碳酸鈣基紅色螢光材料及其製備方法
2023-05-13 09:41:01
專利名稱：碳酸鈣基紅色螢光材料及其製備方法
技術領域：
本發明為一種碳酸鈣基紅色螢光材料及採用低溫固相法對其製備的方法。
背景技術：
螢光材料分為無機螢光和有機螢光材料兩大類。儘管無機螢光材料通過十餘年的研究和應用，已在硫化鋅系和鋁酸鹽系螢光材料方面取得了巨大的進展，特別是在綠色和藍色螢光材料的製備工藝方面已逐漸趨向成熟，但紅色螢光材料的研究進展較慢。分析國內外的相關研究報導，可按發光機制和激活劑的不同將紅色螢光材料分為三大類。一類是稀土元素激活的鹼土鈦酸鹽，在波光為365nm的紫外光激發下，可在614nm附近出現發射峰，有較強的發光亮度，性能穩定，但餘輝時間短。另一類是稀土元素激活的鹼土硫化物，目前製備的這類長餘輝磷光粉激發譜很寬，在寬帶激發源的激發下發光效率較高，它的發射峰值可在620nm至670nm出現，餘輝時間從30min至3h，但其在空氣中易氧化變質，比如紅色螢光材料CaS:Eu的穩定性較差，必須進行工藝處理才能應用。第三類是稀土元素激活的鹼土氧化物，其激發光源是波長為245nm的紫外光，在594nm和616nm處出現雙峰，螢光發光亮度好，不易變質褪色，有較高的穩定性，餘輝時間可達2h。比如，中興大學的嶽小潘等發表於《Materials kesearchbulletin》38(2003)1537-1544P的Ca(NO3)2和NH4HCO3為原料在室溫下使用共沉澱法合成的CaCO3:Eu紅色螢光材料。但是該發明使用共沉澱法，工藝複雜，不適合工業化生產。
發明內容
本發明的目的在於克服上述現有技術的不足，提供一種成本低廉，工藝簡單，發光亮度強的碳酸鈣基紅色螢光材料及其製備的方法。本發明的解決方案是一種碳酸鈣基紅色螢光材料，其特徵在於主要原料按以下配比摻雜元素銪和鋰為碳酸鈣的1-10％摩爾，摻雜元素銪和鋰的摩爾比值為1-10。
其製備方法是按上述配比將原料混合均勻，將純度為40-70％的乙醇溶液加入到混合原料中研磨均勻；將研磨原料置於紅外乾燥箱中乾燥，將乾燥好的原料置於箱式電阻爐中於600-800℃煅燒2-4小時。
本發明的碳酸鈣基紅色螢光材料和它的製備方法中含有元素銪的化合物為氧化銪，含有元素鋰的化合物為乙酸鋰。
本發明的機理是在CaCO3中摻雜稀土元素銪作為激活劑、鹼金屬元素鋰作為助活劑，銪通過鋰的敏化作用進入CaO晶格中，實現他們之間的能量傳遞，可增強其發光性能。摻雜元素Eu3+有兩條紅色光的譜線，即618nm和593nm，而且Li+離子的半徑特別小，容易進入到CaCO3晶格中去，增加Eu3+在CaCO3中的溶解性。因此，在其中引入鹼金屬元素鋰，既增強了紅色螢光材料的發光性能，又降低了昂貴稀土元素銪的使用量。以廉價的石灰石作為基材，且低溫固相法的製備工藝簡單，將大大降低了產品成本。
本發明與現有技術相比的優點a、以廉價的碳酸鈣為基料，大大節省了成本；b、產品的製備中，不需要在高溫下把CaCO3分解為CaO，其固相法溫度為600-800℃，比一般高溫固相法低500℃，大大節省了能源；c、使用非稀土金屬元素鋰作為助活劑，增強了紅色螢光材料的發光性能，又降低了昂貴稀土元素銪的使用量，大大降低了產品成本；d、採用稀土激活離子Eu3+，無需在特別條件下製備Eu2+，簡化了工藝條件。
圖1為本發明實施例產品測試得到的發射光譜圖實現方式本發明可結合實施例進一步說明實施例準確稱量1g Eu2O3，按原料配比總摻雜元素銪和鋰為碳酸鈣的2％摩爾，摻雜元素銪和鋰的摩爾比值為2，其中含鋰的化合物為LiOH.H2O。在配比好的原料混合物中加入純度為50％的乙醇溶液，於研缽中研磨，混合均勻；將混合好的原料置於紅外乾燥箱中於100℃乾燥兩小時；將乾燥好的原料分為三份，分別置於箱式電阻爐中於600℃、700℃、800℃煅燒，保溫4h，自然冷卻至室溫得白色粉末產品。將上述三種產品用分光光度計測試，在激發光譜245nm，其發射光譜在595nm處都有較強的發射峰，如圖1所示。
權利要求
1.一種碳酸鈣基紅色螢光材料，其特徵在於主要原料按以下配比摻雜元素銪和鋰為碳酸鈣的1-10％摩爾，摻雜元素銪和鋰的摩爾比值為1-10。
2.根據權利要求1所述的碳酸鈣基紅色螢光材料，其特徵在於含有銪元素的化合物為氧化銪，含有鋰元素的化合物為乙酸鋰。
3.一種如權利要求1所述的碳酸鈣基紅色螢光材料的製備方法，其特徵在於按以下步驟進行a、將配比好的原料混合均勻，以純度為40-70％的乙醇溶液為溶劑加入到混合原料中研磨均勻；b、將研磨原料置於紅外乾燥箱中於80-120℃乾燥；c、將乾燥好的原料置於箱式電阻爐中於600-800℃煅燒2-4小時。
4.根據權利要求3所述的碳酸鈣基紅色螢光材料的製備方法，其特徵在於含有銪元素的化合物為氧化銪，含有鋰元素的化合物為乙酸鋰。
全文摘要
本發明為一種碳酸鈣基紅色螢光材料及其製備的方法，這種材料以碳酸鈣作為基料，在碳酸鈣中摻雜稀土金屬銪離子和鹼金屬鋰離子，通過低溫固相法製備。本發明不需要在高溫下把CaCO
文檔編號C09K11/78GK1840609SQ20051002065
公開日2006年10月4日 申請日期2005年3月29日 優先權日2005年3月29日
發明者盧忠遠, 康明, 孫蓉 申請人:康明