專利名稱：硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法及其制備的硅酸鹽發(fā)光材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法及其制備的硅酸鹽發(fā)光材料。
背景技術(shù)：
20世紀60年代，Ken Shoulder提出了基于場發(fā)射陰極陣列(FEAs)的電子束微型裝置。與傳統(tǒng)的陰極射線管(CRT)相比，場發(fā)射器件在亮度、視角、響應(yīng)時間、工作溫度范圍、能耗等方面均具有潛在的優(yōu)勢。熒光粉的性能是制約場發(fā)射器件性能的關(guān)鍵因素之一。目前用于場發(fā)射器件的熒光材料中，氧化物系列熒光粉具有穩(wěn)定性能好的特點，但是，現(xiàn)有技術(shù)中氧化物系列熒光粉的制備方法無法制備得到發(fā)光效率高的氧化物系列熒光粉，限制了氧化物系列熒光粉在照明和顯示領(lǐng)域的應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法，其制備的硅酸鹽發(fā)光材料發(fā)光效率高。本發(fā)明進一步要解決的技術(shù)問題在于，還提供一種發(fā)光效率高的硅酸鹽發(fā)光材料。為了達成上述目的，依據(jù)本發(fā)明，提供一種硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法，包括以下步驟①以含Ln化合物、含Tb化合物和經(jīng)過預(yù)處理的硅氣凝膠為原料，按照 (LrvxTbx)2SiO5中各元素的摩爾比例并使硅氣凝膠按摩爾比例過量0 15%稱取各原料， 混合形成混合料，其中，Ln為Y、Gd、La、Lu中的至少一種，χ的取值范圍為0 < χ彡0. 2 ；②將步驟①的混合料在還原氣氛下燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1300 1600°C，燒結(jié)時間為 1 他；③將步驟②的燒結(jié)產(chǎn)物冷卻至室溫，即得到硅酸鹽發(fā)光材料。在本發(fā)明所述的硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法中，所述χ的取值范圍優(yōu)選為 0. 002 ^ X ^ 0. 15。在本發(fā)明所述的硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法中，優(yōu)選地，稱取原料時，使硅氣凝膠按摩爾比例過量3 10%。在本發(fā)明所述的硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法中，優(yōu)選地，所述含Ln化合物優(yōu)選為 Ln的氧化物、硝酸鹽、碳酸鹽、草酸鹽中的一種。在本發(fā)明所述的硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法中，優(yōu)選地，所述含Tb化合物優(yōu)選為 Tb的氧化物、硝酸鹽、碳酸鹽、草酸鹽中的一種。在本發(fā)明所述的硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法中，優(yōu)選地，所述步驟②中，還原氣氛為以氮氣和氫氣的混合氣體、氫氣或一氧化碳氣體形成的氣氛。
在本發(fā)明所述的硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法中，所述步驟②中燒結(jié)溫度優(yōu)選為 1400 1500°C。在本發(fā)明所述的硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法中，所述步驟②中燒結(jié)時間優(yōu)選為 3 6h0在本發(fā)明所述的硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法中，所述硅氣凝膠的預(yù)處理為將硅氣凝膠溶解于乙醇，于50 75°C攪拌0. 5 3h，接著超聲振蕩5 15min，然后于60 80°C干燥并研磨均勻，最后在600 1300°C預(yù)煅燒0. 