一种稀土磷酸盐LnPO₄:Ce,Tb绿色荧光粉的制备方法

专利名称：一种稀土磷酸盐LnPO₄:Ce,Tb绿色荧光粉的制备方法
技术领域：
本发明涉及无机发光材料制备方法，特别是涉及一种稀土磷酸盐绿色荧光 粉LnP04:Ce,Tb (Ln为Y， La或Gd)的制备方法。
技术背景稀土磷酸盐发光粉体具有发光效率高、热稳定性好等优点，被认为是最具 实用价值的发光基质之一。其中的稀土磷酸盐绿色荧光粉LnPO^Ce， Tb (Ln为 Y， La或Gd)是三基色荧光粉中一类重要的高效绿色发光粉，在灯用荧光粉、 阴极射线管(CRT)、等离子显示(PDP)等应用中占有举足轻重的地位。目前，工业上通常采用高温固相反应法合成稀土磷酸盐发光粉体。高温固 相反应法需要较长的反应时间，在高温灼烧过程中有氧化磷的蒸发，使得反应 过程中磷酸根与稀土元素的比例难以控制，并且颗粒粒径较大，使用时需要球 磨粉碎。但球磨工艺将使颗粒晶形遭到破坏，对荧光粉的发光性能有不利影响， 产生的小颗粒荧光粉会使发光强度大为降低。因此，有待开发新的稀土磷酸盐 发光粉体的制备方法。微波水热法是近几年才在国际上开展研究的一种微细粉体制备技术，与常 规方法相比，具有反应温度低，反应时间短的优点，能制备出结晶完好、粒径 分布均匀的粉体。因此，用微波水热法制备稀土磷酸盐发光粉体是一种创新。 发明内容本发明的目的在于提供一种稀土磷酸盐LnP04:Ce,Tb绿色荧光粉(Ln为Y， La或Gd)的制备方法。该方法以稀土氧化物Lri203 (Ln为Y， La或Gd)、 Ce02、 11)4 07以及硝酸(HN03)、 (NH4)2HP04为原料，采用微波炉为设备快速合成了 LnP04:Ce， Tb粉体。本发明采用的技术方案是按摩尔比[(卜x-4y)/2]:x:y称取Lri203、 CeO^QTb407，其中Ln-Y， La或Gd， x=0.15~0.2， y=0.025 0.0375;用浓硝酸将上述三种氧化物溶解生成稀土硝酸盐， 其中，浓硝酸的摩尔用量为稀土原子Ce、 Tb与Ln之和的3倍，并用10倍体积的去 离子水稀释；称取2倍于稀土氧化物摩尔数的(NH4)2HP04配成稀溶液，将 (NH4)2HPCV溶液加入到在磁力搅拌下的稀土溶液中；通过稀硝酸和氨水的配合 使用来调节混合溶液的PH值，控制PH值为2 7;经搅拌后，将获得的乳状液倒入到聚四氟乙烯反应釜中，加入去离子水使溶液体积达到反应釜容积的80%;密封后，将反应釜置于微波炉中，调节功率为中档，微波辐照8 10min;然后将获得的悬浊液经高速离心后倒去上层清液，将沉淀物用去离子水冲洗，再用无水乙醇洗涤后烘干，得到绿色荧光粉LnP04:Ce,Tb。 本发明具有的有益效果是1. 合成速度快。微波水热法与传统加热方法相比，被加热物质是整体从内 部同时发热，升温速度快，从而显著縮短制备时间，降低能耗。2. 改进了所制备粉体的结构与性能。由于微波加热速度快，避免了制备过 程中晶粒的异常长大，能够在短时间内合成纯度高、粒径细、粒度分布均匀的 LnPOt:Ce， Tb粉体材料。


图l分别为实施例l、 2、 3制备的绿色荧光粉YP04:Ce， Tb、 LaP04:Ce， Tb、 GdP04:Ce， Tb的XRD谱图。图2分别为实施例1、 2、 3制备的YP04:Ce， Tb、 LaP04:Ce， Tb、 GdP04:Ce， Tb的荧光发射光谱图。图3是制备的LnP04:Ce， Tb粉体的SEM照片。
具体实施方式
本发明选用纯度均为分析纯的稀土氧化物!^1203 (Ln为Y， La或Gd)、 Ce02、 Tb407和硝酸(HN03)、 (NH4)2HP04为原料，采用微波炉为设备快速合成了 LnP04:Ce， Tb粉体；合成方式为微波水热合成，微波炉型号为Panasonic 丽陽GD587S。