专利名称：一种氧化钇基红色长余辉发光材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种长余辉发光材料及其制备方法，具体涉及一种稀土离子激活的氧化钇基红光发射长余辉材料及其制备方法，属于发光材料技术领域。
背景技术：
长余辉发光材料是一种可以吸收外界激发光，并储蓄起来，然后在暗处对外发光的新型功能材料。目前，黄绿色长余辉材料和蓝色长余辉材料进入了商业化运营阶段，而红色长余辉材料在余辉时间、发光强度上尚未达到上述黄绿色，蓝色长余辉材料的水平。稀土激活的红光发射长余辉材料，一直以来采用铕和铥共掺的硫化钙(CaS:Eu, Tm)体系和铕掺杂的Y2O2S体系。这两种体系均含有S元素，且基质不稳定，在生产和使用过程中容易危害人体健康，分解后会对自然环境造成污染。 目前，红色荧光粉Y2O3=Eu3+由于其具备较高的发光亮度和良好的温度烊灭性能，使其广泛应用在荧光灯、阴极射线管和等离子显示器中。单纯Y2O3 :Eu3+材料不具备长余辉特性。本发明采用Y2O3作为基质，通过高温固相反应共掺杂稀土离子Eu3+、Ho3+和Nd3+，合成发射红光的长余辉发光材料。迄今为止，以Y2O3作为基质的红色长余辉发光材料中尚未涉及到钦离子Ho3+和钕离子Nd3+。
发明内容
本发明的目的在于提供一种稀土离子激活的红光发射长余辉粉体，发射波长为612nm，紫外光照射具有长余辉特性。本发明的另一目的在于提供上述发光材料的制备方法，该制备方法简单，不需还原气氛保护。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是本发明提供的荧光体组成为Y2O3 aEu3+，bHo3+，cNd3+,其中 Eu3+、Ho3+ 和 Nd3+ 为激活剂，式中 0〈a 彡 0. 03，0〈b 彡 0. 03，0〈c ^ 0. 03。本发明基质Y2O3,激活剂 Eu2O3, Ho2O3 和 Nd2O3。本发明提供上述发光材料的具体制备方法首先按照其化学特征式Y2O3 :aEu3+，bHo3+，cNcT (式中0〈a彡0. 03，0<b ^ 0. 03, 0〈c彡0. 03)的摩尔比例称取氧化钇Y2O3,氧化铕Eu2O3,氧化钦Ho2O3和氧化钕Nd2O3,然后加入助熔剂三氧化二硼B2O3或硼酸H3BO3,将上述原料充分研磨，混合均匀得到混合料，将混合料置于刚玉坩埚中，放入高温炉中，在1250-1600°C内，在氧气或空气气氛中灼烧2 — 6个小时后，随炉降温，取出得到红色长余辉发光材料。上述原料中添加助熔剂的量是以其中硼的摩尔含量为Y2O3摩尔含量的10% —30%计算。经X射线衍射(XRD)鉴定产物为单一物相Y2O3，稀土离子掺杂对Y2O3晶体结构未产生明显影响。经紫外光激发，样品发出明亮红光，经磷光光谱测定，发射峰位于612nm。撤去紫外光激发后，肉眼可见样品具有明显的红色长余辉特性。磷光衰减呈指数规律。
图I长余辉荧光粉的典型X射线衍射图谱；
图2长余辉荧光粉的吸收光谱；
图3长余辉荧光粉的发射光谱；
图4长余辉荧光粉的的余辉衰减曲线。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明做进一步详细说明，这些实施例仅用来说明本发明，并不限制本发明的范围。实施例I
称取氧化钇Y2O3 :2. 258g，氧化铕Eu2O3 :0. 03518g,氧化钦Ho2O3 :0. 033647g和氧化钕Nd2O3 :0. 0377859g，及硼酸H3BO3 :0. 0618g。将上述原料充分混合磨匀后在1250°C下的空气气氛下灼烧4小时，取出后即可得到组成为Y2O3 :0. OlEu3+, 0. OlHo3+, 0. OlNd3+的三价铕激活的长余辉荧光粉，该荧光粉在254nm光激发后发出肉眼可见的红色长余辉，余辉衰减呈指数规律。实施例2
