CN1974716A - 红色长余辉荧光粉材料及制备方法 - Google Patents

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CN1974716A CN 200610130336 CN200610130336A CN1974716A CN 1974716 A CN1974716 A CN 1974716A CN 200610130336 CN200610130336 CN 200610130336 CN 200610130336 A CN200610130336 A CN 200610130336A CN 1974716 A CN1974716 A CN 1974716A
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王达健
张红梅
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Abstract

本发明涉及一种红色长余辉材料及其制备方法。荧光粉基质是铝酸盐，其化学式为：SraAlbO6：cEu2+，dDy3+，式中，a＝3－c－d，1.9≤b≤2.1，0.1≤c≤0.2，0.05≤d≤0.1。采用纳米拟薄水铝石溶胶凝胶微波灼烧法制备。稀土复合溶胶采用热空气喷雾造粒；干凝胶颗粒在充满还原气氛的微波炉内灼烧，冷却至室温即得到红色长余辉材料。该红色长余辉材料荧光粉的优点是，物相纯，粒度分布均匀，粉体疏松，原料成本低廉，制备技术简单，容易量产化。

Description

红色长余辉荧光粉材料及制备方法
【技术领域】
本发明属于发光材料领域，特别是一种红色长余辉荧光粉材料及其制备方法。
【背景技术】
红色长余辉材料包括稀土激活的碱土金属硫化物、硫氧化物、锶铝硫化物、碱土金属钛酸盐和磷酸锌体系。含硫的红色长余辉材料的亮度和余辉时间较好，但容易氧化和水解，应用受到限制。其它红色长余辉材料还有Pr3+激活的钛酸盐和Mn2+激活的磷酸锌，但发光亮度和余辉时间还没有达到实用要求。最近，三价离子Eu3+或者Eu3+，Dy3+共激活的Sr3Al2O6的荧光粉发射波长的峰值为红色620nm，但激发波长在255nm左右，激活离子为三价，缺乏长余辉效应(MaterialsResearch Bulletin，2006，41，1854-1860)。由二价离子Eu2+和三价Dy3+激发的Sr3Al2O6荧光粉，由固相法制备，在波长为365nm的紫外波长光激发下发射波长为490nm的光，在施加应变时发射510nm的可见光，没有得到肉眼可见的红光(Appl.Phys.Lett..Vol.73，No.21，23 Nov.1998)。其次，对于红色荧光粉的基质相Sr3Al2O6，在高温下不稳定，容易分解成杂相，用传统的电炉灼烧不容易保持基质的相组成和结构，需要采用新的快速灼烧方法予以改进。
因此，这些红色荧光粉材料尚不能得到实际应用，故研究开发具有一定亮度和余辉时间的红色长余辉材料、调整化学成分、设计新的制备方法，一直是人们在努力开发的重要内容。
【发明内容】
本发明的目的旨在为解决上述问题，而提供一种红色长余辉荧光粉材料及其制备方法。该荧光粉基质是铝酸盐体系，它通过控制二价离子Eu2+的激发剂和三价Dy3+的敏化剂的种类和数量，改进Sr3Al2O6荧光粉的成分和制备工艺，获得红色长余辉材料。
本发明采取的技术方案如下：
一种红色长余辉荧光粉材料，其特征在于其基质是铝酸盐，其化学式为：SraAlbO6:cEu2+，dDy3+，式中，a＝3-c-d，1.9≤b≤2.1，0.1≤c≤0.2，0.05≤d≤0.1。
一种上述红色长余辉荧光粉材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：按照化学计量比，将锶(Sr)、铕(Eu)和镝(Dy)元素以硝酸锶、硝酸铕和硝酸镝的形式，纯度为99.5-99.99％，一起加入到纳米拟薄水铝石溶胶中；另外再加入硼酸(H3BO3)，数量为上述加入的固体总含量的0.1-1％；经过机械搅拌或超声分散后，得到稀土复合溶胶；该复合溶胶经过热空气喷雾造粒，得到干凝胶颗粒；该干凝胶颗粒在充满还原气氛的微波炉内灼烧，得到红色长余辉荧光粉材料。
本发明的红色长余辉荧光粉材料与现有技术的区别在于，针对Sr3Al2O6基质体系，调整了成分，采用了一种纳米拟薄水铝石颗粒作为铝源，采用了稀土复合溶胶喷雾法和微波快速烧成法。本发明的优点是，成分容易控制，物相纯，粒度分布均匀，粉体疏松，余辉时间在30分钟以上。原料成本低廉，制备技术快速，简单，便于量产化。
