掺杂钆铝石榴石新型荧光粉的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种应用于照明及显示等领域的荧光粉及制备方法。
【背景技术】
[0002]发光二极管(LED)作为一种新型绿色冷光源，具有体积小、发光强度高、用电功耗小和寿命长等优点，广泛应用于照明、显示及交通信号灯等诸多领域。随着光致发光材料的不断更新及LED技术的普及和发展，传统的LED光源已逐渐不能满足人们日益增长的需求。
[0003]目前广泛应用的YAG(Y3Al5O12)系荧光粉(例如YAG: Tb3+荧光粉)，存在能量转换效率低，发光强度不高，产品粒度不均匀等问题，从而限制了 LED技术的发展。因此在YAG系荧光粉的基础上开发一种新型优质荧光粉具有重要意义。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是提供一种GdAG = Tb3+绿色高效荧光粉及制备方法，该荧光粉较传统YAG系荧光粉具有明显优势:a)钆铝石榴石(Gd3Al5O12, GdAG)具有热不稳定性，10%atTb掺杂GdAG可以稳定其晶格，当煅烧温度达到1500°C时仍能得到晶格稳定的石榴石纯相；b)Gd与Tb在元素周期表中位置相邻，+3价离子半径相差不大，这使得Tb3+取代Gd3+格位所产生的晶格畸变小，有效减少晶格缺陷的产生，从而最大限度提高了发光强度；c) Gd3+可敏化Tb 3+的绿光发射，从而增强荧光性能；d) Gd(157)的原子量接近Tb (159)且均远高于Y (89)，使得该系新型荧光材料具有更高的理论密度，从而能够有效提高其辐射阻止力度，更适宜用于闪烁体材料。
[0005]为实现上述目的，本发明采取以下方案:
一种Tb3+掺杂钆铝石榴石新型荧光粉，制备方法包括以下步骤:
(1)将粉状稀土氧化物(Gd2O3和Tb407)溶于适量硝酸溶液中，加热溶解并去除过量的硝酸，配成稀土硝酸盐溶液；
(2)按(Gda9TbaJ3Al5O12化学计量比，量取稀土硝酸盐、Al (NO3)3溶液进行混合，加入去离子水配成体积为10mL的溶液，进行搅拌，使母盐溶液混合均匀；
(3)称取适量NH4HCO3溶于去离子水，置于恒温水浴锅中，调节温度为25°C进行搅拌，直至NH4HCO3溶解；
(4)将步骤(2)所得混合液注入梨形漏斗中，在室温下将母盐溶液滴入NH4HCO3沉淀剂溶液中，反应得到悬浊液，滴定结束后继续搅拌进行时效处理；
(5)将步骤(4)所得悬浊液经离心、清洗、干燥得到白色前驱体粉末；
(6)将步骤(5)所得前驱体粉末经600°C煅烧4h并在Ar/H2气氛下分别煅烧至1300°C和1500°C，保温2h，最终获得GdAG: Tb3+新型荧光粉。
【附图说明】
[0006]图1经不同温度煅烧所得(Gd。.9Tb0.1) 3A15012绿色荧光粉的XRD图谱。
[0007]图2经1300°C煅烧所得(Gda9Tba^3Al5O12绿色荧光粉的发射光谱。
[0008]下面通过具体的实例，进一步阐述本发明。
[0009]实施例1
一种Tb3+掺杂钆铝石榴石新型荧光粉，制备方法如下:
所用原料 -Gd2O3 (99.99%)，Tb4O7 (99.99%)，Al (NO3) 3.9H20 (99.0%)，NH4HCO3 (99.0%)，硝酸(HNO3，68%)；
(1)将粉状Gd2O3和Tb4O7分别溶于热硝酸中，去除过量HNO3配成稀土硝酸盐溶液；
(2)按Gd3+:Tb3+:Al3+摩尔比2.7: 0.3: 5量取稀土硝酸盐、Al (NO 3)3溶液，加入去离子水配成体积为10mL的溶液，搅拌30min，使母盐溶液均勾混合；
(3)称取适量NH4HCO3溶于去离子水，置于恒温水浴锅中，调节温度为25°C进行搅拌，直至NH4HCO3溶解；
(4)将步骤(2)所得混合液注入梨形漏斗中，在室温下将母盐溶液以5mL/min的速度滴入NH4HOV^液中，经反应得到悬浊液，待滴定结束后对悬浊液继续搅拌进行时效处理，时间为30min ；
(5)将步骤(4)所得悬浊液经离心、清洗、干燥获得白色前驱体粉末；
(6)将步骤(5)所得前驱体粉末经600°C煅烧4h并在Ar/H2气氛下分别煅烧至1300°C和1500°C，保温2h，最终获得GdAG: Tb3+新型荧光粉。
[0010]实施例2
一种新型石榴石基高效绿色荧光粉，制备方法如下:
所用原料 -Gd2O3 (99.99%)，Tb4O7 (99.99%)，Al (NO3) 3.9H20 (99.0%)，NH4HCO3 (99.0%)，硝酸(HNO3，68%)；
(1)将粉状Gd2O3和Tb4O7分别溶于热硝酸中，去除过量HNO3配成稀土硝酸盐溶液；
(2)按Gd3+:Tb3+:Al3+摩尔比2.7: 0.3: 5量取稀土硝酸盐、Al (NO 3)3溶液，加入去离子水配成体积为10mL的溶液，搅拌30min，使母盐溶液均勾混合；
