专利名称：多波长匹配的红色转光粉及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种转光材料及其制备方法，具体涉及一种多波长匹配的红色转光粉及其制备方法。
背景技术：
红色转光粉是一种能把辐照到它表面的波长较短的紫外或者可见光转换成波长较长的红光的粉体物质。从组成来看，红色转光粉是在基质化合物中的原位引入一定量的稀土元素或者过渡金属离子(称为激活剂)经高温烧结所得到的物质。目前，光色纯正的商用红色转光粉通常是以稀土铕离子(Eu3+)为激活剂，所述的红色转光粉包括铕激活的钒酸钇(记作YVO4 = Eu3+)、铕激活的氧化钇(记作IO3 = Eu3+)或者铕激活的硫氧化钇(记作等。尽管上述红色转光粉的发光颜色纯正，但是存在以下无法克服的不足之处(1) YV04:Eu3+的有效激发波长处于250nm 350nm之间(激发主峰位于310nm附近)，365nm、 383nm、395nm以及465nm处的来源于铕离子的特征激发峰的强度相当弱，仅为前者的十分之一左右。(2) ^O3: Eu3+有效激发波长处于250nm 275nm之间(激发主峰位于254nm附近)，365nm、383nm、395nm以及465nm处的激发峰的强度也仅为前者的十分之一左右。(3) Y2O2SiEu3+的激发主峰位于335nm附近，激发宽带覆盖了 230nm 400nm，但在波长大于 350nm后的区域的激发强度下降很快，400nm波长后的激发强度更弱。这些不足之处导致上述红色转光粉只对极少数激发波长呈现响应。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种能对多种激发波长响应，可将紫外光、近紫外光或者蓝光转换成发射中心波长在615nm附近、半峰宽窄、耐光热性能好、强度高、颜色纯正的红光的多波长匹配的红色转光粉。本发明的另一个目的是提供上述多波长匹配的红色转光粉的制备方法。实现本发明目的之一的技术方案是一种多波长匹配的红色转光粉，其化学表达式为=R1nR2mR33O12 = XEu3+ ；其中R1为Li+、Na+、K+、Ag+中的一种或者多种，当R1为多种时，各离子按等价替代，其摩尔份数不变；R2为Mg2+、a!2+、Ca2+中的一种或者多种，当R2为多种时，各离子按等价替代，其摩尔份数不变；R3为Mo6+，或者W6+，或者Mo6+与W6+，或者Mo6+与Si4+，或者 Mo6+ 与 Ti4+，或者 Mo6+ 与 W6+ 与 Ti4+，或者 Mo6+ 与 W6+ 与 Si4+ ；当 R3 为 Mo6+ 与 W6+，或者 Mo6+ 与Si4+，或者Mo6+与Ti4+，或者Mo6+与W6+与Ti4+，或者Mo6+与W6+与Si4+时，各离子按等价替代，其摩尔份数不变；n为1. 405 3. 2 ;m为1. 8 2. 2 ;x为0. 005 0. 60。上述R1为Li+、Na+、K+、Ag+中的多种，所述的多种为2种、3种或4种。上述R2为Mg2+、Zn2\ Ca2+中的多种，所述的多种为2种或3种。实现本发明另一目的的技术方案是一种多波长匹配的红色转光粉的制备方法， 具有以下步骤①以R1的碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐、氧化物或者有机酸盐，以R2的碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐、氧化物或者有机酸盐，以R3的含氧酸、含氧酸盐或者氧化物，以及以Eu3+的碳酸盐、硝酸盐、氧化物或者有机酸盐为原料，按照所述化学表达式中的摩尔比分别准确称取相应的原料并研细；②将步骤①的原料混合均勻，然后置于烘箱中在100°C 150°C的温度下干燥池 4h，待冷却至0°C 40°C后再次研细；③将步骤②得到的混合物料放入马夫炉中，在空气气氛中，在500°C 650°C的温度下预烧 证，热出炉，待冷却至0°C 40°C后再次研细；④将步骤③预烧后的物料再次放入马夫炉中，在空气气氛中，在700°C 900°C 的温度下烧结4h IOh ；⑤将步骤④得到的烧结产物进行后处理即得红色转光粉。