发光材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种Al5BO9:Eu3+发光材料及其制备方法，该发光材料是以Al5BO9为基质，其制备方法是先采用水热反应法制备前驱体K2[Al(B5O10)]·4H2O:Eu3+，然后将前驱体K2[Al(B5O10)]·4H2O:Eu3+高温焙烧分解，并用热水洗涤可溶性组分，得到Al5BO9:Eu3+发光材料。本发明方法简单，原料易得，所制备的Al5BO9:Eu3+发光材料分散性好，具有较高的发光强度和红橙比，可应用于显示显像、光源、医学等不同领域。
【专利说明】A15B09: Eu3+发光材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于发光材料【技术领域】，具体涉及一种发光强度高的Al5BO9 = Eu3+发光材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]由于硼酸盐基质发光材料具有比以硅酸盐、铝酸盐和磷酸盐为基质的发光材料合成工艺简单、化学性质稳定、显色性好、发光效率高等特点，近年来人们对此进行了大量的研宄，在其发光性能、发光机理研宄等方面取得了一定进展，在显示显像、光源、光电子学、医学等不同领域中己得到了广泛的利用。
[0003]目前，主要利用高温固相法、溶胶-凝胶法等方法合成不同种类的硼酸盐基质发光材料，其中高温固相法是目前制备这些无水硼酸盐基质发光材料最常用的方法，常见的基质为:稀土金属硼酸盐、碱土金属硼酸盐、稀土和碱土金属复合硼酸盐及二元稀土金属硼酸盐基质。但是由于硼酸盐耐真空紫外光辐照和抗离子轰击的能力较差，使得其使用的寿命较短，特别是正硼酸盐荧光红粉中，Eu3+的磁偶极跃迀比电偶极跃迀强，发射橙红色光，色度较差。同时由于常用的高温固相法制备的发光材料颗粒较大，粉碎后晶型遭到破坏，发光亮度有所下降，光衰较大，影响了二次使用的特性。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题在于提供一种以Al5BO9为基质，分散性好、纯度高且发光强度和红橙比高的发光材料A15B09:Eu3+，以及该发光材料的制备方法。
[0005]解决上述技术问题所采用的技术方案是该发光材料Al5BO9 = Eu3+由下述步骤制备而成:
[0006]1、制备前驱体 K2 [Al (B5O10) ].4H20: Eu3+
[0007]将异丙醇铝、K2B4O7.4H20、Eu2O3、去离子水、吡啶按摩尔比为1: 1.8?2.25:0.005?0.075:36?39:54?57混合均匀后，加入到聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，160?180°C反应5天，将反应产物抽滤、洗涤、干燥，得到前驱体K2 [Al (B5Oltl)].4Η20:
Eu3+。
[0008]2、制备 Al5BO9: Eu3+发光材料
[0009]将前驱体K2[Al (B5O10) ].4H20:Eu3+在 1250 ?1400。。焙烧 3.5 ?7.5 小时，自然冷却至常温，用50?60°C热水洗涤，得到Al5BO9:Eu3+发光材料。
[0010]上述的步骤I中，优选将异丙醇铝、K2B4O7.4Η20、Ειι203、去离子水、吡啶按摩尔比为1:2:0.025:37:56混合均匀后，加入到聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，170°C反应5天，将反应产物抽滤、洗涤、干燥，得到前驱体K2 [Al (B5Oltl)].4H20:Eu3+?
