一种新型金属硼磷酸盐荧光粉及其制备方法与流程

本发明涉及一种可被近紫外光激发的新型金属硼磷酸盐荧光粉及其制备方法。

背景技术：

硼酸盐和磷酸盐化合物作为荧光基质材料已得到了大量研究，先后开发出了很多高效商用荧光粉。近年，基于硼酸盐和磷酸盐而发展起来的金属硼磷酸盐化合物由于结构独特多样、热猝灭现象少、制备温度低等特点，成为了近年探索新型发光材料基质的优选考虑的目标之一。目前，有关稀土离子和其他离子对硼磷酸盐化合物进行掺杂制备及发光性能的研究报道正逐年增加，一些新型的硼磷酸盐基发光材料相继被发现，进而使金属硼磷酸盐在荧光材料方面展现了良好的应用前景。

技术实现要素：

本发明的目的是为了提供一种可以被近紫外光激发，具有良好发光性能的金属硼磷酸盐荧光粉。本发明的另一个目的是提供上述金属硼磷酸盐荧光粉的制备方法。

一种金属硼磷酸盐荧光粉，其特征在于：该荧光粉为离子激活的稀土硼磷酸盐荧光粉，其化学表达式为：K₆Y_3-xB₂P₇O₂₈: x M，0＜x＜0.1, M是Mn²⁺,Ce³⁺, Tb³⁺, Eu³⁺, Dy³⁺, Sm³⁺等中的一种。

一种金属硼磷酸盐荧光粉的合成方法，包括如下步骤：

1、首先制备前驱体NaYF_4，称量出1.087 g Y₂O₃，5.565 g H₃BO₃，2.016 g NaF，摩尔比Na:Y:F=8:4:15；将这三种原料倒入研钵中破碎研磨15min直至无明显较大颗粒；将混合均匀的粉末转移至50 ml水热釜中，置于250℃烘箱中反应1天，随后按1℃/h降温到180℃后，自然冷却到室温。取出反应得到的白色粘块，用经70℃左右的去离子水浸泡、抽滤、烘干，即可得到NaYF₄。

2、按照配比，将步骤（1）中得到的NaYF₄与H₃BO₃，KH₂PO₄，NaF，MO_x混合均匀。

3、装釜并封闭，置于280℃烘箱内反应3天后以降至180℃后自然冷却。

4、步骤（3）所得产物经70℃左右的去离子水浸泡、抽滤、烘干后即得到目标产物。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1、本发明提供了一种合成纯相K₆Y_3-xB₂P₇O₂₈:xM的制备方法，通过采用合适的起始原料，通过固相合成，能够制备出目标化合物的纯相。

2、本发明合成的荧光粉可在300nm-400nm近紫外光激发下发出可见光，单独或与其他荧光粉配合使用，可制备出新型可被近紫外光激发的荧光材料。

3、本发明的荧光粉制备方法简单、易于操作。

附图说明

图1为本发明的K₆Y₃B₂P₇O₂₈粉末的X-射线衍射光谱，a实验图谱，b计算图谱。

图2为本发明的K₆Y_3-xB₂P₇O₂₈:xMn²⁺荧光粉的室温发射光谱图。

图3为本发明的K₆Y_3-xB₂P₇O₂₈:xCe³⁺荧光粉的室温激发和发射光谱图。

图4为本发明的K₆Y_3-xB₂P₇O₂₈:xEu³⁺荧光粉的室温激发和发射光谱图。

图5为本发明的K₆Y_3-xB₂P₇O₂₈:xTb³⁺荧光粉的室温激发和发射光谱图。

图6为本发明的K₆Y_3-xB₂P₇O₂₈:xDy³⁺荧光粉的室温激发和发射光谱图。

图7为本发明的K₆Y_3-xB₂P₇O₂₈:xSm³⁺荧光粉的室温激发和发射光谱图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明，但不限于这些实施例。