上述步骤②中，在混合时加入挥发性有机溶剂，所述挥发性有机溶剂为丙酮或者无水乙醇。上述步骤④中的后处理为破碎、选粉、酸泡、水洗、烘干以及过筛。本发明具有的积极效果(1)本发明的多波长匹配的红色转光粉在230nm 500nm 之间有多个强度接近的有效激发峰，包括230nm 350nm之间的激发宽带以及365nm、 383nm,395nm,465nm等处的锐线强激发峰。激发波长范围既与高压汞灯的激发源相匹配， 也与近紫外以及蓝光半导体芯片的光输出波长相匹配。( 本发明的多波长匹配的红色转光粉能将紫外光、近紫外光甚至蓝光转换成发射中心波长位于615olnm处、半峰宽为7olnm 的红光，而波长位于592olnm的橙光的强度只有红光强度的1/11至1/12，所发出的红光的色纯度很好。(3)本发明的多波长匹配的红色转光粉本身在日光下呈白色或粉红色，物理化学性质稳定，不潮解，与环境中的氧气、二氧化碳及水汽不发生反应，耐热和耐辐射性好，无毒、无公害、更无放射性。(4)本发明的多波长匹配的红色转光粉的制备方法简单，易于操作，原料易得，成本低，产品的质量和性能稳定，生产过程中无废水、废渣、废气产生，易于实现工业化生产。制备过程不使用特殊的保护气氛，直接在空气中烧结。( 本发明的多波长匹配的红色转光粉主要用于需要将230nm 350nm或者355nm 410nm的紫外光、近紫外光甚至蓝光转换成纯正的红光的照明器件或者显示器件或者其它荧光器件，包括可用作白光LED用转光粉、高压汞灯用转光粉、荧光农膜用转光粉、防伪用转光粉和涂料用转光材料。
图1为实施例1的多波长匹配的红色转光粉的χ射线粉末衍射图 90 π )。图2为实施例3的多波长匹配的红色转光粉的χ射线粉末衍射图 90 π )。图3为实施例15的多波长匹配的红色转光粉的χ射线粉末衍射图 90 π )。图4为实施例1的多波长匹配的红色转光粉的荧光光谱图，其中左边的曲线为红色转光粉在室温下的激发光谱；右边的曲线为红色转光粉在室温下的发射光谱；其横坐标代表波长，纵坐标为归一化后的相对强度，图中所标识的数值为峰值波长。
具体实施例方式(实施例1)
(2 θ = 10 (2 θ = 10 (2 θ = 10
本实施例的多波长匹配的红色转光粉的化学表达式为Li2.10ZnL80(Mo2.70Ti0.3o)012:0. IOEu3+。其制备方法具有以下步骤①称取7.76g 的 Li2C03、22. 58g 的ZnC03、47. 70g 的(NH4)6Mo7O24 ·4Η20、2· 40g 的 TiO2 以及1. 80g的Eu2O3并分别研细。以上固体原料均为分析纯，稀土氧化物的纯度为99. 99%。②将步骤①称取的各原料混合均勻，然后置于烘箱中在150°C下干燥池去除水份。②’在步骤②得到的干燥后的物料中加入作为挥发性有机溶剂的15mL的无水乙醇(其它实施例中可加挥发性有机溶剂或不加挥发性有机溶剂，所述的挥发性有机溶剂为无水乙醇或丙酮)混合均勻，然后置于烘箱中在i5o°c下再次干燥池(所加入的挥发性有机溶剂也挥发而被除去)，待冷却至室温(0°c 40°C，下同)，再次研细。③将步骤②得到的混合物料装入刚玉坩埚中并放入马夫炉中，在空气气氛中，在 580 0C下预烧池，热出炉，待冷却至室温后再次研细。④将步骤③预烧后的物料再装入刚玉坩埚中并放入马夫炉中，在空气气氛中，在 720°C下烧结他，热出炉，待冷却至室温后得到烧结产物。⑤将步骤④得到的烧结产物破碎，然后在365nm的紫外灯下选粉，接着依次进行酸泡、水洗、烘干，最后过400目筛，即得上述化学表达式的多波长匹配的红色转光粉。在室温下，用日本Rigaku公司Diax 2500型X射线衍射仪测得它的X射线粉末衍射图如图1所示，用美国Varian公司的Cary-Eclipse型荧光光谱仪测得它的荧光光谱 (激发光谱和发射光谱)如图4所示。(实施例2 实施例25)实施例2至实施例25的多波长匹配的红色转光粉的化学表达式见表1。它们的制备方法与实施例1基本相同，不同之处也见表1。其中，在室温下，测得实施例3的多波长匹配的红色转光粉的χ射线粉末衍射图 (2 θ = 10-90 π )如图2所示，实施例15的多波长匹配的红色转光粉的χ射线粉末衍射图 (2 θ = 10-90 π )如图3所示。从图1至图3可以看出，这三个实施例的χ射线粉末衍射图基本一致，这主要是由于它们的物相结构相同的原因。同样，其余实施例的χ射线粉末衍射图也与它们基本一致。并且实施例2至实施例25的多波长匹配的红色转光粉的荧光光谱也与实施例1基本一致。表 权利要求
