专利名称：一种铝酸镧发光材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及光电材料领域，尤其涉及一种铝酸镧掺杂稀土元素的发光材料。本发明还涉及铝酸镧发光材料的制备方法。
背景技术：
近年来场发射器件由于其运行电压低，功耗小，不需偏转线圈，无X射线辐射，抗辐射和磁场干扰等优点而备受关注，场发射阴极和发光材料结合可以得到高亮度、高显色的场发射光源，可以应用与显示、各种指示、普通照明等领域。制备优良性能场发射器件的关键因素之一是高性能荧光粉体的制备。目前场发射器件所采用的荧光材料主要是一些用于传统阴极射线管和投影电视显象管的硫化物系列、氧化物系列和硫氧化物系列荧光粉。 对于显示应用中，窄带发射光谱对投影电视等的光学系统提出了较少的严格要求。因此掺杂稀土离子的窄带发光材料有较大的优势。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供一种铝酸镧发光材料，具有如下化学通式 La1TyReyLnxAlO3 ；其中，Ln为Tm、Tb、Sm或Eu中的至少一种，Re为Y、Gd或Lu中的至少一种，χ的取值范围为0. 001 0. 2 ;x的取值范围优选0. 001 0. 15 ；y的取值范围为l_x的 0 0. 2倍。本发明还提供上述铝酸镧发光材料的制备方法，制备流程如下按照化学通式Lai_x_yReyLnxA103中Al的化学计量比，提供Al的源化合物并配置成 Al离子水溶液；其中，Ln为Tm(铥)、Tb(铽)、Sm(钐)或Eu(铕)中的至少一种，Re为 Y(钇)、Gd(钆)或Lu(镥)中的至少一种，χ的取值范围为0. 001 0. 2，y的取值范围为 1-x的0 0. 2倍；往上述Al离子水溶液中添加碱溶液，如氨水，调节Al离子水溶液的pH值至8，制得纳米氧化铝溶胶；往上述纳米氧化铝溶胶中添加沉降剂(其摩尔用量为Al离子摩尔量的1 1. 5 倍)，如草酸铵，随后分别滴加含La离子和Ln离子的水溶液，接着加入碱溶液，如氨水，调节整个混合溶液的PH值至9，搅拌、过滤、烘干沉淀物；对上述沉淀物依次于600 900°C下预热处理0. 5 2h，以及1200 1500°C下烧结处理0. 5 证，冷却、研磨，制得所述铝酸镧发光材料；其中，预热处理是在空气氛围下进行的，烧结处理可以在空气氛围或还原氛围下进行。与现有技术相比，本发明具有以下优点本发明提供一种制备铝酸镧发光材料及其制备方法，其中，使用该方法制备出来的铝酸镧发光材料在阴极射线激发下具有较高的发光亮度，比传统的铝酸镧发光材料的发光效率有40%的提高，并可应用于场发射器件中。
图1为本发明的铝酸镧发光材料的制备工艺流程图；图2是其他方法制备得到的铝酸镧发光材料与实施例3制备的铝酸镧发光材料的阴极射线发光光谱对比图；其中，曲线11是指实施例3制备的铝酸镧发光材料，曲线12是飞利浦专利方法制备得到的铝酸镧掺Tm发光材料；图3是S^ 992SiO4 = Mnatltl8荧光粉与实施例3制备的铝酸镧发光材料的阴极射线发光光谱对比图；其中，曲线10是指商用彩虹CRT蓝粉aiS:Ag(Cl)荧光粉，曲线11是指实施例3制备的铝酸镧发光材料；图4是实施例5制备的铝酸镧发光材料的阴极射线发光光谱图。
具体实施例方式本发明提供一种铝酸镧发光材料，其特征在于，该铝酸镧发光材料具有如下化学通式=La1^yReyLnxAlO3 ；其中，Ln为Tm、Tb、Sm或Eu中的一种，Re为Y、Gd或Lu，χ的取值范围为0. 001 0. 2 ;χ的取值范围优选0. 001 0. 15 ；y的取值范围为l_x的0 0. 2倍；同时，Lai_x_yReyLnxA103发光材料中，Al的摩尔量为总摩尔量的1 1. 1倍。制造上述铝酸镧发光材料的方法，如图1所示，制备流程如下步骤Si、按照化学通式Lai_x_yReyLnxM03中各元素的化学计量比，提供Al元素的源化合物，本发明中采用硝酸铝；其中，Ln为Tm、Tb、Sm或Eu中的至少一种，Re为Y、Gd或Lu 中的至少一种，y的取值范围为1-x的0 0. 2倍(即La可以被Y、Gd或Lu部分替换，最大替换量不超过La摩尔量的20% ) ；χ的取值范围为0.001 0.2(优选0.001 0. 15)；步骤S2、根据上述提供Al的源化合物，将其溶于去离子水中，配置成Al离子水溶液，且铝盐的摩尔用量过量过量0 10% (即Al的摩尔量为Lai_x_yReyLnxyU03总摩尔量的 1 1. 1倍)；步骤S3、35 45°C加热条件下，往上述Al离子水溶液快速加入碱溶液，如氨水， 搅拌，使Al离子水溶液的pH值调至8，然后继续加热到70°C下搅拌lh，制得纳米氧化铝溶胶；步骤S4、往上述纳米氧化铝溶胶中添加Al离子摩尔量的1 1. 