专利名称：一种新型红色荧光材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种新型高效红色荧光材料及其制备方法，属于发光材料技术领域。
背景技术：
自1964年美国用YVO4:Eu作红色荧光粉的彩色电视机问世以来，稀土掺杂红色荧光材料得到了迅猛发展，特别是Eu3+掺杂形成的发光材料已广泛应用于光致发光、阴极射线发光以及X射线发光等各种彩色显示和照明领域，如投影电视(PTV)、阴极射线管(CRT)、平板显示(FPD)、等离子显示(PDP)、场致发射(FED)以及固态照明(SSL)等方面，与人们的日常生活及工农业生产密切相关。
近几年，三基色稀土掺杂荧光材料在新一代彩色电视和第四代照明光源白光LED中的应用显示了其庞大的市场前景和商业价值，引起了国内外学者的极大关注。彩色电视与白光LED均是利用了红、绿、蓝三种基色荧光粉在外场作用下发出不同强度的三色光搭配的原理。不仅要求三种荧光粉具有流明效率大、颜色饱和的特性，还要求组合后的光线显色指数高、色温低、亮度匹配，能够最大限度地满足商业显示和照明领域的需要。目前，蓝基色和绿基色的荧光粉已基本达到要求，但红色荧光粉由于自身转换效率低、亮度不高、色纯度差等缺陷导致的混合光显色性差、量子效率低的问题，长期以来未获得很好地解决。
因此，探索新型的无机稀土红色荧光材料是当前研究的重要方向，而选择合适的基质材料被认为是最有效的解决途径。此外，传统的荧光材料制备方法主要是氧化物的高温(＞1300℃)固相反应烧结法，该方法存在反应过程难以控制，所得产物化学计量比不准确，无法使激活离子在基质中均匀分布的缺点，从而降低了荧光体的发光强度和色度均匀性。如何改进荧光材料的制备工艺来提高其发光性能，也成为现阶段研究的难点。
发明内容
本发明针对现有红色荧光材料在制备和实际应用中存在的问题，提供一种转换效率高的新型红色荧光材料，同时提供一种该荧光材料的制备方法，得到纯度高、亮度大、组分均匀分散的荧光材料。
本发明的新型红色荧光材料的化学式是LaNbTiO9:Eu3+。
上述新型红色荧光材料的制备方法包括以下步骤(1)将五氧化二铌(Nb2O5)在80-90℃下溶解于40％的氢氟酸(HF)中，然后向其中滴入氨水(NH3·H2O)溶液至pH值为8.5-9.5，形成白色氢氧化铌(Nb(OH)5)沉淀物，室温下陈化10-16小时，将沉淀物过滤、洗涤后溶于柠檬酸水溶液中，柠檬酸与Nb2O5的摩尔比为(8-16)∶1，形成透明的Nb-柠檬酸溶液；(2)按照摩尔比Nb5+∶Ti4+∶La3+∶Eu3+∶NH4NO3＝1∶1∶(0.99-0.7)∶(0.01-0.3)∶(24-60)的比例将钛酸四丁酯(Ti(C4H9O)4)、硝酸镧(La(NO3)3)、硝酸铕(Eu(NO3)3)及硝酸铵(NH4NO3)依次加入到步骤(1)制取的Nb-柠檬酸溶液中，形成透明溶液，95-105℃下加热搅拌，得到浅黄色的前驱体凝胶；(3)将得到的前驱体凝胶在400-800℃下烧结5-60分钟，得到蓬松的褐色无定形粉末，在900-1300℃热退火处理0.5-8小时后，即得到LaNbTiO9:Eu3+红光发射荧光材料。
本发明首先利用溶胶凝胶燃烧法制备了组成达到分子级水平均匀混合的无定形前驱体，通过适当的热退火工艺处理后，即可得到荧光材料。该工艺过程安全，简单，无需复杂设备，易于控制。得到的新型红色荧光材料不仅化学稳定性好、无毒、无辐射、粒度分布窄、激活离子均匀分布在基质中，而且展现出高亮度、高色纯度、高转换效率等优点，可代替传统的红色荧光粉应用在三基色发光及显示领域中。
具体实施例方式