1.一种多波长匹配的红色转光粉，其特征在于化学表达式为R1nR2mR33O12 XEu3+ ；其中R1为Li+、Na+、K+、Ag+中的一种或者多种，当R1为多种时，各离子按等价替代，其摩尔份数不变；R2为Mg2+、Zn2\ Ca2+中的一种或者多种，当R2为多种时，各离子按等价替代，其摩尔份数不变；R3为Mo6+，或者W6+，或者Mo6+与W6+，或者Mo6+与Si4+，或者Mo6+与Ti4+，或者Mo6+与W6+ 与Ti4+，或者Mo6+与W6+与Si4+ ；当R3为Mo6+与W6+，或者Mo6+与Si4+，或者Mo6+与Ti4+，或者 Mo6+与W6+与Ti4+，或者Mo6+与W6+与Si4+时，各离子按等价替代，其摩尔份数不变；η 为 1. 405 3. 2 ;m 为 1. 8 2. 2 ;x 为 0. 005 0. 60。
2.根据权利要求1所述的多波长匹配的红色转光粉，其特征在于=R1为Li+、Na+、K+、Ag+ 中的多种，所述的多种为2种、3种或4种。
3.根据权利要求2所述的多波长匹配的红色转光粉，其特征在于R2为Mg2+、Zn2\Ca2+ 中的多种，所述的多种为2种或3种。
4.一种权利要求1所述的多波长匹配的红色转光粉的制备方法，其特征在于具有以下步骤①以R1的碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐、氧化物或者有机酸盐，以R2的碳酸盐、硝酸盐、硫酸盐、氧化物或者有机酸盐，以R3的含氧酸、含氧酸盐或者氧化物，以及以Eu3+的碳酸盐、硝酸盐、氧化物或者有机酸盐为原料，按照所述化学表达式中的摩尔比分别准确称取相应的原料并研细；②将步骤①的原料混合均勻，然后置于烘箱中在100°C 150°C的温度下干燥浊 4h， 待冷却至0°C 40°C后再次研细；③将上一步骤得到的混合物料放入马夫炉中，在空气气氛中，在500°C 650°C的温度下预烧 证，热出炉，待冷却至0°C 40°C后再次研细；④将步骤③预烧后的物料再次放入马夫炉中，在空气气氛中，在700°C 900V的温度下烧结4h IOh ；⑤将步骤④得到的烧结产物进行后处理即得红色转光粉。
5.根据权利要求4所述的多波长匹配的红色转光粉的制备方法，其特征在于步骤② 中，在混合时加入挥发性有机溶剂，所述挥发性有机溶剂为丙酮或者无水乙醇。
6.根据权利要求4所述的多波长匹配的红色转光粉的制备方法，其特征在于步骤④ 中的后处理为破碎、选粉、酸泡、水洗、烘干以及过筛。
7.根据权利要求4至6之一所述的多波长匹配的红色转光粉的制备方法，其特征在于 在步骤②与步骤③之间，还有步骤②’加或不加挥发性有机溶剂，将步骤②得到的粉末原料再次混勻，然后置于烘箱中在100°c 150°c的温度下干燥3 4小时，待冷却至室温后再次研细；然后再进入步骤③。
8.根据权利要求7所述的多波长匹配的红色转光粉的制备方法，其特征在于步骤②’ 中，在步骤②得到的粉末原料中加入挥发性有机溶剂，所加入的挥发性有机溶剂为无水乙醇或丙酮。
全文摘要
本发明公开了一种多波长匹配的红色转光粉及其制备方法。该红色转光粉的化学表达式为R1nR2mR33O12∶xEu3+。其制备方法为按照所述化学表达式中的摩尔比分别准确称取相应的原料并研细；将原料混合均匀，然后干燥、冷却，再次研细；将混合物料放入马夫炉中，在空气气氛中预烧，热出炉，待冷却后再次研细；将预烧后的物料再次放入马夫炉中，在空气气氛中烧结；将烧结产物进行后处理即得红色转光粉。本发明的多波长匹配的红色转光粉主要用于需要将230nm～350nm或者355nm～410nm的紫外光、近紫外光甚至蓝光转换成纯正的红光的照明器件或者显示器件或者其它荧光器件。
文档编号C09K11/79GK102167974SQ20111006481
公开日2011年8月31日 申请日期2011年3月17日 优先权日2011年3月17日
发明者姜骏豪, 柴超琼, 贺香红 申请人:江苏技术师范学院