CN1410508A - 橙黄色发射稀土长余辉磷光体 - Google Patents

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Abstract

一种橙黄色发射稀土长余辉磷光体，其组成为：Y2O2S：Tm，Mg，Ti。其中，Y2O2S为基质，Tm3+是激活离子，Mg2+和Ti4+是添加离子。用氧化钇(Y2O3)和硫磺(S)作基质原料，碳酸钠(Na2CO3)作助熔剂。稀土铥离子(Tm3+)掺杂量为0.02－0.08摩尔分数，镁离子(Mg2+)的摩尔分数为0.08－0.02，钛离子(Ti4+)为0.01摩尔分数。原料重量比为Y2O3∶S∶Na2CO3＝10∶3∶3。灼烧温度1000－1150℃。反应时间5－6小时。活性碳作还原剂。产物高温出炉，热盐酸浸泡1.5－2小时，热水洗涤。太阳光或紫外光照射后，可观察到样品强的橙黄色长余辉发射。

Description

橙黄色发射稀土长余辉磷光体
技术领域
本发明涉及一种长余辉磷光体，具体地说涉及一种稀土离子激活的橙黄色发射稀土长余辉磷光体。
本发明还涉及上述磷光体的制备方法。
背景技术
稀土长余辉磷光体己见公开报道的激活离子主要有：三价铈离子(Ce3+)、三价镨离子(Pr3+)、三价铕离子(Eu3+)和二价铕离子(Eu2+)，如山家光男等在日文期刊《希土类》1999年第34期第226页上报道的掺三价铈离子的Ca2Al2SiO7，如Dillo等在《Phys.Status Solidi(a)》1997年第160卷第1期第255页上报道的掺三价镨离子的钛酸钙，如村崎嘉典等在日文期刊《希土类》1999年第35期第41页上报道的掺三价铕的硫氧化钇，如Lindmayer等在专利US5043096中提供的掺二价铕离子的硫化钙等。迄今为止，长余辉磷光体的激活离子尚未涉及到三价铥离子(Tm3+)。
发明内容
本发明的目的是提供一种铥离子(Tm3+)激活的橙黄色发射稀土长余辉磷光体。
本发明的又一目的在于提供一种上述磷光体的制备方法。
为实现上述目的，本发明提供的磷光体组成为：Y2O2S：Tm，Mg，Ti。该磷光体经可见光或紫外光照射，具有显著长余辉发射特性，可用于公共场所停电时，人群疏散安全出口的显示、消防通道的标志以及其它若干特定场合的警示等。
本发明制备上述橙黄色发射稀土长余辉磷光体所用原料为氧化钇(Y2O3)、硫磺(S)、碱式碳酸镁(Mg(OH)2.4MgCO3.6H2O)、二氧化钛(TiO2)、碳酸钠(Na2CO3)及氧化铥(Tm2O3)；活性碳为还原剂。
本发明的反应机理及余辉产生原理：
在上述荧光体(Y，Tm)2O2S中加入能量捕集剂，即二价镁离子和四价钛离子。它们将捕集到热能转移给激活离子铥(Tm3+)。磷光体Y2O2S：Tm，Mg，Ti经可见光照射后，能量缓慢释放出来，Tm3+的橙黄色光发射便会产生长的余辉。
磷光体的具体制备方法：按重量比Y2O3∶S∶Na2CO3＝10∶3∶3，称取原料，按Tm3+的掺杂摩尔分数0.08-0.02，称取Tm2O3，按Mg2+摩尔分数为0.02-0.08，称取Mg(OH)2.4MgCO3.6H2O，按Ti4+摩尔分数0.01称取TiO2，在玛瑙乳钵中充分研混，装入底部预先放有一定量硫磺的刚玉坩埚中，压实，将剩余量的硫磺均匀地铺撒在压实的混合物上面，用刚玉片将坩埚口盖严，然后将其放入到一个较大的氧化铝坩埚内，并在刚玉坩埚周围放入适量活性炭，再将大坩埚口用刚玉片盖严，置于高温炉内，加热到1000-1150℃，恒温5-6小时。高温出炉，冷却至室温。产物用50-70℃的2-5％热盐酸浸泡1.5-2小时。倾出清液后，沉淀用70-90℃的去离子水冲洗至中性，过滤，烘干，得白色粉末。经太阳光或紫外光照射后，磷光体呈现出强的橙黄色余辉发射。
具体实施方式
实施例1
