发光效率。本发明的上述Tb3+掺杂的铝酸盐绿色荧光陶瓷材料能够被紫光LED芯片有效激发,具有发射峰窄、热稳定性优良、导热性良好、发光效率高、使用寿命长、适合人眼舒适度的优点。
优选情况下,0.1≤x≤0.3,本发明的发明人发现,当在此掺杂范围条件下,制得的Tb3+掺杂的铝酸盐绿色荧光陶瓷材料具有明显更高的绿色发光效率。
优选地,所述铝酸盐绿色荧光陶瓷材料的激发波长为300nm-400nm。
进一步优选地,所述铝酸盐绿色荧光陶瓷材料的发射光谱峰位于520nm-600nm处;更优选地,所述铝酸盐绿色荧光陶瓷材料的发射光谱峰为543nm。
更优选地,所述铝酸盐绿色荧光陶瓷材料的发射光谱峰的半峰宽为20nm-30nm;进一步优选地,该铝酸盐绿色荧光陶瓷材料的发射光谱峰的半峰宽为25nm。
如前所述,本发明第二方面提供本发明第一方面所述的铝酸盐绿色荧光陶瓷材料在绿色光源及白光照明领域中的应用。
如前所述,本发明第三方面提供制备本发明第一方面所述的铝酸盐绿色荧光陶瓷材料的方法,该方法包括:
(1)将含有原料组合物和助溶剂的物料进行第一烧制处理,得到中间体I;所述第一烧制处理的条件至少满足:温度为750-850℃,时间为2-7h;
(2)在还原气氛存在下,将所述中间体I进行第二烧制处理,得到中间体II;参与所述第二烧制处理的所述中间体I的平均粒径不大于74μm;
(3)将所述中间体II依次进行研磨处理、压制素坯处理,得到毛坯;
(4)在还原气氛存在下,将所述毛坯进行第三烧制处理,得到所述铝酸盐绿色荧光陶瓷材料;
其中,在步骤(1)中,所述原料组合物中含有Sr源、Mg源、Al源和Tb源,且以Sr元素计的所述Sr源、以Mg元素计的所述Mg源、以Al元素计的所述Al源和以Tb元素计的所述Tb源的含量摩尔比为1:1:10-x:x;且0<x≤0.3,优选0.1≤x≤0.3。
优选情况下,以Sr元素计的所述Sr源、以Mg元素计的所述Mg源、以Al元素计的所述Al源和以Tb元素计的所述Tb源的含量摩尔比为1:1:10-x:x;且0.1≤x≤0.3。
进一步优选地,所述Sr源为SrCO3。
优选地,所述Mg源为MgCO3。
优选地,所述Al源为Al2O3。
优选地,所述Tb源为Tb2O3。
更优选地,在步骤(1)中,所述助溶剂选自BaF2、H3BO3、NH4Cl中的至少一种。
优选情况下,在步骤(1)中,所述原料组合物和所述助溶剂的用量重量比为1:0.1-5。
优选地,在步骤(1)中,所述原料组合物的总用量为15-30g。
进一步优选地,在步骤(1)中,所述第一烧制处理的升温速率为5-10℃/min。
优选地,在步骤(1)中,所述第一烧制处理的条件满足:温度为750℃、780℃、800℃、810℃、850℃及其任意组合的范围,时间为2h、4h、5h、6h、7h及其任意组合的范围。
优选地,在步骤(1)中,该方法还包括:在进行所述第一烧制处理之前,先将所述含有原料组合物和助溶剂的物料进行研磨,以使得所述物料混合均匀。
更优选地,在步骤(1)中,将所述含有原料组合物和助溶剂的物料在溶剂中进行研磨;进一步优选地,所述溶剂为无水乙醇。
进一步优选地,在步骤(2)中,所述第二烧制处理的条件至少满足:温度为1300-1450℃,时间为2-7h。
优选地,在步骤(2)中,所述第二烧制处理的条件满足:温度为1300℃、1350℃、1370℃、1400℃、1450℃及其任意组合的范围,时间为2h、4h、5h、6h、7h及其任意组合的范围。
更优选地,在步骤(2)中,所述第二烧制处理的升温速率为5-10℃/min。
特别优选情况下,在步骤(2)中,该方法还包括:在进行所述第二烧制处理之前,先将步骤(1)得到的所述中间体I进行研磨处理,以得到平均粒径为64-74μm的中间体I参与所述第二烧制处理。
优选地,在步骤(3)中,进行所述研磨处理之前,将所述中间体II进行冷却。
