一种单组分高效白光荧光粉及其制备方法

摘要

本发明公开了一种单组份高亮度白光荧光粉及其制备方法，该荧光粉由单一组分的氯钨酸稀土组成，组成元素为包括钇、铕、钆、钪在内的三价稀土、钨、氧、氯，在紫外光激发下，该荧光粉发射出强烈白光，激发带波长为254nm，发射主峰带宽在350～650nm。其制备要点在于将稀土盐酸盐溶液与钨酸盐溶液按照一定配比混合；调节混合溶液的pH值至生成氯钨酸稀土凝胶；搅拌，蒸干，研细，煅烧，取出洗涤除去杂质离子并干燥即可得到产品。与现有技术相比，本发明制备简单，省时，节能，所得荧光粉荧光效率高，激发能量低，而且发射带大大加宽、发光强度高、化学与光学性能稳定；此外本发明原材料价廉易得，生产过程基本上没有三废。

权利要求

1.一种单组份高亮度白光荧光粉的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

1)将三价稀土盐酸盐溶液与钨酸盐溶液混合，其中，稀土元素与钨元素的摩尔比为

2～10∶1；所述的三价稀土选自钇、铕、钆、钪；

2)调节上述混合溶液的pH值至2～5，生成透明的白色氯钨酸稀土凝胶；

3)将氯钨酸稀土凝胶搅拌60～180分钟，蒸干得均匀的透明凝胶；

4)将所得凝胶研细，在200～500℃的还原气氛中煅烧4-6小时，取出洗涤除去杂质离子并干燥。

2.根据权利要求1所述的单组份高亮度白光荧光粉的制备方法，其特征在于，步骤1)三价稀土盐酸盐溶液制备方法为将一定量的三价稀土氧化物溶于盐酸中，或直接采用三价稀土盐酸盐为原料溶于水中。

3.根据权利要求1所述的单组份高亮度白光荧光粉的制备方法，其特征在于，步骤4)中煅烧过程在氢气或碳热还原气氛下进行。

4.根据权利要求2所述的单组份高亮度白光荧光粉的制备方法，其特征在于，所述三价稀土氧化物包括Y2O3、Eu2O3、Gd2O3、Sc2O3，所述三价稀土盐酸盐包括YCl3、EuCl3、GdCl3、ScCl3。

5.根据权利要求1所述的单组份高亮度白光荧光粉的制备方法，其特征在于，所述钨酸盐溶液的钨源包括钨酸钠、钨酸钾、钨酸铵、黄钨酸或三氧化钨。

6.根据权利要求1-4所述的方法制备的单组份高亮度白光荧光粉，其特征在于，由单一组分的氯钨酸稀土组成，组成元素为包括钇、铕、钆、钪在内的三价稀土、钨、氧、氯，在紫外光激发下，该荧光粉发射出强烈白光，激发带波长为254nm，发射主峰在350～650nm。

说明书

一种单组分高效白光荧光粉及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及稀土荧光材料领域，具体涉及一种单组分高效白光荧光粉及其制备方法。

背景技术

[0002] 白色荧光体通常由不同比例的红、蓝、黄三基色荧光体调制而成。由于基色荧光体价格昂贵，调制技术要求较高，调制过程繁琐，多种荧光体掺合后，化学成分复杂，会影响白光荧光体总体发光性能。