称取氧化钇Y2O3 :2. 258g，氧化铕Eu2O3 :0. 07036g,氧化钦Ho2O3 :0. 033647g和氧化钕Nd2O3 :0. 0377859g，及硼酸H3BO3 :0. 0618g。将上述原料充分混合磨匀后在1250°C下的空气气氛下灼烧4小时，取出后即可得到组成为Y2O3 :0. 02Eu3+, 0. OlHo3+, 0. OlNd3+的三价铕激活的长余辉荧光粉，该荧光粉在254nm光激发后发出肉眼可见的红色长余辉，余辉衰减呈指数规律。实施例3
称取氧化钇Y2O3 :2. 258g，氧化铕Eu2O3 :0. 10554g,氧化钦Ho2O3 :0. 033647g和氧化钕Nd2O3 :0. 0377859g，及硼酸H3BO3 :0. 0618g。将上述原料充分混合磨匀后在1250°C下的空气气氛下灼烧4小时，取出后即可得到组成为Y2O3 :0. 03Eu3+, 0. OlHo3+, 0. OlNd3+的三价铕激活的长余辉荧光粉，该荧光粉在254nm光激发后发出肉眼可见的红色长余辉，余辉衰减呈指数规律。实施例4
称取氧化钇Y2O3 :2. 258g，氧化铕Eu2O3 :0. 10554g,氧化钦Ho2O3 :0. 067294g和氧化钕Nd2O3 :0. 0377859g，及硼酸H3BO3 :0. 0618g。将上述原料充分混合磨匀后在1250°C下的空气气氛下灼烧4小时，取出后即可得到组成为Y2O3 :0. 03Eu3+, 0. 02Ho3+, 0. OlNd3+的三价铕激活的长余辉荧光粉，该荧光粉在254nm光激发后发出肉眼可见的红色长余辉，余辉衰减呈指数规律。实施例5
称取氧化宇乙Y2O3 :2. 258g,氧化铕Eu2O3 :0. 10554g,氧化钦Ho2O3 :0. 100941g和氧化钕Nd2O3 :0. 0377859g，及硼酸H3BO3 :0. 0618g。将上述原料充分混合磨匀后在1250°C下的空气气氛下灼烧4小时，取出后即可得到组成为Y2O3 :0. 03Eu3+, 0. 03Ho3+, 0. OlNd3+的三价铕激活的长余辉荧光粉，该荧光粉在254nm光激发后发出肉眼可见的红色长余辉，余辉衰减呈指数规律。实施例6
称取氧化宇乙Y2O3 :2. 258g,氧化铕Eu2O3 :0. 10554g,氧化钦Ho2O3 :0. 100941g和氧化钕Nd2O3 :0. 0755718g，及硼酸H3BO3 :0. 0618g。将上述原料充分混合磨匀后在1250°C下的空气气氛下灼烧4小时，取出后即可得到组成为Y2O3 :0. 03Eu3+, 0. 03Ho3+, 0. 02Nd3+的三价铕激活的长余辉荧光粉，该荧光粉在254nm光激发后发出肉眼可见的红色长余辉，余辉衰减呈指数规律。 实施例7
称取氧化宇乙Y2O3 :2. 258g,氧化铕Eu2O3 :0. 10554g,氧化钦Ho2O3 :0. 100941g和氧化钕Nd2O3 :0. 1133577g，及硼酸H3BO3 :0. 0618g。将上述原料充分混合磨匀后在1250°C下的空气气氛下灼烧4小时，取出后即可得到组成为Y2O3 :0. 03Eu3+, 0. 03Ho3+, 0. 03Nd3+的三价铕激活的长余辉荧光粉，该荧光粉在254nm光激发后发出肉眼可见的红色长余辉，余辉衰减呈指数规律。实施例8
称取氧化宇乙Y2O3 :2. 258g,氧化铕Eu2O3 :0. 10554g,氧化钦Ho2O3 :0. 100941g和氧化钕Nd2O3 :0. 1133577g，及硼酸H3BO3 :0. 1236g。将上述原料充分混合磨匀后在1250°C下的空气气氛下灼烧4小时，取出后即可得到组成为Y2O3 :0. 03Eu3+, 0. 03Ho3+, 0. 03Nd3+的三价铕激活的长余辉荧光粉，该荧光粉在254nm光激发后发出肉眼可见的红色长余辉，余辉衰减呈指数规律。实施例9