实施例1(1)将Nb2O5在80-90℃下溶解于40％的HF中，然后向其中滴入NH3·H2O溶液至pH值为8.5-9.5，形成白色Nb(OH)5沉淀物，室温下陈化12小时，将沉淀物过滤、洗涤后溶于柠檬酸水溶液中，柠檬酸与Nb2O5的摩尔比为8∶1，形成透明的Nb-柠檬酸溶液；(2)按照摩尔比Nb5+∶Ti4+∶La3+∶Eu3+∶NH4NO3＝1∶1∶0.99∶0.01∶24的比例将Ti(C4H9O)4、La(NO3)3、Eu(NO3)3及NH4NO3依次加入到步骤(1)制取的Nb-柠檬酸溶液中，形成透明溶液，95-105℃下加热搅拌，得到浅黄色的前驱体凝胶；(3)将该前驱体凝胶在500℃下烧结45分钟，得到蓬松的褐色无定形粉末，在950℃热退火处理2小时，即可得到LaNbTiO9:Eu3+红光发射荧光材料。
实施例2(1)将Nb2O5在80-90℃下溶解于40％的HF中，然后向其中滴入NH3·H2O溶液至pH值为8.5-9.5，形成白色Nb(OH)5沉淀物，室温下陈化12小时，将沉淀物过滤、洗涤后溶于柠檬酸水溶液中，柠檬酸与Nb2O5的摩尔比为12∶1，形成透明的Nb-柠檬酸溶液；(2)按照摩尔比Nb5+∶Ti4+∶La3+∶Eu3+∶NH4NO3＝1∶1∶0.96∶0.04∶36的比例将Ti(C4H9O)4、La(NO3)3、Eu(NO3)3及NH4NO3依次加入到步骤(1)制取的Nb-柠檬酸溶液中，形成透明溶液，95-105℃下加热搅拌，得到浅黄色的前驱体凝胶；(3)将该前驱体凝胶在550℃下烧结15分钟，得到蓬松的褐色无定形粉末，在1000℃热退火处理5小时，即可得到LaNbTiO9:Eu3+红光发射荧光材料。
实施例3(1)将Nb2O5在80-90℃下溶解于40％的HF中，然后向其中滴入NH3·H2O溶液至pH值为8.5-9.5，形成白色Nb(OH)5沉淀物，室温下陈化12小时，将沉淀物过滤、洗涤后溶于柠檬酸水溶液中，柠檬酸与Nb2O5的摩尔比为16∶1，形成透明的Nb-柠檬酸溶液；(2)按照摩尔比Nb5+∶Ti4+∶La3+∶Eu3+∶NH4NO3＝1∶1∶0.92∶0.08∶48的比例将Ti(C4H9O)4、La(NO3)3、Eu(NO3)3及NH4NO3依次加入到步骤(1)制取的Nb-柠檬酸溶液中，形成透明溶液，95-105℃下加热搅拌，得到浅黄色的前驱体凝胶；(3)将该前驱体凝胶在650℃下烧结15分钟，得到蓬松的褐色无定形粉末，在1100℃热退火处理3小时，即可得到LaNbTiO9:Eu3+红光发射荧光材料。
实施例4(1)将Nb2O5在80-90℃下溶解于40％的HF中，然后向其中滴入NH3·H2O溶液至pH值为8.5-9.5，形成白色Nb(OH)5沉淀物，室温下陈化12小时，将沉淀物过滤、洗涤后溶于柠檬酸水溶液中，柠檬酸与Nb2O5的摩尔比为16∶1，形成透明的Nb-柠檬酸溶液；(2)按照摩尔比Nb5+∶Ti4+∶La3+∶Eu3+∶NH4NO3＝1∶1∶0.9∶0.1∶52的比例将Ti(C4H9O)4、La(NO3)3、Eu(NO3)3及NH4NO3依次加入到步骤(1)制取的Nb-柠檬酸溶液中，形成透明溶液，95-105℃下加热搅拌，得到浅黄色的前驱体凝胶；(3)将该前驱体凝胶在700℃下烧结8分钟，得到蓬松的褐色无定形粉末，在1150℃热退火处理1小时，即可得到LaNbTiO9:Eu3+红光发射荧光材料。
