一种铌酸钆掺铽绿色荧光粉的合成方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种新型制备铌酸钆掺铽绿色荧光粉方法。
【背景技术】
[0002]由于绿色荧光粉的发光峰值波长与视感度曲线的峰值波长几乎一致，对三基色荧光粉的发光效率影响最大，因此研究高效的绿色荧光粉一直是人们极为重视的课题。目前市场上通用的商用绿色荧光粉Y3Al5012:Tb3+(YAG:Tb)，因为通常采用高温固相反应制备，SP使在1500°C的高温下，晶体中仍然不可避免地有残余杂相的存在，严重影响荧光粉的纯度。
[0003]稀土正铌酸盐，是一类发光材料的潜在新型基质，但目前的研究相对集中在正铌酸盐的合成及结构优化，对其掺杂稀土激活元素发光性能的研究相对较少。稀土正铌酸盐本身可以作为自激活材料，在某些波段光激发下，如紫外光，可以观察到一些发射峰，这归因于Nb043—的电荷转移跃迀发射。在掺杂Tb3+制备的发光材料中，因为Tb3+离子外层有8个4f电子，发射光谱是主要为5Dj^7Fj的能级跃迀。在能级图中可以看出，4f8壳层容易激发一个电子成为半充满稳定态，这样就使对应的f—d能级间的能量差较小，能够吸收>200nm的紫外光，发生4f—5d跃迀，在激发光谱中为一宽峰，范围在220nm?270nm之间，通过弛豫到达4f能级。随着浓度升高，由于能级间的交叉驰豫，这些峰强度降低，而在5D4^7Fj的跃迀中，强度较大的是5D4^7F5发射峰对应波长为542nm?550nm，对应可见光区的绿光，但目前为止关于GdNbO4 = Tb3+荧光粉的制备及发光性能的研究几乎没有，因此探索合成意义显著。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种铌酸钆掺铽(GdNbO4= Tb3+)绿色荧光粉的合成方法，该方法应能有效降低固相烧结温度，且获得的荧光粉具有较强发光强度。
[0005]本发明所采用的技术方案是:
[0006]—种铌酸钆掺铽绿色荧光粉的合成方法，按以下步骤进行:
[0007]I)配料:称取一定质量的三氧化二钆、七氧化四铽和五氧化二铌粉末放入球磨罐里，控制七氧化四铽摩尔量占稀土元素总摩尔量比例小于7%，同时控制稀土总摩尔量与五氧化二铌的摩尔量为1:1;
[0008]2)球磨:球磨罐里加入若干个直径不同的不锈钢球，将步骤I)获得的配料混合后以280-320转/分钟的转速，在一定的球料质量比下将球磨罐于行星式球磨机中研磨一定时间；
[0009]3)焙烧:将球磨后的产物置于炉中于一定温度下焙烧一定时间，得到最终产物。
[0010]所述步骤2)中，一定的球料质量比为20:1，球磨时间30分钟。
[0011]所述步骤3)中的一定温度为1180-1220°(:，一定时间为3.5-4.5小时。
[0012]所述步骤I)中，七氧化四铺与三氧化二IL的摩尔比为1:99?1:9。
[0013]所述直径不同的不锈钢球，是指直径相差一倍的两种不锈钢球。
[0014]所述步骤3)中，焙烧时以200°C每小时升温，且保温4小时后随炉缓冷至室温。
[0015]本发明具有的有益效果是:
[0016]本发明以三氧化二钆、五氧化二铌和七氧化四铽为反应物，通过机械球磨后高温固相反应合成出了新型绿色荧光粉。该方法不仅有效降低了固相反应温度，节省了能源，而且发光强度高，对于改进目前的通用荧光粉及其生产方法具有重要的指导意义。
【附图说明】
[0017]图1为3个实施例的XRD图谱；图中的(a)、(b)、(C)依次为实施例1、实施例2和实施例3的XRD图谱。
[0018]图2为3个实施例的荧光光谱；图中的(a)、(b)、(c)依次为实施例1、实施例2和实施例3的荧光光谱。
【具体实施方式】
[0019]本发明采用机械球磨法得到先驱产物随后辅助进行高温烧结，两种方法相互辅助，可降低固相反应温度。
[0020]以下通过实施例进一步说明。
[0021]实施例1
[0022]分别取0.423克五氧化二铌(Nb2O5)、0.018克七氧化四铽(Tb4O7)和0.560克三氧化二钆(Gd2O3)放入球磨罐里，并且按球料比20:1的质量比放入4颗直径为I厘米和4颗直径为
0.5厘米不锈钢球(钢球共20克)，然后将球磨罐放入行星式球磨机里球磨30分钟，最后将所得混合物置于箱式实验电阻炉中1200°C保温4小时，随炉缓冷至室温后即得含铽3%的铌酸钆(GdNbO4:3 % Tb3+)绿色荧光粉。
[0023]图1(a)所示为其XRD图谱，从图中可以看出其特征峰与GdNbO4的标准卡片(JCPDSn0.22-1104)完全吻合，3 % Tb3+离子的掺入没有引起结构的变化。图2 (a)所示为其荧光光谱图，谱图呈现出激发光谱最强峰为270纳米，说明其最强吸收带为Nb043—基团的Nb5+-02—迀移。由其发射光谱可以看出最强发射峰为544纳米，主要源于Tb3+离子的5D4-7F5跃迀。所以颜色以较纯的绿光发射为主。