在本发明中对冷却的方式没有特别的要求,只要能够实现中间体II冷却至0℃-40℃的目标即可;示例性地,冷却方式为自然冷却,冷却至室温即可。
进一步优选地,在步骤(3)中,通过所述研磨处理使得所述中间体II在参与所述压制素坯处理之前的平均粒径为38-74μm。
本发明中对于涉及的所述研磨处理的时间没有特别要求,示例性地,研磨时间为30min。
特别优选地,在步骤(3)中,所述压制素坯处理采用冷等静压压制方式进行,所述压制素坯处理的条件至少满足:压制压力为15-25MPa,冷等静压压制的压力为160-220Mpa。
更优选地,在步骤(3)中,所述压制素坯处理采用冷等静压压制方式进行,所述压制素坯处理的条件至少满足:压制压力为15Mpa、18Mpa、20Mpa、23Mpa、25Mpa及其任意组合的范围,冷等静压压制的压力为160Mpa、178Mpa、180Mpa、190Mpa、220Mpa及其任意组合的范围。
优选地,在步骤(3)中,所述压制素坯处理采用冷等静压压制方式进行,所述压制素坯处理的条件至少还满足:压制时间为30min,冷等静压压制的时间为30min。
优选地,在步骤(4)中,所述第三烧制处理的条件至少满足:温度为1300-1450℃,时间为2-7h。
进一步优选地,在步骤(4)中,所述第三烧制处理的条件满足:温度为1300℃、1380℃、1400℃、1440℃、1450℃及其任意组合的范围,时间为2h、3h、4h、5h、7h及其任意组合的范围。
优选地,在步骤(4)中,所述第三烧制处理的升温速率为5-10℃/min。
需要说明的是,本发明中涉及的各个烧制处理过程均分别涉及升温阶段和保温阶段,本发明各个所述烧制处理中涉及的温度均为保温阶段的温度,各个烧制处理中涉及的时间均为保温阶段的时间。
优选情况下,在步骤(2)和步骤(4)中,所述还原气氛各自独立地选自氢气气氛、氨气气氛、一氧化碳气氛、氮氢混合气气氛中的任意一种。
进一步优选地,所述还原气氛为氮氢混合气气氛,其中,所述氮氢混合气气氛中氢气体积分数为10%-40%;优选地,所述氮氢混合气气氛中氢气体积分数为20%。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述;在没有特别说明的情况下,使用的各种原料均为市售品。以下实施例中,
本发明所采用的X射线粉末衍射仪型号为D8 Advance,购自德国Bruker公司。
多功能光谱测试系统为采用购自英国爱丁堡仪器公司公司,型号为FLSP920。
所述室温为25℃±2℃。
实施例1:SrMgAl9.7O17:0.3Tb3+铝酸盐绿色荧光陶瓷材料
本实施例提供的铝酸盐绿色荧光陶瓷材料的制备过程包括以下步骤:
(1)按Sr元素、Mg元素、Al元素和Tb元素的含量摩尔比为1:1:9.7:0.3的比例称取SrCO3、MgCO3、Al2O3和Tb2O3,其中,上述原料组合物(SrCO3、MgCO3、Al2O3和Tb2O3)的总用量为20g;另称取适量BaF2(BaF2与上述原料组合物的用量重量比为3:1),将称量好的原料组合物和BaF2置于玛瑙研钵中,加入5ml无水乙醇,进行第一研磨处理,研磨时间为30min,使其充分混合均匀,得到混合物;
(2)将混合物装入坩埚中,并转移至马弗炉内,在氮氢混合气气氛(氢气体积分数为20%)下,进行第一烧制处理,以5℃/min的升温速率升温到800℃,并预烧4h,得到中间体I;
(3)待中间体I自然冷却到室温后,进行第二研磨处理,研磨时间为30min,得到平均粒径为64μm的粉体,并置于管式炉中,在氮氢混合气气氛(氢气体积分数为20%)下进行第二烧制处理,以5℃/min的升温速率升温到1400℃,并保温4h,得到中间体II;
(4)待中间体II自然冷却至室温后,进行第三研磨处理,研磨时间为30min,得到平均粒径为49μm的粉体;在20MPa下,将粉体进行压制处理,压制时间为30min,得到素坯,然后在180MPa下,对素坯进行冷等静压处理,时间为30min,得到毛坯;