称取氧化宇乙Y2O3 :2. 258g,氧化铕Eu2O3 :0. 10554g,氧化钦Ho2O3 :0. 100941g和氧化钕Nd2O3 :0. 1133577g，及硼酸H3BO3 :0. 1854g。将上述原料充分混合磨匀后在1250°C下的空气气氛下灼烧4小时，取出后即可得到组成为Y2O3 :0. 03Eu3+, 0. 03Ho3+, 0. 03Nd3+的三价铕激活的长余辉荧光粉，该荧光粉在254nm光激发后发出肉眼可见的红色长余辉，余辉衰减呈指数规律。实施例10
称取氧化宇乙Y2O3 :2. 258g,氧化铕Eu2O3 :0. 10554g,氧化钦Ho2O3 :0. 100941g和氧化钕Nd2O3 :0. 1133577g，及硼酸H3BO3 :0. 1854g。将上述原料充分混合磨匀后在1250°C下的空气气氛下灼烧2小时，取出后即可得到组成为Y2O3 :0. 03Eu3+, 0. 03Ho3+, 0. 03Nd3+的三价铕激活的长余辉荧光粉，该荧光粉在254nm光激发后发出肉眼可见的红色长余辉，余辉衰减呈指数规律。实施例11
称取氧化宇乙Y2O3 :2. 258g,氧化铕Eu2O3 :0. 10554g,氧化钦Ho2O3 :0. 100941g和氧化钕Nd2O3 :0. 1133577g，及硼酸H3BO3 :0. 1854g。将上述原料充分混合磨匀后在1250°C下的空气气氛下灼烧6小时，取出后即可得到组成为Y2O3 :0. 03Eu3+, 0. 03Ho3+, 0. 03Nd3+的三价铕激活的长余辉荧光粉，该荧光粉在254nm光激发后发出肉眼可见的红色长余辉，余辉衰减呈指数规律。实施例12
称取氧化宇乙Y2O3 :2. 258g,氧化铕Eu2O3 :0. 10554g,氧化钦Ho2O3 :0. 100941g和氧化钕Nd2O3 0. 1133577g，及硼酸H3BO3 :0. 1854g。将上述原料充分混合磨匀后在1300°C下的空气气氛下灼烧4小时，取出后即可得到组成为Y2O3 :0. 03Eu3+, 0. 03Ho3+, 0. 03Nd3+的三价铕激活的长余辉荧光粉，该荧光粉在254nm光激发后发出肉眼可见的红色长余辉，余辉衰减呈指数规律。实施例13
称取氧化宇乙Y2O3 :2. 258g,氧化铕Eu2O3 :0. 10554g,氧化钦Ho2O3 :0. 100941g和氧化钕Nd2O3 :0. 1133577g，及硼酸H3BO3 :0. 1854g。将上述原料充分混合磨匀后在1400°C下的空气气氛下灼烧4小时，取出后即可得到组成为Y2O3 :0. 03Eu3+, 0. 03Ho3+, 0. 03Nd3+的三价铕激活的长余辉荧光粉，该荧光粉在254nm光激发后发出肉眼可见的红色长余辉，余辉衰减呈指数规律。实施例14
称取氧化宇乙Y2O3 :2. 258g,氧化铕Eu2O3 :0. 10554g,氧化钦Ho2O3 :0. 100941g和氧化钕Nd2O3 :0. 1133577g，及硼酸H3BO3 :0. 1854g。将上述原料充分混合磨匀后在1500°C下的空气气氛下灼烧4小时，取出后即可得到组成为Y2O3 :0. 03Eu3+, 0. 03Ho3+, 0. 03Nd3+的三价铕激活的长余辉荧光粉，该荧光粉在254nm光激发后发出肉眼可见的红色长余辉，余辉衰减呈指数规律。实施例15
称取氧化宇乙Y2O3 :2. 258g,氧化铕Eu2O3 :0. 10554g,氧化钦Ho2O3 :0. 100941g和氧化钕Nd2O3 :0. 1133577g，及硼酸H3BO3 :0. 1854g。将上述原料充分混合磨匀后在1600°C下的空气气氛下灼烧4小时，取出后即可得到组成为Y2O3 :0. 03Eu3+, 0. 03Ho3+, 0. 03Nd3+的三价铕激活的长余辉荧光粉，该荧光粉在254nm光激发后发出肉眼可见的红色长余辉，余辉衰减呈指数规律。实施例16