发明内容

[0003] 针对上述现有技术的不足，本发明提出一种单组分高效白光荧光粉及其制备方法，采用软化学法制备纯度高、粒径微细的稀土纳米白色荧光粉，方法简便。

[0004] 本发明的目的通过如下技术方案实现：

[0005] 一种单组份高亮度白光荧光粉的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：

[0006] 1)将三价稀土盐酸盐溶液与钨酸盐溶液混合，其中，稀土元素与钨元素的摩尔比为2～10∶1，所述的三价稀土选择钇、铕、钆、钪；

[0007] 2)调节上述混合溶液的pH值至3～5，生成透明的白色氯钨酸稀土凝胶；

[0008] 3)将氯钨酸稀土凝胶搅拌60～180分钟，蒸干得均匀的透明凝胶；

[0009] 4)将步骤3)所得凝胶研细，在200～500℃的还原气氛中煅烧4-6小时，取出洗涤除去杂质离子并干燥。

[0010] 步骤1)三价稀土盐酸盐溶液制备方法为将一定量的三价稀土氧化物溶于盐酸中，或直接采用三价稀土盐酸盐为原料溶于水中，得到澄清透明溶液；钨酸盐为钨酸钠、钨酸钾、钨酸铵，或者将黄钨酸或三氧化钨溶解于碱制备而成。

[0011] 步骤4)中所述的还原气氛为氢气或碳热还原气氛。

[0012] 所述钨酸盐溶液的钨源包括纯度为分析纯的钨酸钠、钨酸钾、钨酸铵、黄钨酸或三氧化钨。

[0013] 上述方案中，所述三价稀土氧化物包括Y2O3、Eu2O3、Gd2O3、Sc2O3，所述三价稀土盐酸盐包括YCl3、EuCl3、GdCl3、ScCl3。

[0014] 通过上述方案制得的一系列稀土氯钨酸盐荧光粉均具有以下特征：由单一组分的氯钨酸稀土组成，组成元素为包括钇、铕、钆、钪在内的三价稀土、钨、氧、氯；在紫外光激发下，该荧光粉发射出强烈白光，激发带波长为254nm，发射主峰在350～650nm。

[0015] 与现有技术相比，本发明不需要任何价格掺杂，一次完成合成，煅烧温度较低，降低了能耗，制备时间短，提高了制备效率；所制得的荧光粉荧光效率高，激发能量低，而且发射带大大加宽、发光强度高、化学与光学性能稳定；此外本发明原材料价廉易得，生产过程基本上没有三废。

[0016] 本发明的产品可用于彩电显像管、计算机显示器、节能灯、PDP等离子显示屏以及最新发展的场发射平板显示器(FEP)；掺杂微量适当的稀土离子后，可呈现不同色调的发光，并可提高稀土离子的发光强度。

附图说明

[0017] 图1是本发明实施例1制得的产品在254nm激发的发射光谱图与发射亮度照片。

[0018] 图2是本发明实施例1制得的产品的X射线衍射光谱。

[0019] 图3是本发明实施例1制得的产品的EDS成分分析图。

[0020] 图4是本发明实施例1制得的产品的红外吸收光谱分析。

[0021] 图5是本发明实施例1制得的产品的差热-热重(TG-DTA)分析。

[0022] 图6是本发明实施例1制得的产品在350和470nm监控下的荧光寿命曲线。

具体实施方式

[0023] 下面结合具体实施方式进一步阐述本发明的技术要点。

[0024] 实施例1

[0025] 首先，将2.25mol的Y2O3在磁力搅拌下溶于1.0L 6mol/L的盐酸中，得到澄清透明的YCl3溶液；

[0026] 第二步，将分析纯钨酸钠0.5mol钨酸钠溶于1.0L的水中，并加入到上述YCl3溶液中；

[0027] 第三步，使用盐酸调节上述混合溶液的pH值至4，生成透明的白色氯钨酸钇凝胶；

[0028] 最后，将上述氯钨酸钇凝胶通过磁力搅拌120分钟，水浴蒸干得均匀的透明凝胶，然后转入马弗炉在碳热还原气氛中，450℃温度下煅烧4小时，取出洗涤除去氯化钠等杂质、干燥、磨细即可得到产品。

[0029] 产品的组成、结构和荧光性能见图1-6。

[0030] 图1所示为本实施例1所得产品的发射光谱，该图显示该荧光粉有很宽的发射谱带，窗口中的荧光照片显示，在254nm激发下本实施例所得产品发出耀眼白光，发射亮度明显大于在空气气氛下所制得的产品的发射亮度。