5 4h，冷卻至室溫。為了達成上述目的，依據(jù)本發(fā)明，還提供一種硅酸鹽發(fā)光材料，是采用上述硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法制備得到的(LrvxTbx)2SiO5硅酸鹽發(fā)光材料，其中，Ln為Y、Gd、La、Lu 中的至少一種，χ的取值范圍為0 < χ彡0. 2。本發(fā)明的硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法，工藝簡單、成本低廉，采用了硅氣凝膠(化學組成為SiO2)作為硅原料，得到的硅酸鹽發(fā)光材料不僅穩(wěn)定性好，而且，發(fā)光效率得到了很大提高，發(fā)光性能優(yōu)異，可以廣泛用于發(fā)光材料的制造。本發(fā)明的硅酸鹽發(fā)光材料摻雜了 Tb3+等稀土金屬離子，具有穩(wěn)定性好、發(fā)光效率高的特點，在陰極射線激發(fā)下可發(fā)射出藍光、綠光等。
下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步說明，附圖中圖1是本發(fā)明實施例2制備的(Ya9Tbtl. ^2SiO5硅酸鹽發(fā)光材料與現(xiàn)有商業(yè)銷售的綠色熒光粉a2sio5:Tb)在陰極射線激發(fā)下的發(fā)光光譜對比圖；圖2是本發(fā)明實施例6制備的(Ya96Tbatl4)2SiO5硅酸鹽發(fā)光材料在陰極射線激發(fā)下的發(fā)光光譜圖。上述發(fā)光光譜圖是采用島津RF-5301PC光譜儀在電子束加速電壓為1. 5KV的陰極射線激發(fā)下掃描分析得出。
具體實施例方式為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明進行進一步的詳細說明。以下實施例中所用原料均為市售常見商品，純度為分析純。為了方便應(yīng)用，可進一步將得到的硅酸鹽發(fā)光材料研磨成粉末。實施例1高溫固相法制備(Ya99JbatlC12)2SiO5硅酸鹽發(fā)光材料硅氣凝膠的預(yù)處理稱取硅氣凝膠0. 3g，溶解到IOmL乙醇溶液中，在50°C下攪拌 3h，然后超聲振蕩5min，再在70°C干燥并將干燥后的樣品研磨均勻，在600°C下預(yù)煅燒4h， 冷卻至室溫。硅酸鹽發(fā)光材料的制備稱取I (CO3)3 1. 4285g,Tb2 (CO3)3 0. 0040g和預(yù)處理后的硅氣凝膠0. M76g (過量3% )并混合均勻，將混合原料在由體積比為95 5的隊和H2混合氣體形成的還原氣氛下于1300°C保溫燒結(jié)他，然后冷卻至室溫，即得到可發(fā)射出藍光的 (Ya 998Tbatltl2)2SiO5硅酸鹽發(fā)光材料。實施例2高溫固相法制備(Ya9JbaJ2SiO5硅酸鹽發(fā)光材料
硅氣凝膠的預(yù)處理稱取硅氣凝膠0. 4g，溶解到20mL乙醇溶液中，在60°C下攪拌池，然后超聲振蕩lOmin，再在70°C干燥并將干燥后的樣品研磨均勻，在800°C下預(yù)煅燒2h，
冷卻至室溫。硅酸鹽發(fā)光材料的制備稱取IO3 0. 8582g、Tb4O7 0. 0749g和預(yù)處理后的硅氣凝膠0. 2525g (過量5 % )并混合均勻，將混合原料在由體積比為95 5的隊和吐混合氣體形成的還原氣氛下于1450°C保溫燒結(jié)4h，然后冷卻至室溫，即得到可發(fā)射出綠光的 (Ya9JbaJ2SiO5硅酸鹽發(fā)光材料。圖1是本發(fā)明實施例2制備的(Ya95Tbatl5)2SiO5硅酸鹽發(fā)光材料與現(xiàn)有商業(yè)銷售的綠色熒光粉a2Si05:Tb)在陰極射線激發(fā)下的發(fā)光光譜對比圖。如圖1所示，10是指本實施例制備的(Ya95Tbatl5)2SiO5硅酸鹽發(fā)光材料在陰極射線激發(fā)下的發(fā)光光譜，11是指現(xiàn)有商業(yè)銷售的綠色熒光粉(Y2SiO5 = Tb)在陰極射線激發(fā)下的發(fā)光光譜，可以看出，與現(xiàn)有商業(yè)銷售的綠色熒光粉相比，本實施例的硅酸鹽發(fā)光材料在M4nm處有較強的發(fā)射峰，并在藍光位置還有較強的發(fā)射峰。