专利名称：硼酸钇钆铽稀土绿色荧光体及其制造方法
技术领域：
本发明属于发光材料技术领域，涉及一种在真空紫外线或紫外线激发下发射绿色荧光的硼酸钇钆铽稀土绿色荧光体及其制造方法。
背景技术：
近几年，在世界平板显示市场中，等离子体平板显示(PDP)以它独特的优点，正在迅猛地发展。PDP显示器是利用气体放电产生真空紫外线激发荧光粉发光，实现彩色显示，因此荧光粉是关键。在三基色荧光粉中绿粉的贡献最大，要求绿色荧光粉的发光亮度高，余辉短，抗真空紫外辐射性能强。目前，国内外普遍使用的PDP绿色荧光粉主要是ZnSiO4:Mn和BaAl12O19:Mn，由于Mn离子的余辉较长，因此这两种体系的荧光粉虽然发光亮度占优势，但画面的余辉过长，影响PDP画面的质量和显示器的应用，因此人们要求提供余辉短、发光亮度高的优良发光材料。本发明提供了亮度高余辉短的硼酸钇钆铽稀土绿色荧光体。
发明内容
本发明提供了一种在真空紫外线激发下，发光亮度高，并具有余辉短的硼酸钇钆铽稀土绿色荧光体及其制造方法，该种荧光体不仅适用于彩色等离子体平板显示器(PDP)，而且也适用与紫外线或电子束激发的光致发光材料或阴极射线发光材料。
本发明硼酸钇钆铽稀土绿色荧光体的化学表达式如下(Y1-x-yGdxTby)BO3
式中0＜x≤0.9，0.01≤y≤0.2，其中是以含钇、钆、铽的稀土氧化物和硼酸为原料，添加助熔剂，经过混料，高温固相反应，后处理制得。
基质部分由Gd和Y的氧化物组成，部分Gd取代Y，组成范围在x为0-0.9mol。
含铽的稀土氧化物为激活剂材料，浓度范围y为0.01-3.2mol，激活剂Tb3+的最佳浓度为0.03-0.04mol；添加剂为下列材料中的至少一种硼酸、氯化氨、氯化钠、硫酸钠、金属碳酸盐，加入量为1-5％(wt)。
钆、钇最佳配比，Gd3+的最佳浓度为0.17-0.2mol，Y3+的最佳浓度为0.76-0.8mol；本发明一种亮度高余辉短的硼酸钇钆铽绿色荧光体的制造方法，其特征在于高温固相反应制备方法包括备料、混料、烧成、后处理工艺步骤；1、备料按本发明硼酸钇钆铽稀土绿色荧光体化学表达式(Y1-x-yGdxTby)BO3的计量比称取一定量99.99％纯度的Y2O3、Gd2O3、Tb4O7，以及分析纯度以上的H3BO3或B2O3。
2、混料将上述原料分别装入球磨罐中，放入玛瑙球，逐一磨细，再将磨细的原料同时装入球磨罐中混合，放入橡胶球(φ30-50mm)5-10个，混合时间10小时以上，至原料混合均匀为止。
3、烧成将上述混匀后的原料装入氧化铝坩埚中，放入高温烧结炉恒温区，高温烧结炉升至400-600℃进行焙烧，恒温3-4小时，随炉降至室温取出。将坩埚中产物磨细，再装入氧化铝坩埚中，加盖放入高温烧结炉恒温区，在空气中或少量还原气氛中均可，炉升至1000-1150℃进行灼烧，恒温3-4小时，产物随炉降至室温或高温取出。
4、后处理将得到的白色粉末产物进行选粉，选出的粉装入球磨罐中，加入水和φ3mm玻璃球进行破碎，粉料∶水∶球≈1∶1∶1，球磨2小时，把粉浆装入烧杯中，用2％(NH4)2CO3溶液搅拌2小时，而后用70-80℃热去离子水洗至中性，经400目过筛，抽滤后于烘箱中120℃烘干，将烘干的荧光粉再经260目过筛，得到本发明的绿色荧光粉。
本发明的特点是(1)本发明的硼酸钇钆铽稀土绿色荧光体是一种发光亮度高，余辉短的绿色荧光粉；(2)采用高温固相法合成该荧光体，制造工艺简单，易于操作，适宜批量生产。
