专利名称：一种钐掺杂铝酸钆基荧光粉体及其制备方法
技术领域：
本发明涉及衫主掺杂激活铝酸钆基荧光粉体及其制备方法，属于发光粉体材料领域。
背景技术：
销酸钆盐基发光材料(GdhAlyOz: REX， RE为稀土元素离子和/或过渡金属离子)具有 优异的光学性能、机械性能及稳定的物理化学性质。相对发展较成熟的铝酸钇基发光 材料，该体系材料基体成分吸收系数大的特点，作为新型光学基体材料，它的应用正 为人们所瞩目。该材料系的晶体形式材料是一种理想的固体激光器材料，其透明陶瓷 体也有广泛用途，而粉体在紫外、真空紫外光、X射线、高能粒子、近紫外、蓝光激发 下发射可见光，有望应用于阴极射线管(CRT)、场发射平板显示器(FED)、等离子平 板显示器、LED荧光粉等领域，以提高器件分辨率。作为一种新材料体系，人们对它认识尚少，对于该体系的材料的性能和制备方法 研究较少。J.W.M.Verweij等人采用固体反应方法合成GAP (GdM03)粉体(0 e/ff/ca7 户力/"-c"e/^e" ， (1995) 51-55 ),将0(1203和八1203粉末均勾混合，并在1450。C以上 的高温下进行热处理。该方法工艺简单，易批量生产；缺点是热处理温度较高，球磨 过程中易引入杂质，(杂质来源于煅烧产物中除主晶相GAP外，往往残留少量中间相 G山A 1A(简称GAM )和Gd3A 15012(简称GAG )。罗岚等人将湿化学方法成功应用GAP (GdA 103, CN310107829. 3) 、 GAG (Gd3Al5012, CN200510056140. 1) 、 GAM (Gd4Al209, CN200510069827. 9) 粉体合成，这些发明均以柠檬酸盐-硝酸盐燃烧法合成为基础，柠檬酸作为螯合剂和燃 料使用，按化学计量比将一种或多种氧化物用浓硝酸溶解于容器中，向混合溶液中加 入适量柠檬酸(柠檬酸的量与金属离子摩尔比l-2倍)，调节溶液pH，搅拌加热得到溶 胶及凝胶，预烧凝胶得到前驱粉末，再经过800 - 1300。C热处理得到粒径分布范围为 40 - 100nm,以Eu， Tb， Ce, Pr为主掺杂元素的紫外激发荧光粉。 发明内容本发明涉及的钐主掺杂激活铝酸钆基荧光粉体((Gdm^AlyOz: Smxl,REx2, RE主要是稀土元素离子和过渡金属离子)不仅可以被紫外光激发粉红色的荧光，更重要的是 它在近紫外(360-390nm, LED紫光芯片发射波段)、蓝光激发下(430-490nm,特别是 460nm激发下，LED蓝光芯片发射波段)发射更为明亮的粉红色荧光可用作LED蓝光或紫 外芯片的荧光粉。所采用的制湿法化学合成时，溶液环境为有机环境，且以乙二醇为 螯合剂。本发明制备的荧光粉体化学表达式如下Gdi-xi—X2AlyOz: Smxi， REX2 式中y值范围为O ~ 5/3(从纯氧化钆相到石榴石铝酸钆相的所有配比铝酸钆晶相)， 当y-0.5,荧光粉即为单斜型钐掺杂铝酸钆(GAM:Sm,RE); y=l,荧光粉即为石榴石型钐掺杂铝酸钆(GAP: Sm, RE ); y-5/3，荧光粉即为钙钛矿型钐掺杂铝酸钆(GAG: Sm, RE )。 RB是稀土元素离子和/或过渡金属离子的一种或多种，如Dy， Ce、 Mn等。Xl为Sm掺杂克 分子量，0. 01<xl<0, 1, X2为RE掺杂克分子量，含量为Sm含量的O-O. l倍。 本发明采用溶胶-凝胶过程和燃烧合成过程相结合的方法制备荧光粉体。 制备过程如下按化学计量比，将氧化钆(Gd203 )、氧化钐(Sm203 )、 RE离子溶解 在热醋酸中(60 7(TC),然后再按化学计量比加入硝酸铝，搅拌均匀；之后按3》R(即 乙二醇的摩尔数/金属离子的摩尔数)>1.5,将乙二醇作为鳌合剂加入到反应溶液中， 搅拌均勾；60-7(TC搅拌蒸发溶液得到白色透明凝胶；干燥的凝胶粉末，研磨，在空 气气氛下6G0 80(TC温度下预烧2-3h,升温速度《5。C/min;研磨预烧粉末后，空气 气氛下^100(TC下烧结3 4h，得到最终产品。本发明制备的钐主掺杂激活铝酸钆基荧光粉体((Gdh^AlyOz: Smxl,REx2, RE为稀土元素离子和/或过渡金属离子)在蓝光和近紫外激发下发光强度大、粒径分布均匀(范围为40~100nm)、工艺过程简单易行，原料便宜易得。