5倍的沉降剂，如草酸铵，随后分别滴加含La离子和Ln离子的水溶液，接着加入碱溶液，如氨水，搅拌1 2h，调节整个混合溶液的pH值至9，搅拌、过滤、烘干沉淀物；步骤S5、空气氛围下，对上述沉淀物于600 90(TC (优选80(TC )下预热处理 0. 5 2h，随后升温至1200 1500°C下烧结处理0. 5 5h，冷却、研磨，制得所述铝酸镧发光材料；其中，预热处理是在空气氛围下进行的，烧结处理可以在空气氛围或还原氛围下进行。下面结合附图，对本发明的较佳实施例作进一步详细说明。实施例ILatl. 999TmQ.qq1A103首先称取九水硝酸铝1. 8756g(5mmol)，溶解到IOml去离子水中，搅拌加热到35 度，快速加入氨水，调节溶液PH到8，继续搅拌0. 5h，然后再加热到70度，继续搅拌lh，再加入25ml浓度为0. 3mol/L的草酸铵溶液，滴加4. 995ml浓度为lmol/L的硝酸镧溶液和 0. 05ml浓度为0. lmol/L的硝酸铥溶液，后滴加氨水，调节溶液pH到9，继续搅拌lh。最后过滤洗涤烘干沉淀物，在空气气氛900度下预处理0.证，再于空气气氛下150(TC保温烧结 0. 5h，冷却至室温，研磨即得到Laa 999TmacitllAio3S光材料。该材料在阴极射线激发下可以发射蓝光，发光性能好。实施例2L 9Y0. Q5SmQ. 05Α103首先称取九水硝酸铝1. 9507g(5. 2mmol)，溶解到IOml去离子水中，搅拌加热到40 度，快速加入氨水，调节溶液PH到8，继续搅拌0. 5h,然后再加热到70度，继续搅拌lh，再滴加4. 5ml浓度为lmol/L的硝酸镧溶液，0. 25ml浓度为lmol/L的硝酸钇溶液和2. 5ml浓度为0. lmol/L的硝酸钐溶液，后滴加氨水，调节溶液pH到9，继续搅拌池。最后过滤洗涤烘干沉淀物，在空气气氛800度下预处理lh，再于空气气氛下120(TC保温烧结5h，冷却至室温，研磨即得到IAl9Yaci5Smatl5AlO3发光材料。该材料在阴极射线激发下可以发射橙红光，发光性能好，色纯度高。实施例SLEia99TmacilAlO3首先称取九水硝酸铝2. 0632g(5. 5mmol)，溶解到20ml去离子水中，搅拌加热到45 度，快速加入氨水，调节溶液PH到8，继续搅拌0. 5h,然后再加热到70度，继续搅拌lh，再加入IOml浓度为0. 3mol/L的草酸铵溶液，滴加4. 95ml浓度为lmol/L的硝酸镧溶液和0. 5ml 浓度为0. lmol/L的硝酸铥溶液，后滴加氨水，调节溶液pH到9，继续搅拌池。最后过滤洗涤烘干沉淀物，在空气气氛600度下预处理池，再于空气气氛下1400°C保温烧结lh，冷却至室温，研磨即得到Laa99TmatllAlO3发光材料。该材料在阴极射线激发下可以发射蓝光，发光性能好。图2是其他方法制备得到的铝酸盐发光材料与实施例3制备的铝酸盐发光材料的阴极射线发光光谱对比图；其中，曲线11是指实施例3制备的铝酸盐发光材料，曲线12是飞利浦专利方法制备得到的铝酸镧掺Tm发光材料。图3是商用彩虹CRT蓝粉SiS = Ag(Cl)荧光粉与本实施例制备的铝酸盐发光材料的阴极射线发光光谱对比图，其中，曲线11是指本实施例制备的铝酸盐发光材料，曲线10 是指商用彩虹CRT蓝粉aiS:Ag(Cl)荧光粉。如图3所示，本实施例制备得到的发光材料的蓝色发光峰值强度是aiS:Ag(Cl)荧光粉的430%，本实施例的发光材料具有稳定性好、发光效率高的特点。实施例4Lei。. 7Gd0. !Eu0.2A103首先称取九水硝酸铝2. 0257g(5. 4mmol)，溶解到15ml去离子水中，搅拌加热到45 度，快速加入氨水，调节溶液PH到8，继续搅拌0. 5h,然后再加热到70度，继续搅拌lh，再加入5ml浓度为0. 3mol/L的草酸铵溶液，滴加3. 5ml浓度为lmol/L的硝酸镧溶液，0. 5ml浓度为lmol/L的硝酸钆溶液和Iml浓度为lmol/L的硝酸铕溶液，后滴加氨水，调节溶液pH 到9，继续搅拌lh。最后过滤洗涤烘干沉淀物，在空气气氛800度下预处理1. 5h，再于空气气氛下1300°C保温烧结3h，冷却至室温，研磨即得到LEia7GdaiEua2AlO3发光材料。该材料在阴极射线激发下可以发射红光，发光性能好，色纯度高。实施例SLEia9TbaiAlO3首先称取九水硝酸铝2. 0632g(5. 5mmol)，溶解到25ml去离子水中，搅拌加热到40 度，快速加入氨水，调节溶液PH到8，继续搅拌0. 5h,然后再加热到70度，继续搅拌lh，再滴加4. 5ml浓度为lmol/L的硝酸镧溶液和Iml浓度为0. 5mol/L的硝酸铽溶液，后滴加氨水，调节溶液PH到9，继续搅拌1. ！。最后过滤洗涤烘干沉淀物，在空气气氛800度下预处理 2h，再于还原气氛下1400°C保温烧结lh，冷却至室温，研磨即得到LEia9TbaiAlO3发光材料。 