实施例1：K₆Y_3-xB₂P₇O₂₈:xMn²⁺荧光粉的合成：

第一步合成金属硼磷酸盐荧光粉的前驱体NaYF₄：称量出1.087 g Y₂O₃，5.565 g H₃BO₃，2.016 g NaF，摩尔比Na:Y:F=8:4:15；将这三种原料倒入研钵中破碎研磨15min直至无明显较大颗粒；将混合均匀的粉末转移至50 ml水热釜中，封闭，置于250℃烘箱中反应1天，随后按1℃/h降温到180℃后，自然冷却到室温。取出反应得到的白色粘块，用经70℃左右的去离子水浸泡、抽滤、烘干，即可得到NaYF₄。

第二步按原料配比称取一定量的NaYF₄，H₃BO₃，KH₂PO₄，NaF，MnO₂样品在玛瑙研钵中加无水乙醇作为分散剂充分研磨，混合10min直至无明显大颗粒。将反应混合物移入水热釜中（填充度约为50%），置于280℃烘箱内反应3天后以1℃/h的速率降至180℃后自然冷却，所得产物经70℃左右的去离子水浸泡、抽滤、烘干后即可得到K₆Y_3-xB₂P₇O₂₈:xMn²⁺荧光粉。样品的发射图谱见图2(λex=310nm)。

实施例2：K₆Y_3-xB₂P₇O₂₈:xCe³⁺荧光粉的合成

第一步合成金属硼磷酸盐荧光粉的前驱体NaYF₄：称量出1.087 g Y₂O₃，5.565 g H₃BO₃，2.016 g NaF，摩尔比Na:Y:F=8:4:15；将这三种原料倒入研钵中破碎研磨15min直至无明显较大颗粒；将混合均匀的粉末转移至50 ml水热釜中，封闭，置于250℃烘箱中反应1天，随后按1℃/h降温到180℃后，自然冷却到室温。取出反应得到的白色粘块，用经70℃左右的去离子水浸泡、抽滤、烘干，即可得到NaYF₄。

第二步按原料配比称取一定量的NaYF₄，H₃BO₃，KH₂PO₄，NaF，CeF₃样品在玛瑙研钵中加无水乙醇作为分散剂充分研磨，混合10min直至无明显大颗粒。将反应混合物移入水热釜中（填充度约为50%），置于280℃烘箱内反应3天后以1℃/h的速率降至180℃后自然冷却，所得产物经70℃左右的去离子水浸泡、抽滤、烘干后即可得到K₆Y_3-xB₂P₇O₂₈:xCe³⁺荧光粉。样品的激发图谱(λem=365nm,370nm)和发射图谱(λex=312nm)见图3。

实施例3：K₆Y_3-xB₂P₇O₂₈:xEu³⁺荧光粉的合成

第一步合成金属硼磷酸盐荧光粉的前驱体NaYF₄：称量出1.087 g Y₂O₃，5.565 g H₃BO₃，2.016 g NaF，摩尔比Na:Y:F=8:4:15；将这三种原料倒入研钵中破碎研磨15min直至无明显较大颗粒；将混合均匀的粉末转移至50 ml水热釜中，封闭，置于250℃烘箱中反应1天，随后按1℃/h降温到180℃后，自然冷却到室温。取出反应得到的白色粘块，用经70℃左右的去离子水浸泡、抽滤、烘干，即可得到NaYF₄。

第二步按原料配比1:2:8:3:x称取一定量的NaYF₄，H₃BO₃，KH₂PO₄，NaF，Eu₂O₃样品在玛瑙研钵中加无水乙醇作为分散剂充分研磨，混合10min直至无明显大颗粒。将反应混合物移入水热釜中（填充度约为50%），置于280℃烘箱内反应3天后以1℃/h的速率降至180℃后自然冷却，所得产物经70℃左右的去离子水浸泡、抽滤、烘干后即可得到K₆Y_3-xB₂P₇O₂₈:xEu³⁺荧光粉。样品的激发图谱(λem=612nm)和发射图谱(λex=393nm)见图4。

