专利名称：无机铝酸盐发光微晶玻璃及其制备方法
技术领域：
本发明属于发光材料、照明工程技术领域，涉及一种发光材料以及其制备方法，尤 其涉及无机铝酸盐发光微晶玻璃及其制备方法。该发光材料可应用于半导体发光二极管 (LED)。
背景技术：
随着光电子技术的飞速发展，发光材料在发光装置和显示装置中的应用越来越广 泛。目前在照明装置和显示装置中应用的发光材料主要为荧光粉，但是在实际应用过程中 发现荧光粉存在易老化、稳定性不高等问题，大大降低了照明装置和显示装置的使用寿 命。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中荧光粉易老化、稳定性不高等问 题，而提供一种在蓝光范围内具有较宽的激发谱、发光色度纯、物化性质稳定的无机铝酸盐 发光微晶玻璃。本发明进一步要解决的技术问题在于提供一种成本低廉、制备工艺简单的无机铝 酸盐发光微晶玻璃的制备方法。本发明采用以下技术方案来解决上述问题一种无机铝酸盐发光微晶玻璃，为以 下化学式的物质=X SrO-Y Al2O3-Z SiO2-R Pr2O3,其中X、Y、Z、R为摩尔份数，取值分别为 25 ^ X ^ 40, 25 ^ Y ^ 40, 25 ^ Z ^ 50,0. 1 彡 R 彡 2。所述X、Y、Z、R的取值分别优选为30彡X彡40,30彡Y彡40,35 ^ Z ^ 45,
0. 1 ^ R ^ Io无机铝酸盐发光微晶玻璃的制备方法是以碳酸锶、氧化铝、二氧化硅和氧化镨为 原料，将上述原料研磨混合后，在1550_165(TC下熔融并成型制成玻璃，然后在还原气氛下， 于800-1150°C下对该成型制成的玻璃进行热处理8-12h，获得无机铝酸盐发光微晶玻璃。所述原料中，碳酸锶、氧化铝、二氧化硅和氧化镨的量是按照化学式XSrO-Y Al2O3-Z SiO2-R Pr2O3所对应元素的摩尔份数来称取的，其中25彡X彡40，25彡Y彡40， 25彡Z彡50,0. 1彡R彡2。无机铝酸盐发光微晶玻璃的制备方法中，将所有原料研磨混合后，在1580-1620°C 温度下熔融，接着将熔融的原料浇注成型制成玻璃，然后在还原气氛下，于950-110(TC下对 该成型制成的玻璃进行热处理9-10h，获得无机铝酸盐发光微晶玻璃。所述碳酸锶、氧化铝、二氧化硅的纯度不低于分析纯，所述氧化镨的纯度不低于 99. 95%。所述的还原气氛选择为氢气、氢气和氮气的混合气体或一氧化碳气体所形成的气氛。所述的还原气氛还可以指反应体系中有炭存在的气氛。
本发明采用掺杂稀土离子一镨离子的方式，制备出一种新型的发光微晶玻璃，由 于稀土离子特殊的4f电子结构，稀土镨离子掺杂的玻璃具有良好的荧光特性，并且具有发 光色度纯、物化性质稳定等优点。本发明的发光微晶玻璃还是一种晶态和非晶体的结合 体，不但具有发光晶体的发光性能，而且具有玻璃的稳定性，可以大大提高器件的发光稳定 性。本发明所获得的材料在425-475nm具有宽的激发光谱，适合于蓝光LED芯片的激发，在 480-510nm获得蓝绿色的光；该发光微晶玻璃被应用于荧光设备和半导体照明等领域。本发明的制备方法中，工艺步骤简单、工艺条件稳定可靠，应用广泛。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中图1为本发明实施例1的激发光谱；图2为本发明实施例1的发射光谱；图3为本发明实施例2的激发光谱；图4为本发明实施例2的发射光谱；图5为本发明实施例3的激发光谱；图6为本发明实施例3的发射光谱；图7为本发明实施例5的激发光谱；图8为本发明实施例5的发射光谱。
具体实施例方式实施例1称量碳酸锶19. 52g、氧化铝10. llg、二氧化硅5. 95g和氧化镨0. 22g，将上 述原料通过球磨或者碾钵研磨，获得均勻的粉体。将研磨好的原料装入氧化铝坩埚， 置于160(TC下保温30min，原料变成熔融状态，将熔融的原料倒到不锈钢钢板上，淬冷 成型，制得玻璃。将成型后的玻璃置于氢气还原气氛中于1100°C下热处理8h，获得 40Sr0-30Al203"30Si02-0. 2Pr203 微晶发光玻璃。本实施例所得的微晶玻璃，可被在430-475nm波长范围的可见光激发，在437nm蓝 紫光激发下，本实施例微晶玻璃发光颜色呈现蓝绿色。