图l为实例l产品的XRD图谱，表明产物为单一的GAP晶相。 图2为实例1产品的在蓝光和近紫外激发下的荧光光谱，横坐标为波长(nm),纵坐标为发光强度。图3为实例4产品的XRD图谱，表明产物为单一的GAP晶相。图4按实例4制备粉体在蓝光和近紫外激发下的荧光光谱，其横坐标和纵坐标的 物理含义同图2图5为实例6产品的XRD图谱，表明产物为单一的GAP晶相。图6按实例6制备粉体在蓝光和近紫外激发下的荧光光谱，其横坐标和纵坐标的 物理含义同图具体实施方式
下面将结合实例和附图对本发明进行具体叙述。实施例l取7. 252g氧化钆、0. 6976g氧化钐溶解在50ml浓度为0. 2tnol/L、温度为65。C的醋酸 中；取15. 006g硝酸铝(Al(N03) 3 9H20)溶解在上述溶液中，搅拌至均勾；随后加入7. 44g 乙二醇，7(TC搅拌蒸发溶液得到白色透明凝胶；干燥的凝胶粉末，研磨，在空气气氛 下60(TC温度下预烧3h，升温速度4'C/min;研磨预烧粉末后，空气气氛下100(TC下烧 结4h,得到最终产品GdA103:Sm。.,。所制备的粉体的XRD图为图l，近紫外/蓝光激发图谱 如图2所示。实施例2取7.252g氧化钆、0. 3488g氧化钐溶解在50ml浓度为0. 3mol/L、温度为60'C的醋 酸中；取15. 006g硝酸铝(Al (N03)3 9H20)溶解在上述溶液中，搅拌至均句；随后加入 14.88g乙二醇，65'C搅拌蒸发溶液得到白色透明凝胶；干燥的凝胶粉末，研磨，在空气气氛下700'C温度下预烧2. 5h，升温速度5'C/min;研磨预烧粉末后，空气气氛下1300 'C下烧结4h,得到最终产品GdA103:Sm。.。5。所制备的粉体的XRD图和近紫外/蓝光激发图谱类实施例l。 实施例3取7. 252g氧化钆、0. 6976g氧化衫、0. 0746 g氧化镝溶解在50ml浓度为0. 25mol/L、 温度为70。C的醋酸中；取15. 006g硝酸铝(A1(N05)3 9^0)溶解在上述溶液中，搅拌至 均勻；随后加入11.16g乙二醇，65"C搅拌蒸发溶液得到白色透明凝胶；干燥的凝胶粉 末，研磨，在空气气氛下80(TC温度下预烧3h,升温速度3'C/min;研磨预烧粉末后， 空气气氛下1200。C下烧结3h,得到最终产品GdA103:Sniu Dy。j。所制备的粉体的XRD图 和近紫外/蓝光激发图谱类实施例l。实施例4取7.252g氧化钆、0. 6976g氧化衫溶解在50ml浓度为0. 4raol/L、温度为65'C的醋酸 中；取7.503g硝酸铝(A1(N03) 3 9H20)溶解在上述溶液中，撹拌至均勻；随后加入5. 56g 乙二醇，7(TC撹拌蒸发溶液得到白色透明凝胶；干燥的凝胶粉末，研磨，在空气气氛 下60(TC温度下预烧3h，升温速度4。C/min;研磨预烧粉末后，空气气氛下lOGO'C下烧 结4h,得到最终产品Gd4AlA:Sm。.4。所制备的粉体的XRD图为图3，近紫外/蓝光激发图 谱如图4所示。实施例5取7. 252g氧化礼、0. 6976g氧化衫、0. 6884g氧化铈溶解在50ml浓度为0. 2mol/L、 温度为65。C的醋酸中；取7.503g硝酸铝(A1(N03) 3 9H20)溶解在上述溶液中，搅拌至 均匀；随后加入7.41g乙二醇，65'C搅拌蒸发溶液得到白色透明凝胶；干燥的凝胶粉末， 研磨，在空气气氛下65(TC温度下预烧3.5h,升温速度3X:/min;研磨预烧粉末后，空 气气氛下110(TC下烧结3h,得到最终产品GcUlA: Sm。.4CeQ.M。所制备的粉体的XRD图和 近紫外/蓝光激发图谱类实施例4。实施例6取7. 252g氧化钆、0. 6976g氧化衫溶解在50ml浓度为0. 2mol/L、温度为65。