[0011]上述的步骤2中，优选将前驱体K2 [Al (B5Oltl)].4Η20:Ειι3+在1300°C焙烧5?6小时。
[0012]上述的步骤2中，最佳选择将前驱体K2[A1 (B5O10) ].4H20:Eu3+在1300 °C焙烧5.5小时。
[0013]本发明先采用水热反应法制备前驱体1(2[41 (B5Oltl)].4H20:Eu3+，然后将前驱体K2 [Al (B5O10)].4H20:Eu3+高温焙烧热分解，并用50?60°C热水洗涤分解的可溶性组分，得到以Al5BO9为基质的发光材料Al 5B09:Eu3+O本发明发光材料的原料易得，制备方法简单，所制备的Al5BO9 = Eu3+发光材料分散性好，热稳定性好，耐真空紫外光辐照和抗离子轰击的能力较好，具有较高的发光强度和红橙比，可应用于显示显像、光源、医学等不同领域。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是实施例1制备的前驱体K2[Al (B5Oltl)].4H20: Eu3+的X射线能量色散谱图。
[0015]图2是实施例1制备的Al5BO9:Eu3+发光材料的X射线能量色散谱图。
[0016]图3是实施例1制备的K2 [Al (B5O10) ].4H20:Eu3+的X射线粉末衍射图。
[0017]图4是实施例1制备的Al5BO9:Eu3+发光材料的X射线粉末衍射图。
[0018]图5是实施例1制备的Al5BO9:Eu3+发光材料的扫描电镜图。
[0019]图6是实施例1制备的Al5BO9= Eu3+发光材料的发射光谱图。
[0020]图7是实施例2制备的Al5BO9:Eu3+发光材料的发射光谱图。
[0021]图8是实施例3制备的Al5BO9:Eu3+发光材料的发射光谱图。
[0022]图9是实施例4制备的Al5BO9:Eu3+发光材料的扫描电镜图。
[0023]图10是实施例4制备的Al5BO9:Eu3+发光材料的发射光谱图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。
[0025]实施例1
[0026]1、制备前驱体 K2 [Al (B5O10) ].4H20: Eu3+
[0027]将0.408g(2mmol)异丙醇铝、1.222g(4mmoI)K2B4O7.4Η20、0.0186g(0.05mmol)Eu203、2mL(74mmol)去离子水、5mL(112mmol)吡啶混合均匀，常室温搅拌30分钟；将搅拌后所得浆料转移到聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，170°C反应5天，将反应产物抽滤、洗涤、40 °C 干燥，得到前驱体 K2 [Al (B5Oltl)].4H20:Eu3+o
[0028]2、制备 Al5BO9: Eu3+发光材料
[0029]将前驱体K2[A1 (B5O10) ].4H20:Eu3+在1300°C焙烧5.5小时，自然冷却至常温，用50?60°C热水洗涤可溶性组分，得到Al5BO9:Eu3+发光材料。
[0030]采用Rigaku D/MAX-1IIC型X射线粉末衍射仪(工作条件为:Cu靶Ka线，石墨片滤波，管压40kV，电流30mA，步长0.02° /s，扫描范围:5°?70° )、Quanta 200型X射线能量色散谱分析仪对前驱体K2 [Al (B5O10) ].4H20 = Eu3IP Al 5B09:Eu3+发光材料进行表征，结果见图1?4。由图1和2可见，前驱体K2 [Al (B5O10) ].4H20: Eu3+和Al 5B09: Eu3+发光材料都含有Al、B、O和Eu元素，说明Eu成功掺杂。由图3可见，前驱体1(2[41出501(|)].4H20:Eu3+的衍射数据与K2 [Al (B5O10) ].4H20的衍射数据相一致，可以指认该产物为K2 [Al (B5Oltl)].4H2OiEu3+O由图4可见，Al5BO9:Eu3+发光材料的衍射数据与Al 009的JCPDS标准卡片(FileN0.77-0395)的衍射数据相一致，可以指认所制备的发光材料为Al5B09:Eu3+。
[0031]采用Quanta 200型扫描电子显微镜对Al5BO9: Eu3+发光材料进行形貌表征，结果见图5。由图5可见，Al5BO9 = Eu3+发光材料是均匀的类似管状的形貌，分散性较好且表面光滑。