如图1所示，本实施例微晶玻璃激发 波长范围为430-475nm，如图2所示，本实施例微晶玻璃发射波长范围为480-510nm，其发射 主峰位于492nm，为蓝绿光，发射峰半波宽约15nm，发光色度纯。实施例2称量碳酸锶17. llg、氧化铝11.82g、二氧化硅5.97g和氧化镨0. 19g，将上述 原料通过球磨或者碾钵研磨，获得均勻的粉体。将研磨好的原料装入氧化铝坩埚，置于 1620°C下保温30min，原料变成熔融状态，将熔融的原料倒到不锈钢钢板上，淬冷成型， 制得玻璃。将成型以后的玻璃置于在一氧化碳还原气氛中于1150°C下热处理10h，获得 35Sr0-35Al203"30Si02-0. 175Pr203 微晶发光玻璃。本实施例所得的微晶玻璃，可被在430-475nm波长范围的可见光激发，在445nm蓝 紫光激发下，本实施例微晶玻璃发光颜色呈现蓝绿色。如图3所示，本实施例微晶玻璃激发 波长范围为430-475nm，如图4所示，本实施例微晶玻璃发射波长范围为480-510nm，其发射
4主峰位于485nm，为蓝绿光，发射峰半波宽约14nm，发光色度纯。实施例3称量碳酸锶17.07g、氧化铝11.79g、二氧化硅5.95g和氧化镨0. 25g，将上 述原料通过球磨或者碾钵研磨，获得均勻的粉体。将研磨好的原料装入氧化铝坩埚， 置于160(TC下保温30min，原料变成熔融状态，将熔融的原料倒到不锈钢钢板上，淬冷 成型，制得玻璃。将成型以后的玻璃置于氢气还原气氛中于800°C下热处理IOh,获得 35Sr0-35Al203"30Si02-0 . 23Pr203 微晶发光玻璃。本实施例所得的微晶玻璃，可被在425-475nm波长范围的可见光激发。在44Inm 蓝紫光激发下，本实施例微晶玻璃发光颜色呈现蓝绿色。如图5所示，本实施例微晶玻璃激 发波长范围为425-475nm，如图6所示，本实施例微晶玻璃发射波长范围为480-510nm，其发 射主峰位于485nm，蓝绿光，发射峰半波宽约15nm，发光色度纯。实施例4称量碳酸锶13.06g、氧化铝9.02g、二氧化硅10.63g和氧化镨1.2g，将上述 原料通过球磨或者碾钵研磨，获得均勻的粉体。将研磨好的原料装入氧化铝坩埚，置 于1650°C下保温30min，原料变成熔融状态，将熔融的原料倒到不锈钢钢板上，淬冷成 型，制得玻璃。将成型以后的玻璃置于一氧化碳还原气氛中于950°C下热处理12h，获得 25Sr0-25Al203-50Si02-lPr203 微晶发光玻璃。本实施例所得的微晶玻璃，可被在430-475nm波长范围的可见光激发，在45 Inm蓝 紫光激发下，本实施例微晶玻璃发光颜色呈现蓝绿色。其发射主峰位于491nm，蓝绿光。实施例5称量碳酸锶15. 66g、氧化铝12. 84g、二氧化硅5. 97g和氧化镨0. 17g，将上 述原料通过球磨或者碾钵研磨，获得均勻的粉体。将研磨好的原料装入氧化铝坩埚， 置于1580°C下保温30min，原料变成熔融状态，将熔融的原料倒到不锈钢钢板上，淬冷 成型，制得玻璃。将成型以后的玻璃置于氢气还原气氛中于1000°C下热处理9h，获得 32Sr0-38Al203"30Si02-0. 16Pr203 微晶发光玻璃。本实施例所得的微晶玻璃，可被在425-475nm波长范围的可见光激发，在444nm蓝 紫光激发下，本实施例微晶玻璃发光颜色呈现蓝绿色。如图7所示，本实施例微晶玻璃激发 波长范围为430-475nm，如图8所示，本实施例微晶玻璃发射波长范围为480-510nm，其发射 主峰位于490nm，蓝绿光，发射峰半波宽约12nm，发光色度纯。实施例6称量碳酸锶14. 19g、氧化铝13. 12g、二氧化硅4. 8g和氧化镨2. 17g，将上述原料通 过球磨或者碾钵研磨，获得均勻的粉体。将研磨好的原料装入氧化铝坩埚，置于1650°C下保 温30min，原料变成熔融状态，将熔融的原料倒到不锈钢钢板上，淬冷成型，制得玻璃。将成 型以后的玻璃置于氢气和氮气的混合气体形成的还原气氛中于950°C下热处理10h，获得 30Sr0-40Al203-25Si02-2Pr203 微晶发光玻璃。本实施例所得的微晶玻璃，可被在425-475nm波长范围的可见光激发，在45 Inm蓝 紫光激发下，本实施例微晶玻璃发射主峰位于492nm，呈蓝绿色。实施例7称量碳酸锶13. 37g、氧化铝9. 24g、二氧化硅10. 89g和氧化镨0. 49g，将上述