该材料在阴极射线激发下可以发射绿光，发光性能好，色纯度高。图4是本实施例制备得到的发光材料在阴极射线激发下的发光光谱。实施例61^. 65Lu0. 2Tb0.15A103首先称取九水硝酸铝1. 9132g(5. lmmol)，溶解到15ml去离子水中，搅拌加热到45 度，快速加入氨水，调节溶液PH到8，继续搅拌0. 5h,然后再加热到70度，继续搅拌lh，再加入15ml浓度为0. 3mol/L的草酸铵溶液，滴加3. 25ml浓度为lmol/L的硝酸镧溶液，Iml浓度为lmol/L的硝酸镥溶液和1. 5ml浓度为0. 5mol/L的硝酸铽溶液，后滴加氨水，调节溶液 ph到9，继续搅拌池。最后过滤洗涤烘干沉淀物，在空气气氛800度下预处理池，再于还原气氛下1300°C保温烧结4h，冷却至室温，研磨即得到Liia65Luci2Tbai5AlO3发光材料。该材料在阴极射线激发下可以发射绿光，发光性能好，色纯度高。应当理解的是，上述针对本发明较佳实施例的表述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求
1.一种铝酸镧发光材料，其特征在于，该铝酸镧发光材料具有如下化学通式 La1TyReyLnxAlO3 ；其中，Ln为Tm、Tb、Sm或Eu中的至少一种，Re为Y、Gd或Lu中的至少一种，χ的取值范围为0. 001 0. 2，y的取值范围为1-x的0 0. 2倍。
2.根据权利要求1所述的铝酸镧发光材料，其特征在于，χ的取值范围为0.001 0. 15。
3.根据权利要求1所述的铝酸镧发光材料，其特征在于，所述化学通式 La1^yReyLnxAlO3中，Al的摩尔量为La1TyReyLnxAlO3总摩尔量的1 1. 1倍。
4.一种铝酸镧发光材料的制备方法，包括如下步骤按照化学通式Lai_x_yReyLnxA103*Al的化学计量比，提供Al的源化合物并配置成Al离子水溶液；其中，Ln为Tm、Tb、Sm或Eu中的至少一种，Re为Y、Gd或Lu中的至少一种，χ的取值范围为0. 001 0. 2，y的取值范围为1-x的0 0. 2倍；往上述Al离子水溶液中添加碱溶液，调节Al离子水溶液的pH值至8，制得纳米氧化铝溶胶；往上述纳米氧化铝溶胶中添加沉降剂，随后分别滴加含La离子和Ln离子的水溶液，接着加入碱溶液，调节整个混合溶液的PH值至9，搅拌、过滤、烘干沉淀物；对上述沉淀物依次进行预热处理和烧结处理，冷却、研磨，制得所述铝酸镧发光材料。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，χ的取值范围为0.001 0. 15。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述Al离子水溶液配置过程中，Al 的源化合为硝酸铝，所述硝酸铝的摩尔用量为Lai_x_yReyLnxM03总摩尔量的1 1. 1倍。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述碱溶液为氨水。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述沉降剂为草酸铵，所述草酸铵的摩尔用量为Al离子摩尔量的1 1. 5倍。
9.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述预热处理过程中，预热处理温度为600 900°C，预热时间为0. 5 2h ；所述烧结处理中，烧结处理温度为1200 1500°C， 烧结时间为0. 5 证。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述预热处理过程中，预热处理温度为800°C。
全文摘要
本发明属于发光材料领域，其公开了一种铝酸镧发光材料及其制备方法；该铝酸镧发光材料具有化学通式La1-x-yReyLnxAlO3；其中，Ln为Tm、Tb、Sm或Eu中的一种，Re为Y、Gd或Lu，x的取值范围为0.001～0.2；y的取值范围为1-x的0～0.2倍。本发明提供的制备铝酸镧发光材料，比传统的铝酸镧发光材料的发光效率有40％的提高，并可应用于场发射器件中；同时，使用本法方法制备出来的铝酸镧发光材料在阴极射线激发下具有较高的发光亮度。
文档编号C09K11/80GK102477299SQ20101056755
公开日2012年5月30日 申请日期2010年11月30日 优先权日2010年11月30日
发明者周明杰, 时朝璞, 马文波 申请人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技术有限公司