(3)称取适量NH4HCO3溶于去离子水，置于恒温水浴锅中，调节温度为25°C进行搅拌，直至NH4HCO3溶解；
(4)将步骤(2)所得混合液注入梨形漏斗中，在室温下将母盐溶液以5mL/min的速度滴入NH4HOV^液中，经反应得到悬浊液，待滴定结束后对悬浊液继续搅拌进行时效处理，时间为30min ；
(5)将步骤(4)所得悬浊液经离心、清洗、干燥获得白色前驱体粉末；
(6)将步骤(5)所得前驱体粉末经600°C煅烧4h并在Ar/H2气氛下分别煅烧至1300°C和1500°C，保温2h，最终获得GdAG: Tb3+新型荧光粉。
[0011]图1为不同温度下煅烧所得(Gda9TbaD3Al5O12^光粉的XRD图谱。由图可知，经1300°C和1500°C煅烧后所得荧光粉均为石榴石纯相，且随着煅烧温度的升高，可观察到XRD衍射峰强度增加、峰形更尖锐，这说明晶粒随温度升高不断长大。在该过程中，无热分解行为，这说明10%atTb3+添加可实现GdAG晶体结构的稳定化，且GdAG:Tb 3+具有稳定的晶格结构。
[0012]图2为1300°C下煅烧4h所得(Gda9Tba》3A15012焚光粉的发射光谱。由图可知，在275nm激发下，发射光谱出现一系列发射峰，分别为位于~545nm处的5D4— 7F5跃迀(绿光)、~490nm处的5D4— 7F6跃迀(蓝光)及589nm处的5D4— 7F4跃迀和625nm处的5D4— %跃迀(红光)。在545nm处的发射光谱峰形尖锐，且具有最高的发射强度，证明该荧光粉具有优异的绿光发射。
【主权项】
1.一种Tb3+掺杂钆铝石榴石新型荧光粉，其特征在于包括化学组成式为(Gda9Tbai)3Al5O1^组分。2.—种Tb 3+掺杂钆铝石榴石新型荧光粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)将稀土氧化物(Gd2O3和Tb407)溶于热硝酸配成稀土硝酸盐溶液，将适量Al (NO3) 3溶于去离子水配成Al (NO3)3溶液； (2)按Gd3+:Tb3+:Al3+摩尔比2.7: 0.3: 5，量取稀土硝酸盐、Al (NO3)3溶液进行混合，加入去离子水配成体积为10mL的溶液，进行搅拌，使母盐溶液混合均匀； (3)称取适量NH4HCO3溶于去离子水，置于恒温水浴锅中，调节温度为25°C，进行搅拌，直至順4!1(:03完全溶解； (4)将步骤(2)所得混合液注入梨形漏斗中，在室温下将母盐溶液滴入NH4HCO3沉淀剂溶液中，反应得到悬浊液，滴定结束后继续搅拌进行时效处理； (5)将步骤(4)所得悬浊液经离心、清洗、干燥得到白色前驱体粉末； (6)步骤(5)所得前驱体粉末经煅烧最终获得GdAG:Tb3+新型荧光粉。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，稀土离子浓度为0.09M。4.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所选用的沉淀剂为NH4HC03，用量为160mL，所用浓度为1.5M。5.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，母盐搅拌时间为30min。6.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，母盐滴定速度为5mL/min。7.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，时效处理时间为30min。8.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，前驱体煅烧分为两个阶段，首先在空气气氛下煅烧至600°C，保温4h ;后分别在々^!12(5￥01.%!12)气氛下煅烧至1300°C和1500°C，保温2h。
【专利摘要】本发明公开了一种Tb3+掺杂钆铝石榴石新型荧光粉，其化学组成式为(Gd0.9Tb0.1)3Al5O12(GdAG:Tb3+)。该系荧光粉的合成方法是以稀土硝酸盐及Al(NO3)3溶液按化学计量比混合作为母盐溶液，以NH4HCO3为沉淀剂，通过逆向均匀沉淀法获得悬浊液。在此基础上，通过离心、清洗、干燥获得白色前驱体粉末，最终经煅烧得到GdAG:Tb3+新型荧光粉。本发明所制备荧光粉荧光性能优异，有望成为新一代照明显示材料。
【IPC分类】C09K11/80
【公开号】CN105112054
【申请号】CN201510521378
【发明人】滕鑫, 李金凯, 刘宗明, 段广彬, 侯青月
【申请人】济南大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年8月24日