(5)在氮氢混合气气氛(氢气体积分数为20%)下,对上述毛坯进行第三烧制处理,以5℃/min的升温速率升温到1400℃,并保温4h,然后自然冷却,得到固体块状的Tb3+掺杂铝酸盐绿色荧光陶瓷材料。
实施例2:SrMgAl9.85O17:0.15Tb3+铝酸盐绿色荧光陶瓷材料
本实施例提供的铝酸盐绿色荧光陶瓷材料的制备过程包括以下步骤:
(1)按Sr元素、Mg元素、Al元素和Tb元素的含量摩尔比为1:1:9.85:0.15的比例称取SrCO3、MgCO3、Al2O3和Tb2O3,其中,上述原料组合物(SrCO3、MgCO3、Al2O3和Tb2O3)的总用量为20g;另称取适量BaF2(BaF2与上述原料组合物的用量重量比为1:1),将称量好的原料组合物和BaF2置于玛瑙研钵中,加入5ml无水乙醇,进行第一研磨处理,研磨时间为30min,使其充分混合均匀,得到混合物;
(2)将混合物装入坩埚中,并转移至马弗炉内,在氮氢混合气气氛(氢气体积分数为20%)下,进行第一烧制处理,以7℃/min的升温速率升温到810℃,并预烧5h,得到中间体I;
(3)待中间体I自然冷却到室温后,进行第二研磨处理,研磨时间为30min,得到平均粒径为70μm的粉体,并置于管式炉中,在氮氢混合气气氛(氢气体积分数为20%)下进行第二烧制处理,以8℃/min的升温速率升温到1350℃,并保温5h,得到中间体II;
(4)待中间体II自然冷却至室温后,进行第三研磨处理,研磨时间为30min,得到平均粒径为58μm的粉体;在23MPa下,将粉体进行压制处理,压制时间为30min,得到素坯,然后在190MPa下,对素坯进行冷等静压处理,时间为30min,得到毛坯;
(5)在氮氢混合气气氛(氢气体积分数为20%)下,对上述毛坯进行第三烧制处理,以8℃/min的升温速率升温到1380℃,并保温5h,然后自然冷却,得到固体块状的Tb3+掺杂铝酸盐绿色荧光陶瓷材料。
实施例3:SrMgAl9.80O17:0.20Tb3+铝酸盐绿色荧光陶瓷材料
本实施例提供的铝酸盐绿色荧光陶瓷材料的制备过程包括以下步骤:
(1)按Sr元素、Mg元素、Al元素和Tb元素的含量摩尔比为1:1:9.80:0.20的比例称取SrCO3、MgCO3、Al2O3和Tb2O3,其中,上述原料组合物(SrCO3、MgCO3、Al2O3和Tb2O3)的总用量为20g;另称取适量BaF2(BaF2与上述原料组合物的用量重量比为4.6:1),将称量好的原料组合物和BaF2置于玛瑙研钵中,加入5ml无水乙醇,进行第一研磨处理,研磨时间为30min,使其充分混合均匀,得到混合物;
(2)将混合物装入坩埚中,并转移至马弗炉内,在氮氢混合气气氛(氢气体积分数为20%)下,进行第一烧制处理,以8℃/min的升温速率升温到780℃,并预烧3h,得到中间体I;
(3)待中间体I自然冷却到室温后,进行第二研磨处理,研磨时间为30min,得到平均粒径为74μm的粉体,并置于管式炉中,在氮氢混合气气氛(氢气体积分数为20%)下进行第二烧制处理,以6℃/min的升温速率升温到1370℃,并保温6h,得到中间体II;
(4)待中间体II自然冷却至室温后,进行第三研磨处理,研磨时间为30min,得到平均粒径为38μm的粉体;在18MPa下,将粉体进行压制处理,压制时间为30min,得到素胚,然后在178MPa下,对素胚进行冷等静压处理,时间为30min,得到毛坯;
(5)在氮氢混合气气氛(氢气体积分数为20%)下,对上述毛坯进行第三烧制处理,以8℃/min的升温速率升温到1440℃,并保温3h,然后自然冷却,得到固体块状的Tb3+掺杂铝酸盐陶瓷材料。
对比例1:SrMgAl10O17陶瓷材料