称取氧化钇(Y2O3)11.30g，硫磺(S)3.40g，碱式碳酸镁(Mg(OH)2.4MgCO3.6H2O)0.210g，二氧化钛(TiO2)0.04g，碳酸钠(Na2CO3)3.40g，氧化铥(Tm2O3)0.386g，在玛瑙乳钵中充分研混后，装入底部预先放有1.40g硫磺的刚玉坩埚中，压实，将剩余量的2.00g硫磺均匀地铺撒在压实的混合物上面，用平板刚玉片将坩埚口盖严，然后将其放入到一个较大的氧化铝坩埚内，把适量碳棒放在大坩埚中的刚玉坩埚周围，使刚玉坩埚下半部埋在碳棒中，用刚玉片盖严大坩埚口，置于高温炉内，加热到1000℃，恒温6小时。高温出炉，冷却至室温。产物用约50℃的5％热盐酸浸泡2小时。倾出清液后，沉淀用约70℃的去离子水冲洗至中性，过滤，约80℃烘干，得白色粉末。经XRD鉴定，产物为硫氧化钇(Y2O2S)，经太阳光或紫外光照射，磷光体呈现出强的橙黄色长余辉发射。
实施例2
称取氧化钇(Y2O3)11.30g，硫磺(S)3.40g，碱式碳酸镁(Mg(OH)2.4MgCO3.6H2O)0.210g，二氧化钛(TiO2)0.04g，碳酸钠(Na2CO3)3.40g，氧化铥(Tm2O3)0.386g，在玛瑙乳钵中充分研混后，装入底部预先放有1.40g硫磺的刚玉坩埚中，压实，将剩余量的2.00g硫磺均匀地铺撒在压实的混合物上面，用平板刚玉片将坩埚口盖严，然后将其放入到一个较大的氧化铝坩埚内，把适量碳棒放在大坩埚中的刚玉坩埚周围，使刚玉坩埚下半部埋在碳棒中，用刚玉片盖严大坩埚口，置于高温炉内，加热到1050℃，恒温6小时。高温出炉，冷却至室温。产物用约50℃的5％热盐酸浸泡2小时。倾出清液后，沉淀用约70℃的去离子水冲洗至中性，过滤，约80℃烘干，得白色粉末。经XRD鉴定，产物为硫氧化钇(Y2O2S)，经太阳光或紫外光照射，磷光体呈现出强的橙黄色长余辉发射。
实施例3
称取氧化钇(Y2O3)11.30g，硫磺(S)3.40g，碱式碳酸镁(Mg(OH)2.4MgCO3.6H2O)0.210g，二氧化钛(TiO2)0.04g，碳酸钠(Na2CO3)3.40g，氧化铥(Tm2O3)0.386g，在玛瑙乳钵中充分研混后，装入底部预先放有1.40g硫磺的刚玉坩埚中，压实，将剩余量的2.00g硫磺均匀地铺撒在压实的混合物上面，用平板刚玉片将坩埚口盖严，然后将其放入到一个较大的氧化铝坩埚内，把适量碳棒放在大坩埚中的刚玉坩埚周围，使刚玉坩埚下半部埋在碳棒中，用刚玉片盖严大坩埚口，置于高温炉内，加热到1150℃，恒温6小时。高温出炉，冷却至室温。产物用约50℃的5％热盐酸浸泡2小时。倾出清液后，沉淀用约70℃的去离子水冲洗至中性，过滤，约80℃烘干，得白色粉末。经XRD鉴定，产物为硫氧化钇(Y2O2S)，经太阳光或紫外光照射，磷光体呈现出强的橙黄色长余辉发射。
实施例4
称取氧化钇(Y2O3)11.30g，硫磺(S)3.40g，碱式碳酸镁(Mg(OH)2.4MgCO3.6H2O)0.420g，二氧化钛(TiO2)0.04g，碳酸钠(Na2CO3)3.40g，氧化铥(Tm2O3)0.193g。在玛瑙乳钵中充分研混后，装入底部预先放有1.40g硫磺的刚玉坩埚中，压实，将剩余的2.00g硫磺均匀地铺撒在压实的混合物上面，用平板刚玉片将坩埚口盖严，然后将其放入到一个较大的氧化铝坩埚内，把适量碳棒放在大坩埚中的刚玉坩埚周围，使刚玉坩埚下半部埋在碳棒中，用刚玉片盖严大坩埚口，置于高温炉内，加热到1050℃，恒温5h。高温出炉，冷却至室温。产物用约70℃的2％热盐酸浸泡1.5h。倾出清液后，沉淀用约90℃的去离子水冲洗至中性，过滤，约80℃烘干，得白色粉末。经XRD鉴定，产物为硫氧化钇(Y2O2S)，经太阳光或紫外光照射，磷光体呈现出强的橙黄色长余辉发射。
实施例5
称取氧化钇(Y2O3)11.30g，硫磺(S)3.40g，碱式碳酸镁(Mg(OH)2.4MgCO3.6H2O)0.105g，二氧化钛(TiO2)0.04g，碳酸钠(Na2CO3)3.40g，氧化铥(Tm2O3)0.772g，在玛瑙乳钵中充分研混后，装入底部预先放有1.40g硫磺的刚玉坩埚中，压实，将剩余量的2.00g硫磺均匀地铺撒在压实的混合物上面，用平板刚玉片将坩埚口盖严，然后将其放入到一个较大的氧化铝坩埚内，把适量碳棒放在大坩埚中的刚玉坩埚周围，使刚玉坩埚下半部埋在碳棒中，用刚玉片盖严大坩埚口，置于高温炉内，加热到1050℃，恒温5.5小时。高温出炉，冷却至室温。产物用约60℃的5％热盐酸浸泡2小时。倾出清液后，沉淀用约80℃的去离子水冲洗至中性，过滤，约80℃烘干，得白色粉末。经XRD鉴定，产物为硫氧化钇(Y2O2S)，经太阳光或紫外光照射，磷光体呈现出强的橙黄色长余辉发射。