[0024]实施例2
[0025]分别取0.423克五氧化二铌(Nb2O5)、0.030克七氧化四铽(Tb4O7)和0.549克三氧化二钆(Gd2O3)放入球磨罐里，并且按球料比20:1的质量比放入4颗直径为I厘米和4颗直径为
0.5厘米不锈钢球(钢球共20克)，然后将球磨罐放入行星式球磨机里球磨30分钟，最后将所得混合物置于箱式实验电阻炉中1200°C保温4小时，随炉缓冷至室温后即得含铽5%的铌酸钆(GdNbO4:5 % Tb3+)绿色荧光粉。
[0026]图1(b)所示为其XRD图谱，从图中可以看出其特征峰与GdNbO4的标准卡片(JCPDSn0.22-1104)完全吻合，5%Tb3+离子的掺入没有引起结构的变化。图2(b)所示为其荧光光谱图，谱图呈现出激发光谱最强峰为270纳米，说明其最强吸收带为Nb043—基团的Nb5+-02—迀移。由其发射光谱可以看出最强发射峰为544纳米，主要源于Tb3+离子的5D4-7F5跃迀。所以颜色以较纯的绿光发射为主。
[0027]实施例3
[0028]分别取0.423克五氧化二铌(Nb2O5)、0.042克七氧化四铽(Tb4O7)和0.536克三氧化二钆(Gd2O3)放入球磨罐里，并且按球料比20:1的质量比放入4颗直径为I厘米和4颗直径为
0.5厘米不锈钢球(钢球共20克)，然后将球磨罐放入行星式球磨机里球磨30分钟，最后将所得混合物置于箱式实验电阻炉中1200°C保温4小时，随炉缓冷至室温后即得含铽7%的铌酸钆(GdNbO4:7 % Tb3+)绿色荧光粉。
[0029]图1(c)所示为其XRD图谱，从图中可以看出其特征峰与GdNbO4的标准卡片(JCPDSn0.22-1104)完全吻合，7%Tb3+离子的掺入没有引起结构的变化。图2(c)所示为其荧光光谱图，谱图呈现出激发光谱最强峰为270纳米，说明其最强吸收带为Nb043—基团的Nb5+-02—迀移。由其发射光谱可以看出最强发射峰为544纳米，主要源于Tb3+离子的5D4-7F5跃迀。所以颜色以较纯的绿光发射为主。
[0030]图1(a)、1(b)、I(C)依次为实施例1、实施例2和实施例3的XRD图谱，说明铽离子的加入没有改变GdNbO4的晶体结构。而图2(a)、(b)、(c)的荧光光谱图则说明铽离子能够明显的影响发光强度，且随铽离子的含量增加而增加。
【主权项】
1.一种铌酸钆掺铽绿色荧光粉的合成方法，按以下步骤进行: 1)配料:称取一定质量的三氧化二钆、七氧化四铽和五氧化二铌粉末放入球磨罐里，控制七氧化四铽摩尔量占稀土元素总摩尔量比例小于7%，同时控制稀土总摩尔量与五氧化二铌的摩尔量为1:1; 2)球磨:球磨罐里加入若干个的直径不同的不锈钢球，将步骤I)获得的配料混合后以280-320转/分钟的转速，在一定的球料质量比下将球磨罐于行星式球磨机中研磨一定时间； 3)焙烧:将球磨后的产物置于炉中于一定温度下焙烧一定时间，得到最终产物。2.根据权利要求1所述的铌酸钆掺铽绿色荧光粉的合成方法，其特征在于:所述步骤2)中，一定的球料质量比为20:1，球磨时间30分钟。3.根据权利要求2所述的铌酸钆掺铽绿色荧光粉的合成方法，其特征在于:所述步骤3)中的一定温度为1180-12200C，一定时间为3.5-4.5小时。4.根据权利要求3所述的铌酸钆掺铽绿色荧光粉的合成方法，其特征在于:所述步骤I)中，七氧化四铽与三氧化二钆的摩尔比为1:99?1:9。5.根据权利要求4所述的铌酸钆掺铽绿色荧光粉的合成方法，其特征在于:所述直径不同的不锈钢球，是指直径相差一倍的不锈钢球。6.根据权利要求5所述的铌酸钆掺铽绿色荧光粉的合成方法，其特征在于:所述步骤3)中，焙烧时以200°C每小时升温，且保温4小时后随炉缓冷至室温。
【专利摘要】本发明涉及一种铌酸钆掺铽绿色荧光粉的合成方法。目的是提供的方法应能有效降低固相烧结温度，且获得的荧光粉具有较强发光强度。技术方案是：一种铌酸钆掺铽绿色荧光粉的合成方法，按以下步骤进行：1)配料：称取一定质量的三氧化二钆、七氧化四铽和五氧化二铌粉末放入球磨罐里，控制七氧化四铽摩尔量占稀土元素总摩尔量比例小于7％，同时控制稀土总摩尔量与五氧化二铌的摩尔量为1:1；2)球磨：球磨罐里加入若干个直径不同的不锈钢球，将步骤1)获得的配料混合后以280-320转/分钟的转速，在一定的球料质量比下将球磨罐于行星式球磨机中研磨一定时间；3)焙烧：将球磨后的产物置于炉中于一定温度下焙烧一定时间，得到最终产物。
【IPC分类】C09K11/78
【公开号】CN105670625
【申请号】CN201610129734
【发明人】周伟杰, 高林辉, 王广发
【申请人】浙江理工大学
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年3月8日