本實施例制備得到的發(fā)光材料的發(fā)光光譜積分面積(6902)是現(xiàn)有商業(yè)銷售綠色熒光粉的發(fā)光光譜積分面積G126)的1.67倍，與之相比，本實施例的硅酸鹽發(fā)光材料具有穩(wěn)定性好、發(fā)光效率高的特點。實施例3高溫固相法制備(Gda 995Tbatltl5)2SiO5硅酸鹽發(fā)光材料硅氣凝膠的預(yù)處理稱取硅氣凝膠1. Og,溶解到30mL乙醇溶液中，在70°C下攪拌 0. 5h，然后超聲振蕩8min，再在60°C干燥并將干燥后的樣品研磨均勻，在1000°C下預(yù)煅燒
0.5h，冷卻至室溫。硅酸鹽發(fā)光材料的制備稱取Gd (NO3)3 2. 7323g、Tb (NO3)3 0. 0138g和預(yù)處理后的硅氣凝膠O.M04g(不過量)并混合均勻，將混合原料在由體積比為95 5的隊和!12混合氣體形成的還原氣氛下于1600°C保溫燒結(jié)lh，然后冷卻至室溫，即得到可發(fā)射出藍白光的 (Gda 995Tbatltl5)2SiO5 硅酸鹽發(fā)光材料。實施例4高溫固相法制備(Ya 975TVci25)2SiO5硅酸鹽發(fā)光材料硅氣凝膠的預(yù)處理稱取硅氣凝膠0. 28g溶解到15mL乙醇溶液中，在60°C下攪拌 2h,然后超聲振蕩lOmin，再在70°C干燥并將干燥后的樣品研磨均勻，在900°C下預(yù)煅燒2h， 冷卻至室溫。硅酸鹽發(fā)光材料的制備稱取IO3 0. 8807g、Tb4O7 0. 0374g和預(yù)處理后的硅氣凝膠0. 2524g (過量5 % )并混合均勻，將混合原料在由體積比為95 5的隊和吐混合氣體形成的還原氣氛下于1450°C保溫燒結(jié)4h，然后冷卻至室溫，即得到可發(fā)射出偏白光的 (Ya 975Tbatl25)2SiO5硅酸鹽發(fā)光材料。實施例5高溫固相法制備(Lutl85Tbai5)2SiO5硅酸鹽發(fā)光材料硅氣凝膠的預(yù)處理稱取硅氣凝膠0. 35g溶解到25mL乙醇溶液中，在65°C下攪拌
1.證，然后超聲振蕩15min，再在80°C干燥并將干燥后的樣品研磨均勻，在1000°C下預(yù)煅燒 2h，冷卻至室溫。硅酸鹽發(fā)光材料的制備稱取Lu2 (C2O4) 3 2. 0875g、Tb2 (CO3) 3 0. 2987g和預(yù)處理后的硅氣凝膠0. 2644g (過量10% )并混合均勻，將混合原料在由體積比為95 5的隊和H2 混合氣體形成的還原氣氛下于1400°C保溫燒結(jié)6h，然后冷卻至室溫，即得到可發(fā)射出綠光的(Lutl85Tbai5)2SiO5硅酸鹽發(fā)光材料。
實施例6高溫固相法制備(Ya96iTbatl4)2SiO5硅酸鹽發(fā)光材料硅氣凝膠的預(yù)處理稱取硅氣凝膠0. 3g溶解到20mL乙醇溶液中，在60°C下攪拌 2h,然后超聲振蕩lOmin，再在70°C干燥并將干燥后的樣品研磨均勻，在800°C下預(yù)煅燒2h，
冷卻至室溫。硅酸鹽發(fā)光材料的制備稱取IO3 0. 8676g、Tb4O7 0. 0598g和預(yù)處理后的硅氣凝膠0. 2525g (過量5 % )并混合均勻，將混合原料在由體積比為95 5的隊和吐混合氣體形成的還原氣氛下于1450°C保溫燒結(jié)4h，然后冷卻至室溫，即得到可發(fā)射出綠光的 (Yo.96Tb0.04)2Si05硅酸鹽發(fā)光材料。圖2是本發(fā)明實施例6制備的(Ya96Tbatl4)2SiO5硅酸鹽發(fā)光材料在陰極射線激發(fā)下的發(fā)光光譜圖。如圖2所示，本實施例制備的硅酸鹽發(fā)光材料發(fā)光效率高，具有優(yōu)良的發(fā)光性能。實施例7高溫固相法制備(IAl8Tba2)2SiO5硅酸鹽發(fā)光材料硅氣凝膠的預(yù)處理稱取硅氣凝膠0. 4g溶解到15mL乙醇溶液中，在60°C下攪拌 1.5h，然后超聲振蕩12min，再在65°C干燥并將干燥后的樣品研磨均勻，在800°C下預(yù)煅燒 2h，冷卻至室溫。硅酸鹽發(fā)光材料的制備稱取L (C2O4) 3 1. 734g、Tb2 (C2O4) 3 0. 4655g和預(yù)處理后的硅氣凝膠0. 2764g (過量15 % )并混合均勻，將混合原料在由體積比為95 5的N2和H2 混合氣體形成的還原氣氛下于1500°C保溫燒結(jié)4h，然后冷卻至室溫，即得到可發(fā)射出綠光的(IAl8Tba2)2SiO5硅酸鹽發(fā)光材料。實施例8高溫固相法制備(Gda 995Tbatltl5)2SiO5硅酸鹽發(fā)光材料硅氣凝膠的預(yù)處理稱取硅氣凝膠1. Og，溶解到30mL乙醇溶液中，在75°C下攪拌 0. 5h，然后超聲振蕩5min，再在60°C干燥并將干燥后的樣品研磨均勻，在1300°C下預(yù)煅燒