(3)基质中适量的钆取代钇，改善荧光体的抗VUV辐射性能；(4)提出满意的激活剂Tb3+的浓度范围，实验结果显示，最佳浓度为0.03-0.04mol；(5)提出满意的钆、钇配比，实验结果显示，Gd3+的最佳浓度为0.17-0.2mol，Y3+的最佳浓度为0.76-0.8mol；(6)提出硼酸或氧化硼的过量范围是计算值的1-2倍。
(7)选用少量金属碳酸盐作为助熔剂，不仅降低了灼烧温度，而且提高发光亮度，促进晶体生长；具体实施方式
实施例1称取Y2O3100.00g，Tb4O76.91g，H3BO374.17g 将上述原料分别装入球磨罐中，放入玛瑙球，逐一磨细，再将磨细的原料同时装入球磨罐中混合，放入橡胶球(φ30-50mm)5-10个，混合时间10-15小时，至原料混合均匀为止。将上述混匀后的原料装入氧化铝坩埚中，放入高温烧结炉恒温区，炉温升至400-600℃进行焙烧，恒温3-4小时，随炉降至室温。将坩埚中产物取出磨细，再装入氧化铝坩埚中，加盖放入高温烧结炉恒温区，炉内放入碳粒或通人氮气和氢气混合气体(氮气95％，氢气5％)，高温烧结炉升至1000-1150℃进行灼烧，恒温3-4小时，产物高温或随炉降至室温取出。
将得到的白色粉末产物进行选粉，把选出的粉装入球磨罐中，加入水和φ3mm玻璃球进行破碎，粉料∶水∶球≈1∶1∶1，球磨2小时，把粉浆装入烧杯中，而后用70-80℃热去离子水洗至中性，经400目过筛，抽滤后于烘箱中120℃烘干，将烘干的荧光粉再经260目筛网过筛，经检测即得到(Y1-x-yGdxTby)BO3绿色荧光粉。在147nm激发下相对发光强度为85.2。
实施例2称取Y2O3100.00g，Gd2O310.70g，Tb4O77.37g，H3BO379.14g，其余条件同实施例1，经检测即得到(Y1-x-yGdxTby)BO3绿色荧光体，在147nm激发下相对发光强度为86.1。
实施例3称取Y2O3100.00g，Gd2O318.50g，Tb4O77.71g，H2BO382.74g，其余条件同实施例1，经检测即得到(Y1-x-yGdxTby)BO3绿色荧光体，在147nm激发下相对发光强度为90.3。
实施例4称取Y2O3100.00g，Gd2O342.22g，Tb4O78.73g，H3BO393.60g，其余条件同实施例1，经检测即得到(Y1-x-yGdxTby)BO3绿色荧光体，在147nm激发下相对发光强度为100.0。
实施例5称取Y2O3100.00g，Gd2O32408.00g，Tb4O7111.00g，H3BO31187.00g，其余条件同实施例1，经检测即得到(Y1-x-yGdxTby)BO3绿色荧光体，在147nm激发下相对发光强度为72.4。
实施例6称取Y2O3100.00g，Gd2O340.64g，Tb4O72.09g，H3BO388.9g，其余条件同实施例1，经检测即得到(Y1-x-yGdxTby)BO3绿色荧光体，在147nm激发下相对发光强度为77.8。
实施例7称取Y2O3100.00g，Gd2O353.51g，Tb4O755.27g，H3BO3118.65g，其余条件同实施例1，经检测即得到(Y1-x-yGdxTby)BO3绿色荧光体，在147nm激发下相对发光强度为63.7。
实施例8称取Y2O3100.00g，Gd2O342.22g，Tb4O78.73g，H3BO393.60g，NaCl7.73g，其余条件同实施例1，经检测即得到(Y1-x-yGdxTby)BO3绿色荧光体，在147nm激发下相对发光强度为92.0。