5原料通过球磨或者碾钵研磨，获得均勻的粉体。将研磨好的原料装入氧化铝坩埚，置于 1630°C下保温30min，原料变成熔融状态，将熔融的原料倒到不锈钢钢板上，淬冷成型， 制得玻璃。将成型以后的玻璃置于一氧化碳还原气氛中于1000°C下热处理10h，获得 25Sr0-25Al203"50Si02-0. 4Pr203 微晶发光玻璃。本实施例所得的微晶玻璃，可被在425-475nm波长范围的可见光激发，在447nm蓝 紫光激发下，本实施例微晶玻璃发射主峰位于492nm，呈蓝绿色。实施例8称量碳酸锶13. 38g、氧化铝12. 32g、二氧化硅8. 17g和氧化镨0. 103g，将上述 原料通过球磨或者碾钵研磨，获得均勻的粉体。将研磨好的原料装入氧化铝坩埚，置于 1550°C下保温30min，原料变成熔融状态，将熔融的原料倒到不锈钢钢板上，淬冷成型， 制得玻璃。将成型以后的玻璃置于有炭存在的反应体系中于1150°C下热处理llh，获得 30Sr0-40Al203"45Si02-0. IPr2O3 微晶发光玻璃。本实施例所得的微晶玻璃，可被在430-475nm波长范围的可见光激发，在442nm蓝 紫光激发下，本实施例微晶玻璃发射主峰位于491nm，呈蓝绿色。
权利要求
1.一种无机铝酸盐发光微晶玻璃，其特征在于，为以下化学式的物质x Sro-Y Al2O3-Z SiO2-R Pr2O3，其中X、Y、Z、R为摩尔份数，其取值分别为25彡X彡40,25 ^ Y ^ 40, 25彡Z彡50,0. 1彡R彡2。
2.根据权利要求1所述的无机铝酸盐发光微晶玻璃，其特征在于，所述X、Y、Z、R的取 值分别为30彡X彡40,30彡Y彡40,35彡Z彡45,0. 1彡R彡1。
3.无机铝酸盐发光微晶玻璃的制备方法，其特征在于，以碳酸锶、氧化铝、二氧化硅和 氧化镨为原料，将上述原料研磨混合后，在1550-165(TC下熔融并成型制成玻璃，然后在还 原气氛下，于800-115(TC下对该成型制成的玻璃进行热处理8-12h，获得无机铝酸盐发光 微晶玻璃。
4.根据权利要求3所述的无机铝酸盐发光微晶玻璃的制备方法，其特征在于，所述原 料中，碳酸锶、氧化铝、二氧化硅和氧化镨的量是按照化学式XSrO-Y Al2O3-Z SiO2-R Pr2O3 所对应元素的摩尔份数来称取的，其中25 < X < 40，25 < Y < 40，25 < Z < 50，0. 1 < R < 2。
5.根据权利要求4所述的无机铝酸盐发光微晶玻璃的制备方法，其特征在于，将所有 原料研磨混合后，在1580-1620°C温度下熔融，接着将熔融的原料浇注成型制成玻璃，然后 在还原气氛下，于950-1100°C下对该成型制成的玻璃进行热处理9-10h，获得无机铝酸盐 发光微晶玻璃。
6.根据权利要求5所述的无机铝酸盐发光微晶玻璃的制备方法，其特征在于，所述碳 酸锶、氧化铝、二氧化硅的纯度不低于分析纯，所述氧化镨的纯度不低于99. 95%。
7.根据权利要求3 6任意一项所述的无机铝酸盐发光微晶玻璃的制备方法，其特征 在于，所述的还原气氛选择为氢气、氢气和氮气的混合气体或一氧化碳气体所形成的气氛。
8.根据权利要求3 6任意一项所述的无机铝酸盐发光微晶玻璃的制备方法，其特征 在于，所述的还原气氛是指反应体系中有炭存在的气氛。
全文摘要
本发明公开了一种无机铝酸盐发光微晶玻璃及其制备方法，无机铝酸盐发光微晶玻璃为以下化学式的物质X SrO-Y Al2O3-Z SiO2-R Pr2O3，其中X、Y、Z、R为摩尔份数，其取值分别为25≤X≤40，25≤Y≤40，25≤Z≤50，0.1≤R≤2。制备方法是以碳酸锶、氧化铝、二氧化硅和氧化镨为原料，将上述原料研磨混合后，在1550-1650℃下熔融并成型制成玻璃，然后在还原气氛下，于800-1150℃下对该成型制成的玻璃进行热处理8-12h，获得无机铝酸盐发光微晶玻璃。本发明在蓝光范围内具有较宽的激发谱、发光色度纯、物化性质稳定，制备方法简单、成本低廉。
文档编号C03C4/12GK102001827SQ20091018985
公开日2011年4月6日 申请日期2009年9月2日 优先权日2009年9月2日
发明者乔延波, 周明杰, 时朝璞, 李清涛, 马文波 申请人:海洋王照明科技股份有限公司