Claims (8)

1、一种橙黄色发射稀土长余辉磷光体，其组成为：Y2O2S：Tm，Mg，Ti。
2、一种制备权利要求1所述磷光体的方法，用氧化钇(Y2O3)和硫磺(S)作基质原料，碳酸钠(Na2CO3)作助熔剂，原料重量比为Y2O3∶S∶Na2CO3＝10∶3∶3，激活剂稀土铥离子(Tm3+)掺杂量为0.02-0.08摩尔分数，掺杂剂镁离子(Mg2+)的摩尔分数为0.08-0.02，钛离子(Ti4+)为0.01摩尔分数，充分研混后装入底部放有硫磺的刚玉坩埚中，混合物表面也放有硫磺，将坩埚口盖严，还原气氛中1000-1150℃下灼烧5-6小时，高温出炉，冷却至室温，热盐酸浸泡1.5-2小时，热水洗涤至中性，过滤，烘干得白色粉末。
3、如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述激活剂为稀土氧化铥，分子式为：Tm2O3。
4、如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述基质为硫氧化钇，分子式为：Y2O2S。
5、如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述掺杂剂为碱式碳酸镁和二氧化钛，分子式分别为：Mg(OH)2.4MgCO3.6H2O和TiO2。
6、如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述还原气氛是将装有混合物的刚玉坩埚放入到-个较大的氧化铝坩埚中，在大坩埚中放入碳棒，将刚玉坩埚下半部分埋在碳棒中，氧化铝坩埚口用刚玉片盖严，置于高温炉内。
7、如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述热盐酸浸泡是用50-70℃的2-5％热盐酸。
8、如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述热水洗涤是用70-90℃去离子水。
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