称取氧化宇乙Y2O3 :2. 258g,氧化铕Eu2O3 :0. 10554g,氧化钦Ho2O3 :0. 100941g和氧化钕Nd2O3 :0. 1133577g，及硼酸H3BO3 :0. 1854g。将上述原料充分混合磨匀后在1600°C下的氧气气氛下灼烧4小时，取出后即可得到组成为Y2O3 :0. 03Eu3+, 0. 03Ho3+, 0. 03Nd3+的三价铕激活的长余辉荧光粉，该荧光粉在254nm光激发后发出肉眼可见的红色长余辉，余辉衰减呈指数规律。实施例17
称取氧化宇乙Y2O3 :2. 258g,氧化铕Eu2O3 :0. 10554g,氧化钦Ho2O3 :0. 100941g和氧化钕Nd2O3 :0. 1133577g，及三氧化二硼B2O3 :0. 010443g。将上述原料充分混合磨匀后在1600°C下的氧气气氛下灼烧4小时，取出后即可得到组成为Y2O3 :0. 03Eu3+, 0. 03Ho3+, 0. 03Nd3+的三价铕激活的长余辉荧光粉，该荧光粉在254nm光激发后发出肉眼可见的红色长余辉，余辉衰减呈指数规律。从以上提供的实例和附图和可以看出按照说明书的化学特征式和制备方法合成 的材料是一种性能稳定、发红色长余辉的磷光体，该发光材料在紫外区有吸收带。
权利要求
1.一种氧化钇基红色长余辉发光材料，其特征在于其化学特征式为Y2O3 aEu3+,bHo3+，cNd3+,其中Y2O3为基质，Eu3+、Ho3+和Nd3+为激活剂离子，式中0〈a≤O. 03，0<b ≤ O. 03, 0〈c<0.03。
2.2.根据权利要求I所述的ー种氧化钇基红色长余辉发光材料，其特征在于钇Y的原料是采用其氧化物，激活剂的原料采用的是铕离子Eu3+、钦离子Ho3+和钕离子Nd3+的氧化物。
3.—种权利要求I所述的ー种氧化钇基红色长余辉发光材料的制备方法，其特征在于该方法首先按照其化学特征式Y2O3 aEu3+, bHo3+，CNd3+的摩尔比例称取氧化钇Y2O3,氧化铕Eu2O3,氧化钦Ho2O3和氧化钕Nd2O3,式中0〈a≤O. 03，0<b≤O. 03，0〈c≤O. 03，然后加入助熔剂三氧化ニ硼B2O3或硼酸H3BO3,将称取好的原料充分研磨，混合均匀得到混合料，将混合料置于刚玉坩埚中，放入高温炉中，在氧气或空气气氛中灼烧，得到红色长余辉发光材料。
4.根据权利要求3所述的氧化钇基红色长余辉发光材料的制备方法，其特征在于所述的助熔剂为三氧化ニ硼B2O3或硼酸H3BO3，所述助熔剂的加入量是以其中硼的摩尔含量为Y2O3摩尔含量的10% — 30%计算。
5.根据权利要求3所述的氧化钇基红色长余辉发光材料的制备方法，其特征在于所述的高温炉温度为1250-1600°C，灼烧时间为2 — 6个小吋。
6.根据权利要求3所述的氧化钇基红色长余辉发光材料的制备方法，其特征在于所述的灼烧是指在空气或氧气气氛下灼烧，不需要还原气氛保护。
全文摘要
本发明公开了一种氧化钇基红色长余辉发光材料及其制备方法，所述发光材料的化学特征式为:Y2O3aEu3+,bHo3+,cNd3+，其中Eu3+、Ho3+和Nd3+为激活剂，式中0<a≤0.03,0<b≤0.03,0<c≤0.03；该发光材料的制备方法是按照其化学特征式Y2O3aEu3+,bHo3+,cNd3+(式中0<a≤0.03,0<b≤0.03,0<c≤0.03)的摩尔比例称取氧化钇Y2O3，氧化铕Eu2O3，氧化钬Ho2O3和氧化钕Nd2O3，然后加入助熔剂三氧化二硼B2O3或硼酸H3BO3，将上述原料充分研磨，混合均匀置于刚玉坩埚中，放入高温炉中，在氧气或空气气氛中灼烧，得到红色长余辉发光材料；经紫外激发，样品发出明亮红光，经磷光光谱测定，发射峰位于612nm；撤去紫外光激发后，肉眼可见样品具有明显的红色长余辉特性；磷光衰减呈指数规律；该发明制备方法简单，不需要还原气氛保护，可用于大规模生产。
文档编号C09K11/78GK102660279SQ20121015730
公开日2012年9月12日 申请日期2012年5月21日 优先权日2012年5月21日
发明者谢伟 申请人:湛江师范学院