实施例9称取Y2O3100.00g，Gd2O342.22g，Tb4O78.73g，H3BO393.60g，NaCl7.73g，NH4Cl3.87，其余条件同实施例1，经检测即得到(Y1-x-yGdxTby)BO3绿色荧光体，在147nm激发下相对发光强度为114.0。
实施例10称取Y2O3100.00g，Gd2O342.22g，Tb4O78.73g，H3BO393.60g，Na2SO43.87g其余条件同实施例1，经检测即得到(Y1-x-yGdxTby)BO3绿色荧光体，在147nm激发下相对发光强度为110.3。
实施例11
称取Y2O3100.00g，Gd2O342.22g，Tb4O78.73g，H3BO372.0g，其余条件同实施例1，经检测即得到(Y1-x-yGdxTby)BO3绿色荧光体，在147nm激发下相对发光强度为73.4。
实施例12称取Y2O3100.00g，Gd2O342.22g，Tb4O78.73g，H3BO3129.3g，其余条件同实施例1，经检测即得到(Y1-x-yGdxTby)BO3绿色荧光体，在147nm激发下相对发光强度为84.6。
权利要求
1.一种制备亮度高余辉短的硼酸钇钆铽稀土绿色荧光体，化学表达式为(Y1-x-yGdxTby)BO3，式中，0＜x≤0.9，0.01≤y≤0.2。其特征是以含钇、钆、铽的稀土氧化物和过量硼酸为原料，添加助熔剂，经过混料，高温固相反应，后处理制得。
2.根据权利要求1所述的亮度高余辉短的硼酸钇钆铽绿色荧光体，其特征是基质部分由Gd和Y的氧化物组成，部分Gd取代Y，组成范围在x为0-0.9mol。
3.根据权利要求1所述的亮度高余辉短的硼酸钇钆铽绿色荧光体，其特征是含铽的稀土氧化物为激活剂材料，浓度范围y为0.01-0.2mol。
4.根据权利要求1所述的亮度高余辉短的硼酸钇钆铽绿色荧光体，其特征是激活剂Tb3+的最佳浓度为0.03-0.04mol；
5.根据权利要求1所述的亮度高余辉短的硼酸钇钆铽绿色荧光体，其特征是钆、钇最佳配比，Gd3+的最佳浓度为0.17-0.2mol，Y3+的最佳浓度为0.76-0.8mol；
6.根据权利要求1所述的亮度高余辉短的硼酸钇钆铽绿色荧光体，其特征是添加剂为下列材料中的至少一种氯化氨、氯化钠、硫酸钠、金属碳酸盐，加入量为1-5％(wt)，硼酸根部分是以过量的硼酸或过量的氧化硼加入，过量范围是计算值的1-2倍。
7.一种亮度高余辉短的硼酸钇钆铽绿色荧光体的制造方法，其特征在于高温固相反应制备方法，包括备料、混料、烧成、后处理四步骤；
8.根据权利要求7所述的亮度高余辉短的硼酸钇钆铽绿色荧光体的制造方法，其特征在于混料步骤包括将基质材料、激活剂和添加剂按化学计量比，称取混合球磨均匀，装在刚玉坩埚中。
9.根据权利要求7所述的亮度高余辉短的硼酸钇钆铽绿色荧光体的制造方法，其特征是，在烧成步骤中，将盛料坩埚放入高温烧结炉中，随炉升温至1000-1150℃，恒温1-2小时，高温或降到室温取出。
10.根据权利要求7所述的亮度高余辉短的硼酸钇钆铽绿色荧光体的制造方法，其特征是，在后处理过程中将荧光体放入装水的容器中，与球创击，解散。
全文摘要
本发明属于发光材料技术领域，是一种用于真空紫外线激发亮度高余辉短的硼酸钇钆铽稀土绿色荧光体及其制造方法。本发明硼酸钇钆铽稀土绿色荧光体的化学表达式为(Y
文档编号C09K11/77GK1727434SQ200410011280
公开日2006年2月1日 申请日期2004年11月30日 优先权日2004年11月30日
发明者王晓君, 赵小霞, 陈宝玖 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所