C的醋酸 中；取25g硝酸铝(A1(N03) 3 9H20)溶解在上述溶液中，搅拌至均匀；随后加入5. 56g 乙二醇，6(TC搅拌蒸发溶液得到白色透明凝胶；干燥的凝胶粉末，研磨，在空气气氛 下70(TC温度下预烧3h,升温速度3'C/min;研磨预烧粉末后，空气气氛下llO(TC下烧 结4h,得到最终产品Gd3AlsOu:Sm。.3。所制备的粉体的XRD图为图5，近紫外/蓝光激发图 谱如图6所示。实施例7取7. 252g氧化钆、0. 6976g氧化钐、0. 3478g氧化锰溶解在50ml浓度为0. 3mol/L、 温度为65t:的醋酸中；取25g硝酸铝(A1(N03) 3 9H20)溶解在上述溶液中，搅拌至均匀； 随后加入19.84g乙二醇，7(TC搅拌蒸发溶液得到白色透明凝胶；干燥的凝胶粉末，研 磨，在空气气氛下750'C温度下预烧3h,升温速度4。C/min;研磨预烧粉末后，空气气氛下1100。C下烧结4h,得到最终产品G(U1A2: Sm。.3 Mn。.。3。所制备的粉体的XRD图和近 紫外/蓝光激发图谱类实施例6。表l为各对比实例的化学计量和主要参数实例A1(N03) 3 9H20Gd203Sm203Dy203Ce02 Mn02乙二醇R晶相发光色115. 0067. 2520. 6976000 7.441. 5GAP粉红215. 0067. 2520. 3488000 14.883GAP粉红315. 0067. 2520. 69760. 074600 11.162GAP粉红47. 5037. 2520. 697600 0 5.561. 5GAM粉红57. 5037. 2520. 697600.68840 7.412GAM粉红6 725 257. 252 7. 2520. 6976 0. 69760 000 9.92 00.3478 19.841. 5 3GAG GAG粉红 粉红
权利要求
1、一种钐掺杂铝酸钆基荧光粉体，其特征是化学组成式为 Gd1-x1-x2AlyOz:Smx1，REx2式中，y值范围为0～5/3，RE是稀土元素离子和/或过渡金属离子的一种或多种，X1为Sm掺杂克分子量，0.01＜x1＜0.1，X2为RE掺杂克分子量，含量为Sm含量的0-0.1倍。
2、 根据权利要求l所述荧光粉体,其特征是稀土元素离子和/或过渡金属离子为Dy, Ce、 Mn中的一种或多种。
3、 根据权利要求l所述的荧光粉的制备方法，其特征是按化学计量比，将氧化钆、 氧化钐、RE离子溶解在60-7(TC的醋酸中，然后加入硝酸铝，搅拌均勾；之后按3》乙 二醇的摩尔数/金属离子的摩尔数>1.5,将乙二醇加入反应溶液中，撹拌均勻；60~ 7(TC搅拌蒸发溶液，千燥，研磨，在空气气氛、600 - 80(TC温度下预烧2 3h,升温速 度《5。C/min;研磨预烧粉末后，空气气氛下，> 1G0(TC温度下烧结3 ~ 4h。
全文摘要
一种钐掺杂铝酸钆基荧光粉体及其制备方法，荧光粉体的化学组成式为Gd<sub>1-x1-x2</sub>Al<sub>y</sub>O<sub>z</sub>:Sm<sub>x1</sub>，RE<sub>x2</sub>，其中y值范围为0～5/3，RE是稀土元素离子和/或过渡金属离子的一种或多种，X1为Sm掺杂克分子量，0.01＜x1＜0.1，X2为RE掺杂克分子量，含量为Sm含量的0-0.1倍。制备过程是按化学计量比，将氧化钆、氧化钐、RE离子溶解在60～70℃醋酸中，然后加入硝酸铝，搅拌均匀；之后按3≥乙二醇的摩尔数/金属离子的摩尔数≥1.5，将乙二醇加入反应溶液中，搅拌均匀；60～70℃搅拌蒸发溶液，干燥，研磨，在空气气氛、600～800℃预烧2～3h，升温速度≤5℃/min；研磨预烧粉末后，空气气氛下，≥1000℃烧结3～4h，该工艺过程简单易行，原料便宜易得，粉体在蓝光和近紫外激发下发光强度大、粒径分布均匀。
文档编号C09K11/80GK101265408SQ20081006096
公开日2008年9月17日 申请日期2008年4月1日 优先权日2008年4月1日
发明者浪 周, 熊志华, 岚 罗, 魏秀琴 申请人:南昌大学