CN1236384A - 发光材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种通式为Lny/3Nax－y(AlxSi192-xO384)(MO3)z的发光材料,其中0< x< 96,0< y< 96,y< x和z< 20,并且Ln包含选自Sc、Y、La和镧系元素中的一种或多种元素,M包含选自Mo、W、V、Nb和Ta中的一种或多种元素。该通式的发光材料比较便宜,并且非常适用于三带型的低压汞放电灯。

Description

发光材料
本发明涉及一种发光材料，一种发光屏和一种包含该发光屏的低压汞灯。本发明也涉及一种制备这种发光材料的方法。
现代化低压汞放电灯通常装备有一个被称为三带型的发光屏。该低压汞放电灯的发光屏包含三种发光材料，每种材料都有一个较窄的发射带。这些发射带分别位于可见光谱的兰光、绿光和红光区域。例如荷兰专利164,697就描述了这种低压汞放电灯。这些灯的效率较高，发光颜色好。这些灯中所用的发光材料通常由被镧系元素的元素离子激活的晶核点阵组成。三价镧系元素离子的发射带较窄，尤其是Tb3+和Eu3+的发射带位于可见光谱中lumen/Watt的比率非常可取的区域。例如，自市场引入三带型低压汞放电灯以来，事实上所有制造商所采用的发射带位于可见光谱红光区的发光材料是被三价铕激活的三氧化二钇。这种发光材料吸收作用强，量子产额高。另外，降解作用较低。但是，该发光材料的一个主要缺陷是三氧化二钇非常贵，并且由于它在发光屏中的含量较大(例如重量比为60％)，这个缺点就更严重。
本发明的目的在于提供适用于三带型低压汞放电灯发光屏的较便宜的发光材料。
根据本发明，发光材料的通式为
Lny/3Nax-y(AlxSi192-xO384)(MO3)z，
其中，0＜x＜96,0＜y＜96,y＜x和z＜20，并且Ln包含选自Sc、Y、La和镧系元素中的一种或多种元素，M包含选自Mo、W、V、Nb和Ta中的一种或多种元素。
根据本发明，由于制备发光材料的方法比较简单，所采用的大部分原材料都比较便宜，所以该发光材料比较便宜。我们已经发现，本发明的发光材料尤其适用于发光屏。这种发光屏非常适用于例如低压汞放电灯，尤其适用于三带型低压汞放电灯。
根据本发明，当发光材料中的Ln包含Eu时，所得到的结果很好。Eu在发光材料中以三价态存在。因为这些发光材料的发射主要位于可见光谱的红光区，所以其适用于代替三带型低压汞灯中的被三价铕激活的三氧化二钇。另外，我们已经发现，如果Ln除含Eu外，还包含选自Gd和Y中的一种或多种元素，可以得到较高的量子效率。
如果Ln包含Tb，可以获得发射主要位于可见光谱绿光区域的发光材料。
如果Ln包含Tm、Ce和Pr元素中的一种或多种元素，可以获得发射主要位于可见光谱兰光区域的发光材料。
我们已经发现，根据本发明，发光材料可以通过一条相对较简单和便宜的途径来制备，该方法包括下列步骤：
-把一种Al和Si的的多孔混合氧化物浸入Ln盐的水溶液中；
-分离得到的结晶；
-在一种含氧的气体混合物的存在下，加热得到的结晶和含M的
固体化合物的混合物；
-冷却所得到的产物；
-在一种含氧的气体混合物的存在下，加热所得到的产物。第二次热处理时，选择使混合氧化物的多孔结构被破坏的温度。
当混合氧化物是一种沸石，优选选自沸石X、沸石Y和ZSM-5时，已经获得了好结果。同样地，当使用的含M的固体化合物为铵化合物或金属氧化物时，我们也获得了好结果。
下面是根据本发明制备发光材料的一个典型实例。
将0.7克通式为Na86.9(Al86.9Si105.1O384)的沸石悬浮在25毫升含EuCl3-H2O为0.002-0.04摩尔/升的溶液中。在室温下搅拌悬浮液6小时。反应产物通过过滤分离，用蒸馏水洗涤，并在70℃下干燥。
将300毫克反应后的沸石与60毫克MoO3完全混合15分钟。在空气存在下，将该混合物摊成薄层，置于烘箱中焙烧。加热速率为1℃/分钟，最高温度为500℃，保持8小时。冷却到200℃后，从烘箱中取出产物。
随后，在空气存在下对产物进行第二次热处理，加热速率为1℃/分钟，最高温度为1000℃，保持2小时。从烘箱中取出冷却后的粉末产物。所得发光材料的通式为
        Eu17Na34.9(Al85.9Si106.1)O384(MoO3)9.7
它的性质如下：在波长254纳米处的紫外辐射吸收为95％；当发光材料被254纳米的辐射激发时，量子效率为20％；发射光谱显示出发射峰位于590、613和615纳米；发射光谱的流明当量为283lm/W；发射光的颜色坐标(colour coordinate)为x=0.643和y=0.353。
值得注明的是，为了得到除含Eu外还包含Gd和/或Y的发光材料，可以使用除含EuCl3.H2O外还包含Gd(NO3)3.6H2O和/或Y(NO3)3.6H2O的溶液。另外，通过将沸石其后悬浮在包含不同盐的溶液中，也可实现这一目的。
一种通式为
         Eu8.5Gd8.5Na34.9(Al85.9Si106.1)O384(MoO3)9.7的发光材料是通过将与上述制备方法中所用的通式相同的沸石悬浮在包含等量Gd(NO3)3.6H2O和EuCl3.H2O的溶液中来制备的。在室温下搅拌悬浮液6小时，其他制备与上述方式相同。
制得的发光材料的性质如下：在波长254纳米处的紫外辐射吸收为94％；当发光材料被254纳米的辐射激发时，量子效率为28％；其发射光谱显示出发射峰位于590、613和626纳米。其发射光谱的流明当量为247lm/W；发射光的颜色坐标为x=0.656和y=0.339。可以看出，通式为Eu8.5Gd8.5Na34.9(Al85.9Si106.1)O384(MoO3)9.7的发光材料的量子效率明显高于Eu17Na34.9(Al85.9Si106.1)O384(MoO3)9.7的量子效率，但其它性质大致相同。
绿色发光物质Tb17Na34.9(Al85.9Si106.1)O384(MoO3)9.7是通过将通式为Na86.9(Al86.9Si105.1O384)的沸石悬浮在25毫升含TbCl3.H2O为0.04摩尔/升的溶液中来制备的。其余制备步骤按与上述制备相同的方式进行。制得的发光材料的性质如下：在波长254纳米处的紫外辐射吸收为96％；当发光材料被254纳米的辐射激发时，量子效率为9％；其发射光谱显示出一个发射峰位于545纳米；其发射光谱的流明当量为465lm/W；发射光的颜色坐标为x=0.339和y=0.562。