本对比例提供的陶瓷材料的制备过程中,按Sr元素、Mg元素和Al元素的含量摩尔比为1:1:10的比例称取SrCO3、MgCO3、Al2O3和Tb2O3,其中,上述原料组合物(SrCO3、MgCO3、Al2O3和Tb2O3)的总用量为20g,其余步骤及参数同实施例1。
对比例2:SrMgAl9.6O17:0.4Tb3+铝酸盐绿色荧光陶瓷材料
本对比例提供的铝酸盐绿色荧光陶瓷材料的制备过程中,按Sr元素、Mg元素、Al元素和Tb元素的含量摩尔比为1:1:9.6:0.4的比例称取SrCO3、MgCO3、Al2O3和Tb2O3,其中,上述原料组合物(SrCO3、MgCO3、Al2O3和Tb2O3)的总用量为20g,其余步骤及参数同实施例1。
测试例1
将本发明实施例制得的铝酸盐绿色荧光陶瓷材料进行X射线衍射分析,其中,示例性地,图1是本发明根据实施例2的铝酸盐绿色荧光陶瓷材料的X射线衍射分析图,将上述铝酸盐绿色荧光陶瓷材料的X射线粉末衍射分析图与SrMgAl10O17标准卡片(JCPDS026-0879)对比,确认所得铝酸盐绿色荧光陶瓷为纯相且与SrMgAl10O17同构,说明本发明提供的制备方法制得的铝酸盐绿色荧光陶瓷材料不含其他杂相,掺杂Tb元素铝酸盐绿色荧光陶瓷材料的分子结构不变,与SrMgAl10O17基质相同。
测试例2
对本发明实施例和对比例提供的铝酸盐绿色荧光陶瓷材料进行激发光谱测试,测试方法及结果如下:
固定铝酸盐绿色荧光陶瓷材料发射光的波长为543nm,测试结果如表1所示,其中,较为典型地,本发明在图2中提供了实施例2的铝酸盐绿色荧光陶瓷材料的激发光谱图,该激发光谱覆盖了300-400nm的区域,最强激发光谱峰位于372nm附近,这与商用的紫外LED能很好的匹配在一起。
测试例3
对本发明实施例和对比例提供的铝酸盐绿色荧光陶瓷材料进行发射光谱测试,测试方法及结果如下:
在波长为372nm紫外光激发下,测试结果如表1所示,其中较为典型地,本发明示例性地提供了实施例2中制得的铝酸盐绿色荧光材料的发射光谱图,如图3所示,其发射光谱的发射主峰在543nm左右,半峰宽在25nm左右。
表1
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 对比例1 | 对比例2 | |
激发光谱/nm | 300-400 | 300-400 | 300-400 | 300-400 | 300-400 |
最佳激发范围/nm | 350-400 | 350-400 | 350-400 | —— | 350-400 |
激发光谱最强/nm | 372 | 372 | 372 | —— | 372 |
发射光谱/nm | 520-600 | 520-600 | 520-600 | —— | 520-600 |
发射主峰/nm | 543 | 543 | 543 | —— | 543 |
发射主峰半高宽/nm | 26 | 25 | 28 | —— | 25 |
发射光谱强度 | 强 | 强 | 强 | —— | 弱 |
通过上述的结果可以看出,采用本发明实施例1-3制得的铝酸盐绿色荧光陶瓷材料能够被300-400nm的紫外光光源有效激发,发射光谱覆盖范围宽,且发射光谱的谱线强度强;对比例1制得的陶瓷材料不能被300-400nm的紫外光光源有效激发,无法作为发光材料;对比例2制得的铝酸盐绿色荧光陶瓷材料的Tb元素掺杂量过高,发射光谱的谱线强度弱。
以上详细描述了本发明的优选实施方式,但是,本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内,可以对本发明的技术方案进行多种简单变型,包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合,这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容,均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种Tb3+掺杂的铝酸盐绿色荧光陶瓷材料,其特征在于,该陶瓷材料的化学式为SrMgAl10-xO17:xTb3+,其中,0<x≤0.3。