[0031] 图2X射线衍射光谱显示该产品为结晶程度较差的单一组分凝胶材料，基本对应JCPDS标准卡片26-1000。

[0032] 图3EDS光谱显示该产品由氯、钨、钇、氧四种元素组成。

[0033] 图4红外光谱显示该产品具有类似于多钨酸盐的结构。

[0034] 图5TG-DTA分析显示该产品结构中含有20％以上的水分。

[0035] 图6显示该氯钨酸钇凝胶荧光粉的荧光寿命曲线。

[0036] 实施例2

[0037] 首先，将2.5mol的Eu2O3在磁力搅拌下溶于1.0L 6mol/L的盐酸中，得到澄清透明的EuCl3溶液；

[0038] 第二步，将分析纯钨酸钠0.5mol溶于1.0L的水中，并将该钨酸钠溶液加入到上述1.0L的EuCl3溶液中；

[0039] 第三步，使用盐酸调节上述混合溶液的pH值至2，生成透明的白色氯钨酸铕凝胶；

[0040] 最后，将上述氯钨酸铕凝胶通过磁力搅拌180分钟，水浴蒸干得均匀的透明凝胶，然后转入马弗炉在碳热还原气氛中，400℃温度下煅烧6小时，取出洗涤、干燥、磨细即可得到产品。

[0041] 该样品显示与氯钨酸钇荧光粉相同的发光特性。

[0042] 实施例3

[0043] 首先，将2mol的Gd2O3在磁力搅拌下溶于1.0L 6mol/L的盐酸中，得到澄清透明GdCl3溶液；

[0044] 第二步，将分析纯钨酸钠1mol，配制成2L的钨酸钠溶液，加入到1.0L的上述GdCl3溶液中；

[0045] 第三步，使用盐酸调节上述混合溶液的pH值至3，生成透明的白色氯钨酸钆凝胶；

[0046] 最后，将上述氯钨酸钆凝胶通过磁力搅拌180分钟，水浴蒸干得均匀的透明凝胶，然后转入马弗炉在碳热还原气氛中，500℃温度下煅烧6小时，取出洗涤、干燥、磨细即可得到产品。

[0047] EDS成分分析显示该产品由氯、钨、钆、氧四种元素组成。红外吸收光谱显示具有类似于多钨酸盐的结构。该样品显示与氯钨酸钇荧光粉相同的发光特性。

[0048] 实施例4

[0049] 首先，将0.8mol的Sc2O3在磁力搅拌下溶于1.0L 6mol/L的盐酸中，得到澄清透明ScCl3溶液；

[0050] 第二步，使用分析纯钨酸钠0.1mol，配制成1.0L的钨酸钠水溶液，加入到上述1.0L的ScCl3溶液中；

[0051] 第三步，使用盐酸调节上述混合溶液的pH值至5，生成透明的白色氯钨酸钪凝胶；

[0052] 最后，将上述氯钨酸钪凝胶通过磁力搅拌180分钟，水浴蒸干得均匀的透明凝胶，然后转入马弗炉在碳热还原气氛中，500℃温度下煅烧6小时，取出洗涤、干燥、磨细即可得到产品。

[0053] EDS成分分析显示该产品由氯、钨、钪、氧四种元素组成。红外吸收光谱显示具有类似于多钨酸盐的结构。该样品显示与氯钨酸钇荧光粉相同的发光特性。

[0054] 实施例5

[0055] 将实施例1第二步中的钨酸钠改为三氧化钨0.5mol，用1.0L 2mol/L的NaOH将三氧化钨溶解，其余所有条件不变。结果同实施例1。

[0056] 实施例6

[0057] 将实施例1第二步中的钨酸钠改为黄钨酸0.5mol，用1.0L 2mol/L的NaOH将黄钨酸溶解，其余所有条件不变。结果同实施例1。

[0058] 实施例7

[0059] 将实施例1第一步中的将2.25mol的Y2O3改为4.5mol的YCl3在磁力搅拌下溶于1.0L的去离子水中，得到澄清透明的YCl3溶液；其余所有条件不变。结果同实施例1。