实施例l:将0.375mol的Y203、 0.15mol的Ce02和0.025mol的丁1 407用3mo1的浓硝 酸溶解生成稀土硝酸盐，并用去离子水稀释；称取2mol的(NH4)2HP04配成稀溶液，将(NH4)2HP04溶液缓慢加入到在磁力搅拌下的稀土溶液中；通过稀硝酸和氨水的配合使将混合溶液的PH值调节为2;经充分搅拌后，将获得的乳状液 倒入聚四氟乙烯反应釜中，加入去离子水使溶液体积达到反应釜容量的80%(约 为800ml);密封后，将反应釜置于微波炉中，调节功率为中档，微波辐照8min; 然后将获得的悬浊液经高速离心后倒去上层清液，将沉淀物用去离子水冲洗两 遍，再用无水乙醇洗涤后烘干，得到绿色荧光粉YP04:Ce,Tb。其XRD谱图如图l左上方所示，荧光发射光谱图如图2左上方所示，SEM 照片如图3所示。将0.35mol的La203、 0.15mol的CeO2和0.0375mol的Tb4O7用3mol的浓硝酸溶 解生成稀土硝酸盐，并用去离子水稀释；称取2mol的(NH4)2HP04配成稀溶液， 将(NH4)2HPCV溶液缓慢加入到在磁力搅拌下的稀土溶液中；通过稀硝酸和氨水 的配合使将混合溶液的PH值调节为5;经充分搅拌后，将获得的乳状液倒入聚四 氟乙烯反应釜中，加入去离子水，使溶液体积达到反应釜容量的80% (约为 800ml);密封后，将反应釜置于微波炉中，调节功率为中档，微波辐照9min; 然后将获得的悬浊液经高速离心后倒去上层清液，将沉淀物用去离子水冲洗两 遍，再用无水乙醇洗涤后烘干，得到绿色荧光粉LaP04:Ce，Tb。其XRD谱图如图l右上方所示，荧光发射光谱图如图2右上方所示。实施例3:将0.325mol的Gd203、 0.2mol的CeO2和0.0375mol的Tb4O7用3mol的浓硝酸溶 解生成稀土硝酸盐，并用去离子水稀释；称取2mol的(NH4)2HP04配成稀溶液， 将(NH4)2HP04溶液缓慢加入到在磁力搅拌下的稀土溶液中；通过稀硝酸和氨水 的配合使将混合溶液的PH值调节为7;经充分搅拌后，将获得的乳状液倒入聚四 氟乙烯反应釜中，加入去离子水使溶液体积达到反应釜容量的80。/。(约为800ml); 密封后，将反应釜置于微波炉中，调节功率为中档，微波辐照10min;然后将获 得的悬浊液经高速离心后倒去上层清液，将沉淀物用去离子水冲洗两遍，再用 无水乙醇洗涤后烘干，得到绿色荧光粉GdP04:Ce，Tb。其XRD谱图如图1下方所示，荧光发射光谱图如图2下方所示。
权利要求
1、一种稀土磷酸盐LnPO4:Ce，Tb绿色荧光粉的制备方法，其特征在于按摩尔比[(1-x-4y)/2]∶x∶y称取Ln2O3、CeO2和Tb4O7，其中Ln为Y，La或Gd，x＝0.15～0.2，y＝0.025～0.0375；用浓硝酸将上述三种氧化物溶解生成稀土硝酸盐，其中，浓硝酸的摩尔用量为稀土原子Ce、Tb与Ln之和的3倍，并用10倍体积的去离子水稀释；称取2倍于稀土氧化物摩尔数的(NH4)2HPO4配成稀溶液，将(NH4)2HPO4溶液加入到在磁力搅拌下的稀土溶液中；通过稀硝酸和氨水的配合使用来调节混合溶液的PH值，控制PH值为2～7；经搅拌后，将获得的乳状液倒入到聚四氟乙烯反应釜中，加入去离子水使溶液体积达到反应釜容积的80％；密封后，将反应釜置于微波炉中，调节功率为中档，微波辐照8～10min；然后将获得的悬浊液经高速离心后倒去上层清液，将沉淀物用去离子水冲洗，再用无水乙醇洗涤后烘干，得到绿色荧光粉LnPO4:Ce，Tb。
全文摘要
本发明公开了一种稀土磷酸盐LnPO₄:Ce，Tb绿色荧光粉的制备方法。按摩尔比称取Ln₂O₃、CeO₂和Tb₄0₇，其中Ln为Y，La或Gd；用浓硝酸将上述氧化物溶解并用去离子水稀释；称取2倍于稀土氧化物摩尔数的(NH₄)₂HPO₄配成稀溶液加入到稀土溶液中；通过硝酸和氨水调节混合溶液的pH值为2～7；经搅拌后，将获得的乳状液倒入到聚四氟乙烯反应釜，置于微波炉中，微波辐照8～10min；然后将获得的悬浊液经高速离心后倒去上层清液，将沉淀物洗涤烘干后得到所需样品。用微波水热法制备LnPO₄:Ce，Tb荧光粉，操作简便、合成快速；所得的粉体具有纯度高、结晶好、粒度均匀、发光稳定的特点。
文档编号C09K11/81GK101591539SQ200910100430
公开日2009年12月2日 申请日期2009年7月6日 优先权日2009年7月6日
发明者席珍强, 张秀芳, 杜平凡 申请人:浙江理工大学