实施例4：K₆Y_3-xB₂P₇O₂₈:xTb³⁺荧光粉的合成

第一步合成金属硼磷酸盐荧光粉的前驱体NaYF₄：称量出1.087 g Y₂O₃，5.565 g H₃BO₃，2.016 g NaF，摩尔比Na:Y:F=8:4:15；将这三种原料倒入研钵中破碎研磨15min直至无明显较大颗粒；将混合均匀的粉末转移至50 ml水热釜中，封闭，置于250℃烘箱中反应1天，随后按1℃/h降温到180℃后，自然冷却到室温。取出反应得到的白色粘块，用经70℃左右的去离子水浸泡、抽滤、烘干，即可得到NaYF₄。

第二步按原料配比称取一定量的NaYF₄，H₃BO₃，KH₂PO₄，NaF，Tb₃O₄样品在玛瑙研钵中加无水乙醇作为分散剂充分研磨，混合10min直至无明显大颗粒。将反应混合物移入水热釜中（填充度约为50%），置于280℃烘箱内反应3天后以1℃/h的速率降至180℃后自然冷却，所得产物经70℃左右的去离子水浸泡、抽滤、烘干后即可得到K₆Y_3-xB₂P₇O₂₈:xTb³⁺荧光粉。样品的激发图谱(λem=542nm)和发射图谱(λex=368nm)见图5。

实施例5：K₆Y_3-xB₂P₇O₂₈:xDy³⁺荧光粉的合成

第一步合成金属硼磷酸盐荧光粉的前驱体NaYF₄：称量出1.087 g Y₂O₃，5.565 g H₃BO₃，2.016 g NaF，摩尔比Na:Y:F=8:4:15；将这三种原料倒入研钵中破碎研磨15min直至无明显较大颗粒；将混合均匀的粉末转移至50 ml水热釜中，封闭，置于250℃烘箱中反应1天，随后按1℃/h降温到180℃后，自然冷却到室温。取出反应得到的白色粘块，用经70℃左右的去离子水浸泡、抽滤、烘干，即可得到NaYF₄。

第二步按原料配比称取一定量的NaYF₄，H₃BO₃，KH₂PO₄，NaF，Dy₂O₃样品在玛瑙研钵中加无水乙醇作为分散剂充分研磨，混合10min直至无明显大颗粒。将反应混合物移入水热釜中（填充度约为50%），置于280℃烘箱内反应3天后以1℃/h的速率降至180℃后自然冷却，所得产物经70℃左右的去离子水浸泡、抽滤、烘干后即可得到K₆Y_3-xB₂P₇O₂₈:xDy³⁺荧光粉。样品的激发图谱(λem=572nm)和发射图谱(λex=349nm)见图6。

实施例6：K₆Y_3-xB₂P₇O₂₈:xSm³⁺荧光粉的合成

第一步合成金属硼磷酸盐荧光粉的前驱体NaYF₄：称量出1.087 g Y₂O₃，5.565 g H₃BO₃，2.016g NaF，摩尔比Na:Y:F=8:4:15；将这三种原料倒入研钵中破碎研磨15min直至无明显较大颗粒；将混合均匀的粉末转移至50 ml水热釜中，封闭，置于250℃烘箱中反应1天，随后按1℃/h降温到180℃后，自然冷却到室温。取出反应得到的白色粘块，用经70℃左右的去离子水浸泡、抽滤、烘干，即可得到NaYF₄。

第二步按原料配比称取一定量的NaYF₄，H₃BO₃，KH₂PO₄，NaF，Sm₂O₃样品在玛瑙研钵中加无水乙醇作为分散剂充分研磨，混合10min直至无明显大颗粒。将反应混合物移入水热釜中（填充度约为50%），置于280℃烘箱内反应3天后以1℃/h的速率降至180℃后自然冷却，所得产物经70℃左右的去离子水浸泡、抽滤、烘干后即可得到K₆Y_3-xB₂P₇O₂₈:xSm³⁺荧光粉。样品的激发图谱(λem=598nm)和发射图谱(λex=401nm)见图7。