0.5h，冷卻至室溫。硅酸鹽發(fā)光材料的制備稱取Gd (NO3)3 2. 7323g、Tb (NO3)3 0. 0138g和預(yù)處理后的硅氣凝膠0. 2596g(過量8% )并混合均勻，將混合原料在由H2形成的還原氣氛下于1600°C 保溫燒結(jié)lh，然后冷卻至室溫，即得到可發(fā)射出藍白光的(Gda 995Tbatltl5)2SiO5硅酸鹽發(fā)光材料。實施例9高溫固相法制備(Lutl85Tbai5)2SiO5硅酸鹽發(fā)光材料硅氣凝膠的預(yù)處理稱取硅氣凝膠0. 35g溶解到25mL乙醇溶液中，在65°C下攪拌
1.證，然后超聲振蕩15min，再在80°C干燥并將干燥后的樣品研磨均勻，在1000°C下預(yù)煅燒 2h，冷卻至室溫。硅酸鹽發(fā)光材料的制備稱取Lu2 (C2O4) 3 2. 0875g、Tb2 (CO3) 3 0. 2987g和預(yù)處理后的硅氣凝膠0. 2523g (過量5% )并混合均勻，將混合原料在由CO氣體形成的還原氣氛下于1400°C保溫燒結(jié)乩，然后冷卻至室溫，即得到可發(fā)射出綠光的(Lua85Tbai5)2SiO5硅酸鹽發(fā)光材料。實施例10高溫固相法制備(Gda97LEiaci25Tbacici5)2SiO5硅酸鹽發(fā)光材料硅氣凝膠的預(yù)處理稱取硅氣凝膠1. Og,溶解到30mL乙醇溶液中，在75°C下攪拌 0. 5h，然后超聲振蕩5min，再在60°C干燥并將干燥后的樣品研磨均勻，在1300°C下預(yù)煅燒 0. 5h，冷卻至室溫。
硅酸鹽發(fā)光材料的制備稱取Gd (NO3) 3 2. 6637g、La (NO3) 3 0. 0650g、Tb (NO3) 3
0.0138g和預(yù)處理后的硅氣凝膠0.25Mg(過量5%)并混合均勻，將混合原料在由H2 形成的還原氣氛下于1600°C保溫燒結(jié)lh，然后冷卻至室溫，即得到可發(fā)射出偏白光的 (Gd0.97La0.025Tb0.005) 2Si05 硅酸鹽發(fā)光材料。實施例11高溫固相法制備(Ya8tlLuatl5Tbai5)2SiO5硅酸鹽發(fā)光材料硅氣凝膠的預(yù)處理稱取硅氣凝膠0. 35g溶解到25mL乙醇溶液中，在65°C下攪拌
1.證，然后超聲振蕩15min，再在80°C干燥并將干燥后的樣品研磨均勻，在1000°C下預(yù)煅燒 2h，冷卻至室溫。硅酸鹽發(fā)光材料的制備稱取I(C2O4)3 1.4140g、Lu2(C2O4)3 0. 1228g、Tb2 (CO3) 3 0J987g和預(yù)處理后的硅氣凝膠0.2548g(過量6% )并混合均勻，將混合原料在由CO 氣體形成的還原氣氛下于1400°C保溫燒結(jié)他，然后冷卻至室溫，即得到可發(fā)射出綠光的 (Y0.80Lu0.Q5TbQ. 15) 2Si05 硅酸鹽發(fā)光材料。以上所述僅為本發(fā)明的具有代表性的實施例，不以任何方式限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換或改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟①以含Ln化合物、含Tb化合物和經(jīng)過預(yù)處理的硅氣凝膠為原料，按照(LrvxTbx)2SiO5 中各元素的摩爾比例并使硅氣凝膠按硅元素的摩爾比例過量0 15%稱取各原料，混合形成混合料，其中，Ln為Y、Gd、La、Lu中的至少一種，χ的取值范圍為0 < χ彡0. 