2.根据权利要求1所述的铝酸盐绿色荧光陶瓷材料,其特征在于,0.1≤x≤0.3。
3.根据权利要求1或2所述的铝酸盐绿色荧光陶瓷材料,其特征在于,该铝酸盐绿色荧光陶瓷材料的激发波长为300nm-400nm;和/或,
该铝酸盐绿色荧光陶瓷材料的发射光谱峰位于520nm-600nm处;和/或,
该铝酸盐绿色荧光陶瓷材料的发射光谱峰的半峰宽为20nm-30nm。
4.权利要求1-3中任意一项所述的铝酸盐绿色荧光陶瓷材料在绿色光源及白光照明领域中的应用。
5.一种制备权利要求1-3中任意一项所述的铝酸盐绿色荧光陶瓷材料的方法,其特征在于,该方法包括:
(1)将含有原料组合物和助溶剂的物料进行第一烧制处理,得到中间体I;所述第一烧制处理的条件至少满足:温度为750-850℃,时间为2-7h;
(2)在还原气氛存在下,将所述中间体I进行第二烧制处理,得到中间体II;参与所述第二烧制处理的所述中间体I的平均粒径不大于74μm;
(3)将所述中间体II依次进行研磨处理、压制素坯处理,得到毛坯;
(4)在还原气氛存在下,将所述毛坯进行第三烧制处理,得到所述铝酸盐绿色荧光陶瓷材料;
其中,在步骤(1)中,所述原料组合物中含有Sr源、Mg源、Al源和Tb源,且以Sr元素计的所述Sr源、以Mg元素计的所述Mg源、以Al元素计的所述Al源和以Tb元素计的所述Tb源的含量摩尔比为1:1:10-x:x;且0<x≤0.3,优选0.1≤x≤0.3。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,在步骤(1)中,所述助溶剂选自BaF2、H3BO3、NH4Cl中的至少一种;和/或,
在步骤(1)中,所述原料组合物和所述助溶剂的用量重量比为1:0.1-5;和/或,
在步骤(1)中,该方法还包括:在进行所述第一烧制处理之前,先将所述含有原料组合物和助溶剂的物料进行研磨,以使得所述物料混合均匀。
7.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,在步骤(2)中,所述第二烧制处理的条件至少满足:温度为1300-1450℃,时间为2-7h;和/或,
在步骤(2)中,所述第二烧制处理的升温速率为5-10℃/min;和/或,
在步骤(2)中,该方法还包括:在进行所述第二烧制处理之前,先将步骤(1)得到的所述中间体I进行研磨处理,以得到平均粒径为64-74μm的中间体I参与所述第二烧制处理。
8.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,在步骤(3)中,通过所述研磨处理使得所述中间体II在参与所述压制素坯处理之前的平均粒径为38-74μm,和/或,
在步骤(3)中,所述压制素坯处理采用冷等静压压制方式进行,所述压制素坯处理的条件至少满足:压制压力为15-25MPa,冷等静压压制的压力为160-220MPa。
9.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,在步骤(4)中,所述第三烧制处理的条件至少满足:温度为1300-1450℃,时间为2-7h;和/或,
在步骤(4)中,所述第三烧制处理的升温速率为5-10℃/min。
10.根据权利要求5-9中任意一项所述的方法,其特征在于,在步骤(2)和步骤(4)中,所述还原气氛各自独立地选自氢气气氛、氨气气氛、一氧化碳气氛、氮氢混合气气氛中的任意一种。
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