【附图说明】
图1是监控波长为595nm时，红色长余辉荧光粉材料的激发光谱图；
图2是在不同波长的光激发时，红色长余辉荧光粉材料的发射光谱图。
【具体实施方式】
本发明的红色长余辉荧光粉材料的制备步骤包括：稀土复合溶胶的制备，干凝胶颗粒的制备，微波快速灼烧。按照化学计量比，将锶(Sr)、铕(Eu)和镝(Dy)元素以硝酸锶、硝酸铕和硝酸镝的形式，纯度均为99.99％，一起加入到纳米拟薄水铝石溶胶中；另外再加入硼酸(H3BO3)，数量为上述加入的固体总含量的0.1-1％。经过机械搅拌或超声分散后，得到稀土复合溶胶；该复合溶胶经过热空气喷雾造粒，得到干凝胶颗粒；该干凝胶颗粒在充满还原气氛的微波炉内灼烧，得到红色长余辉荧光粉材料。其中：
纳米拟薄水铝石以AlOOH相计，大小为40nm-80nm，纯度95％-97％，溶胶的固液比为拟薄水铝石∶水＝5～15％∶95～85％，用硝酸调整酸度至pH＝1-6范围。
稀土复合溶胶采用热空气喷雾造粒，加热空气温度110℃～150℃，于燥空气量80～120m3/h，物料流2～4L/h，得到干凝胶颗粒。
干凝胶颗粒在充满还原气氛的微波炉内灼烧，微波炉功率：1200瓦，输出功率在10-80％范围内可调，时间：10-60分钟。还原气氛由活性碳粒产生。
下面的实例是为了进一步阐明本发明的工艺过程特征而非限制本发明。
实例1
按照化学式SraAlbO6:cEu2+，dDy3+，取b＝2，c＝0.2，d＝0.1，称取100克原料的纳米拟薄水铝石(以AlOOH，纯度95％)粉体，按照上述比例称取相应的Sr(NO3)2(纯度99％)，Eu(NO3)3·6H2O(纯度99.99％)和Dy(NO3)3·6H2O(纯度99.99％)以及1克硼酸(H3BO3，纯度99％)，一起放入烧杯；按拟薄水铝石∶水＝3％∶97％的质量比例加入去离子水，机械搅拌；用浓度为30％的稀硝酸溶液滴加，直到pH＝2为止，继续搅拌2小时，得到稀土复合溶胶。稀土复合溶胶经过热空气喷雾造粒，加热空气温度120℃，干燥空气量80m3/h，物料流2L/h，得到颗粒状干凝胶颗粒；干凝胶颗粒装在一个200毫升内的刚玉坩埚内放入微波炉内，微波炉内放置有活性碳粒，设定功率在80％，灼烧时间30分钟，冷却至室温.取出坩锅即得到红色长余辉荧光粉材料。图1是监控波长为595nm时，该红色长余辉荧光粉材料的激发光谱图。
实例2
按照化学式SraAlbO6:cEu2+，dDy3+，取b＝2，c＝0.1，d＝0.0.05，称取100克原料的纳米拟薄水铝石(以AlOOH，纯度95％)粉体，按照上述比例称取相应的Sr(NO3)2(纯度99％)，Eu(NO3)3·6H2O(纯度99.99％)和Dy(NO3)3·6H2O(纯度99.99％)以及0.5克硼酸(H3BO3，纯度99％)，一起放入烧杯；按拟薄水铝石∶水＝5％∶95％的质量比例加入去离子水，机械搅拌；用浓度为30％的稀硝酸溶液滴加，直到pH＝1为止，继续搅拌3小时，得到稀上复合溶胶。稀土复合溶胶经过热空气喷雾造粒，加热空气温度110℃，干燥空气量100m3/h，物料流3L/h，得到颗粒状干凝胶颗粒；干凝胶颗粒装在一个200毫升内的刚玉坩埚内放入微波炉内，微波炉内放置有活性碳粒，设定功率在50％，灼烧时间60分钟，冷却至室温.取出坩锅即得到红色长余辉荧光粉材料。图2是在不同波长的光激发时，该红色长余辉荧光粉材料的发射光谱图。
实例3
按照化学式SraAlbO6:cEu2+，dDy3+，取b＝2，c＝0.0.15，d＝0.075，称取100克原料的纳米拟薄水铝石(以AlOOH4，纯度95％)粉体，按照上述比例称取相应的Sr(NO3)2(纯度99％)，Eu(NO3)3·6H2O(纯度99.99％)和Dy(NO3)3·6H2O(纯度99.99％)以及1克硼酸(H3BO3，纯度99％)，一起放入烧杯；按拟薄水铝石∶水＝8％∶92％的质量比例加入去离子水，机械搅拌；用浓度为30％的稀硝酸溶液滴加，直到pH＝1为止，继续搅拌6小时，得到稀土复合溶胶。稀土复合溶胶经过热空气喷雾造粒，加热空气温度150℃，干燥空气量120m3/h，物料流4L/h，得到颗粒状干凝胶颗粒；干凝胶颗粒装在一个200毫升内的刚玉坩埚内放入微波炉内，微波炉内放置有活性碳粒，设定功率在50％，灼烧时间60分钟，冷却至室温，取出坩锅即得到红色长余辉荧光粉材料。该荧光粉材料的激发光谱和发射光谱的特性与图1和图2相同。