Claims (10)

1．通式为Lny/3Nax-y(AlxSi192-xO384)(MO3)z的发光材料，其中0＜x＜96,0＜y＜96,y＜x和z＜20，并且Ln包含选自Sc、Y、La和镧系元素中的一种或多种元素，M包含选自Mo、W、V、Nb和Ta中的一种或多种元素。
2．根据权利要求1的发光材料，其中Ln包含Eu。
3．根据权利要求2的发光材料，其中Ln包含Gd和Y中的一种或多种元素。
4．根据权利要求1的发光材料，其中Ln包含Tb。
5．根据权利要求1的发光材料，其中Ln包含Tm、Ce和Pr中的一种或多种元素。
6．包含一种装有发光材料的载体的发光屏，其特征在于该发光屏包含权利要求1-5中的一项或多项所述的发光材料。
7．装有权利要求6的一种发光屏的低压汞放电灯。
8．权利要求1-5所述的发光材料的制备方法，该方法包括下列步骤：
-把一种Al和Si的多孔混合氧化物浸入Ln盐的水溶液中；
-分离得到的结晶；
-在一种含氧的气体混合物的存在下，加热得到的结晶和含M的
固体化合物的混合物；
-冷却所得到的产物；
-在一种含氧的气体混合物的存在下，加热所得到的产物。
9．根据权利要求6的方法，其中的多孔混合氧化物为一种沸石，优选选自沸石X、沸石Y和ZSM-5。
10．根据权利要求6或7的方法，其中含M的固体化合物包括一种铵化合物或一种金属氧化物。
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