[0032]采用F-4600型荧光分光光度计(激发狭缝宽度和发射狭缝宽度都为0.5nm，激发波长为λ ex = 266nm)测定Al5BO9 = Eu3+发光材料在室温下的发射光谱，结果见图6。从图中可以看出，Al5BO9 = Eu3+发光材料的发光强度在波长为592nm和615nm处的发光强度分别为 100au 和 2700auo
[0033]上述结果表明，所制备的Al5B09:Eu3+发光材料分散性好且具有较高的发光强度和红橙比。
[0034]实施例2
[0035]本实施例的制备前驱体K2[Al (B5Oltl)].4Η20:Ειι3+步骤I与实施例1相同。在制备Al5BO9:Eu3+发光材料步骤2中，将前驱体K JAl(B5Oltl)].4Η20:Ειι3+在1300°C焙烧3.5小时，自然冷却至常温，用50?60°C热水洗涤可溶性组分，得到Al5BO9 = Eu3+发光材料，其在波长为592nm和615nm处的发光强度分别为100au和1500au (见图7)。
[0036]实施例3
[0037]本实施例的制备前驱体K2[Al (B5Oltl)].4Η20:Ειι3+步骤I与实施例1相同。在制备Al5BO9:Eu3+发光材料步骤2中，将前驱体K JAl(B5Oltl)].4Η20:Ειι3+在1300°C焙烧7.5小时，自然冷却至常温，用50?60°C热水洗涤可溶性组分，得到Al5BO9 = Eu3+发光材料，其在波长为592nm和615nm处的发光强度分别为1300au和2000au (见图8)。
[0038]实施例4
[0039]本实施例的制备前驱体K2[Al (B5Oltl)].4Η20:Ειι3+步骤I与实施例1相同。在制备Al5BO9:Eu3+发光材料步骤2中，将前驱体K JAl(B5Oltl)].4Η20:Ειι3+在1400°C焙烧5.5小时，自然冷却至常温，用50?60°C热水洗涤可溶性组分，得到Al5BO9 = Eu3+发光材料。由图9可见，得到的Al5BO9 = Eu3+发光材料是均匀的类似棍状的形貌，分散性较好且表面光滑。由图10可见，其在波长为592nm和615nm处的发光强度分别为750au和1300auo
【权利要求】
1.一种A1 5B09:Eu3+发光材料的制备方法，其特征在于它由下述步骤组成:
(1)制备前驱体K2[A1(B501Q)].4H20:Eu3+ 将异丙醇铝、Κ2Β407.4H20、Eu203、去离子水、吡啶按摩尔比为1:1.8?2.25:0.005?0.075:36?39:54?57混合均匀后，加入到聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，160?180°C反应5天，将反应产物抽滤、洗涤、干燥，得到前驱体K2[A1 (B5010) ].4H20:Eu3+； (2)制备Al5B09:Eu3+发光材料 将前驱体K2 [A1 (Β5010) ].4H20:Eu3+在1250?1400。。焙烧3.5?7.5小时，自然冷却至常温，用50?60°C热水洗涤，得到Al5B09:Eu3+发光材料。
2.根据权利要求1所述的A15B09:Eu3+发光材料的制备方法，其特征在于:所述的步骤(1)中，将异丙醇铝、Κ2Β407.4H20、Eu203、去离子水、吡啶按摩尔比为1:2:0.025:37:56混合均匀后，加入到聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，170°C反应5天，将反应产物抽滤、洗涤、干燥，得到前驱体 K2[A1(B501Q)].4H20:Eu3+?
3.根据权利要求1或2所述的A15B09:Eu3+发光材料的制备方法，其特征在于:所述的步骤(2)中，将前驱体K2[A1(B501Q)].4H20:Eu3+在1300。。焙烧5?6小时，自然冷却至常温，用50?60°C热水洗涤，得到Al5B09:Eu3+发光材料。
4.根据权利要求1或2所述的A15B09:Eu3+发光材料的制备方法，其特征在于:所述的步骤⑵中，将前驱体K2[A1(B501Q)].4H20:Eu3+在1300°C焙烧5.5小时，自然冷却至常温，用50?60°C热水洗涤，得到Al5B09:Eu3+发光材料。
5.权利要求1?4任意一项方法制备的A15B09:Eu3+发光材料。
【文档编号】C09K11/64GK104498028SQ201410763994
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月11日 优先权日:2014年12月11日
【发明者】刘志宏, 梁宇艳 申请人:陕西师范大学