Claims (6)

1.一种红色长余辉荧光粉材料，其特征在于其基质是铝酸盐，其化学式为：SraAlbO6:cEu2+，dDy3+，式中，a＝3-c-d，1.9≤b≤2.1，0.1≤c≤0.2，0.05≤d≤0.1。
2.一种权利要求1的红色长余辉荧光粉材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：按照化学计量比，将锶、铕和镝元素分别以硝酸锶、硝酸铕和硝酸镝的形式，纯度为99.5-99.99％，一起加入到含纳米拟薄水铝石颗粒的溶胶中；另外再加入硼酸，数量为上述加入的固体总含量的0.1-1％。经过机械搅拌或超声分散后，得到稀土复合溶胶；该复合溶胶经过热空气喷雾造粒，得到干凝胶颗粒；该干凝胶颗粒在充满还原气氛的微波炉内灼烧，得到红色长余辉荧光粉材料。
3.按照权利要求2所述的红色长余辉荧光粉材料的制备方法，其特征在于所说的纳米拟薄水铝石以AlOOH相计，大小为40nm-80nm，纯度95％-97％，溶胶的固液比为拟薄水铝石∶水＝5～15％∶95～85％，用硝酸调整酸度至pH＝1-6范围。
4.按照权利要求2所述的红色长余辉荧光粉材料的制备方法，其特征在于所说的稀土复合溶胶采用热空气喷雾造粒，加热空气温度110℃～150℃，干燥空气量80～120m3/h，物料流2～4L/h，得到干凝胶颗粒。
5.按照权利要求2或4所述的红色长余辉荧光粉材料的制备方法，其特征在于所说的干凝胶颗粒在充满还原气氛的微波炉内灼烧，微波炉功率：1200瓦，输出功率在10-80％范围内可调，时间：10-60分钟。
6.按照权利要求5所述的红色长余辉荧光粉材料的制备方法，其特征在于所说的还原气氛由活性碳粒产生。
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