2 ；②將步驟①的混合料在還原氣氛下燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1300 1600°C，燒結(jié)時間為1 8h ；③將步驟②的燒結(jié)產(chǎn)物冷卻至室溫，即得到硅酸鹽發(fā)光材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，所述χ的取值范圍為 0. 002 彡 χ 彡 0. 15。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的硅酸發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，所述步驟①中使硅氣凝膠按硅元素的摩爾比例過量3 10%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3任一項所述的硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，所述含 Ln化合物為Ln的氧化物、硝酸鹽、碳酸鹽、草酸鹽中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 3任一項所述的硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，所述含 Tb化合物為Tb的氧化物、硝酸鹽、碳酸鹽、草酸鹽中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1 3任一項所述的硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，所述硅氣凝膠的預(yù)處理為將硅氣凝膠溶解于乙醇，于50 75°C攪拌0. 5 池，接著超聲振蕩 5 15min，然后于60 80°C干燥并研磨均勻，最后在600 1300°C預(yù)煅燒0. 5 4h，冷卻至室溫。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 3任一項所述的硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，所述還原氣氛為以氮氣和氫氣的混合氣體、氫氣或一氧化碳氣體形成的氣氛。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 3任一項所述的硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，所述步驟②中燒結(jié)溫度為1400 1500°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 3任一項所述的硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，所述步驟②中燒結(jié)時間為3 他。
10.一種硅酸鹽發(fā)光材料，其特征在于，是采用權(quán)利要求1 9任一所述的硅酸鹽的制備方法制備得到的(LrvxTbx)2SiO5硅酸鹽發(fā)光材料，其中，Ln為Y、Gd、La、Lu中的至少一種， χ的取值范圍為0< χ彡0.2。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法及其制備的硅酸鹽發(fā)光材料，制備方法為按照化學式(Ln1-xTbx)2SiO5中的各元素的摩爾比例稱取各原料，然后在還原氣氛下于1300～1600℃燒結(jié)1～8h，冷卻至室溫，即得到(Ln1-xTbx)2SiO5硅酸鹽發(fā)光材料，其中，Ln為Y、Gd、La、Lu中的至少一種，x的取值范圍為0＜x≤0.2。本發(fā)明制備方法工藝簡單、成本低廉，得到的硅酸鹽發(fā)光材料穩(wěn)定性好、發(fā)光效率高，具有優(yōu)異的發(fā)光性能。
文檔編號C09K11/79GK102191053SQ20101011624
公開日2011年9月21日 申請日期2010年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月1日
發(fā)明者周明杰, 時朝璞, 馬文波 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司