实施例5(1)将Nb2O5在80-90℃下溶解于40％的HF中，然后向其中滴入NH3·H2O溶液至pH值为8.5-9.5，形成白色Nb(OH)5沉淀物，室温下陈化12小时，将沉淀物过滤、洗涤后溶于柠檬酸水溶液中，柠檬酸与Nb2O5的摩尔比为12∶1，形成透明的Nb-柠檬酸溶液；(2)按照摩尔比Nb5+∶Ti4+∶La3+∶Eu3+∶NH4NO3＝1∶1∶0.88∶0.12∶60的比例将Ti(C4H9O)4、La(NO3)3、Eu(NO3)3及NH4NO3依次加入到步骤(1)制取的Nb-柠檬酸溶液中，形成透明溶液，95-105℃下加热搅拌，得到浅黄色的前驱体凝胶；(3)将该前驱体凝胶在550℃下烧结30分钟，得到蓬松的褐色无定形粉末，在1200℃热退火处理1小时，即可得到LaNbTiO9:Eu3+红光发射荧光材料。
实施例6(1)将Nb2O5在80-90℃下溶解于40％的HF中，然后向其中滴入NH3·H2O溶液至pH值为8.5-9.5，形成白色Nb(OH)5沉淀物，室温下陈化10小时，将沉淀物过滤、洗涤后溶于柠檬酸水溶液中，柠檬酸与Nb2O5的摩尔比为14∶1，形成透明的Nb-柠檬酸溶液；(2)按照摩尔比Nb5+∶Ti4+∶La3+∶Eu3+∶NH4NO3＝1∶1∶0.80∶0.20∶48的比例将Ti(C4H9O)4、La(NO3)3、Eu(NO3)3及NH4NO3依次加入到步骤(1)制取的Nb-柠檬酸溶液中，形成透明溶液，95-105℃下加热搅拌，得到浅黄色的前驱体凝胶；(3)将该前驱体凝胶在600℃下烧结15分钟，得到蓬松的褐色无定形粉末，在1100℃热退火处理7小时，即可得到LaNbTiO9:Eu3+红光发射荧光材料。
实施例7(1)将Nb2O5在80-90℃下溶解于40％的HF中，然后向其中滴入NH3·H2O溶液至pH值为8.5-9.5，形成白色Nb(OH)5沉淀物，室温下陈化15小时，将沉淀物过滤、洗涤后溶于柠檬酸水溶液中，柠檬酸与Nb2O5的摩尔比为12∶1，形成透明的Nb-柠檬酸溶液；(2)按照摩尔比Nb5+∶Ti4+∶La3+∶Eu3+∶NH4NO3＝1∶1∶0.68∶0.32∶56的比例将Ti(C4H9O)4、La(NO3)3、Eu(NO3)3及NH4NO3依次加入到步骤(1)制取的Nb-柠檬酸溶液中，形成透明溶液，95-105℃下加热搅拌，得到浅黄色的前驱体凝胶；(3)将该前驱体凝胶在600℃下烧结30分钟，得到蓬松的褐色无定形粉末，在1250℃热退火处理3小时，即得到LaNbTiO9:Eu3+红光发射荧光材料。
权利要求
1.一种新型红色荧光材料，其特征是该荧光材料的化学式是LaNbTiO9:Eu3+。
2.一种权利要求1所述新型红色荧光材料的制备方法，该新型红色荧光材料的化学式是LaNbTiO9:Eu3+，其特征是包括以下步骤(1)将五氧化二铌在80-90℃下溶解于40％的氢氟酸中，然后向其中滴入氨水溶液至pH值为8.5-9.5，形成白色氢氧化铌沉淀物，室温下陈化10-16小时，将沉淀物过滤、洗涤后溶于柠檬酸水溶液中，柠檬酸与Nb2O5的摩尔比为(8-16)∶1，形成透明的Nb-柠檬酸溶液；(2)按照摩尔比Nb5+∶Ti4+∶La3+∶Eu3+∶NH4NO3＝1∶1∶(0.99-0.7)∶(0.01-0.3)∶(24-60)的比例将钛酸四丁酯、硝酸镧、硝酸铕及硝酸铵依次加入到步骤(1)制取的Nb-柠檬酸溶液中，形成透明溶液，95-105℃下加热搅拌，得到浅黄色的前驱体凝胶；(3)将得到的前驱体凝胶在400-800℃下烧结5-60分钟，得到蓬松的褐色无定形粉末，在900-1300℃热退火处理0.5-8小时，即可得到LaNbTiO9:Eu3+红光发射荧光材料。
全文摘要
本发明提供了一种新型红色荧光材料及其制备方法。该红色荧光材料的化学式是LaNbTiO
文档编号C09K11/77GK101074371SQ200710014808
公开日2007年11月21日 申请日期2007年6月21日 优先权日2007年6月21日
发明者吕孟凯, 马谦, 周媛媛, 邱子凤, 张爱玉 申请人:山东大学