一种镝掺杂的钼酸镧锂荧光粉及其制备方法与流程

本发明属于稀土发光材料制备领域，具体涉及一种镝掺杂的钼酸镧锂荧光粉及其制备方法。

背景技术：

无机稀土发光材料是由基质和激活剂组成。基质是发光材料的主体，是一种具有一定晶体结构并且稳定性较好的化合物。掺杂的稀土离子作为激活剂，激活剂的量一般很少，在发光材料中部分替代基质晶体中原有格位上的离子，使得晶体结构形成杂质缺陷。可以作为基质的材料有很多种，其中具有白钨矿结构的双钼酸盐受到了人们的广泛关注，该类化合物具有良好的的热、物理、化学稳定性。在双钼酸盐的大家族中，lila(moo4)2属于四方相，具有良好的稳定性，目前对于以lila(moo4)2为基质的发光材料的研究较少。

制备无机发光材料的方法有很多种，例如高温固相法、溶胶凝胶法、水热法和共沉淀法等等。目前jinshengliao等人采用溶胶凝胶法制备了lila(moo4)2:eu³⁺荧光粉，研究了其发光性能(opticalmaterials，2012,8(34)，1468)；但溶胶凝胶法所使用的原料较贵，有些原料为有机物，对健康有害，并且制备时间较长。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的问题，提供一种镝掺杂的钼酸镧锂荧光粉及其制备方法，所用原料成本较低，污染小。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

包括如下步骤：

(1)按摩尔比为1：(1-x)：4：x，分别取li2co3粉体、la2o3粉体、moo3粉体以及dy2o3粉体并研磨搅拌均匀，得到反应物原料；其中x＝0.01～0.11；

(2)将反应物原料在750～850℃煅烧4～6h，得到反应产物；

(3)待反应产物冷却后取出研磨，过筛后得到镝掺杂的钼酸镧锂荧光粉。

进一步地，步骤(1)中x＝0.05。

进一步地，步骤(1)中研磨搅拌的总时间为10～30min。

进一步地，步骤(2)中反应物原料装在刚玉坩埚中，将刚玉坩埚放入高温电炉中煅烧。

进一步地，步骤(2)中以升温速率为120℃/min从室温升至750～850℃。

进一步地，步骤(2)中在空气气氛下煅烧。

进一步地，步骤(3)中研磨20～30分钟。

进一步地，步骤(3)过筛处理为过100目筛。

一种利用如上所述制备方法制得的镝掺杂的钼酸镧锂荧光粉，其化学式为lila1-x(moo4)2:xdy³⁺，x＝0.01～0.11。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明采用高温固相法，首先按照化学计量比分别取li2co3、la2o3、moo3和dy2o3粉体，并将其充分研磨并搅拌混合均匀，进行高温固相反应，利用在高温的条件下反应原料化学键的断裂和重新组合，从而形成纯相物质结构的lila(moo4)2:dy³⁺荧光粉。本发明原料来源较广，成本较低，无有毒有机物；与现有的湿化学法相比，本发明制备方法可操作性强、制备工艺简单、不使用酸或碱、污染小、产量大，适用于大规模工业生产，易于商业化。目前采用高温固相法制备lila(moo4)2:dy³⁺的报道还未发现。本发明中高温固相反应的时间为4h，反应时间短，而传统的溶胶凝胶法的制备时间约为24h，较溶胶凝胶法有效的提高了产出效率。

本发明制得的荧光粉具有良好的稳定性，结晶度高，并且能够被近紫外光有效激发，并发射出主峰位于576nm的黄光。

附图说明

图1是实施例1中dy³⁺掺杂浓度为7mol％所制备的lila0.93(moo4)2:0.07dy³⁺粉体的xrd图谱与lila(moo4)2标准卡片对照图；

图2是实施例1在dy³⁺不同掺杂浓度下制备的lila1-x(moo4)2:xdy³⁺粉体的发射光谱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

本发明包括如下步骤：

(1)按照lila1-x(moo4)2:xdy³⁺中li、la、mo、dy元素的化学计量比，用电子天平称取定量的li2co3，la2o3,moo3以及dy2o3粉体；其中li2co3、la2o3、moo3和dy2o3的摩尔比为1：(1-x)：4：x，x＝0.01～0.11；

(2)将称取的反应物粉体研磨再不断搅拌使其充分混合均匀，得到反应物原料；研磨和搅拌的总时间为10～30min；

(3)将混合均匀的反应物原料装入刚玉坩埚中；

(4)将刚玉坩埚放入高温电炉中，并在空气气氛下煅烧，进行高温固相反应，得到反应产物；升温速率为120℃/min，当温度自室温上升到指定温度后保温时间为4～6h，固相反应的温度为750～850℃；

(5)高温固相反应结束后，待坩埚自然冷却至室温，将反应产物取出，研磨20～30分钟后形成粉体，过100目筛后即得目标产物lila1-x(moo4)2:xdy³⁺荧光粉。

以下结合附图和具体的实施例对本发明做进一步详细说明。

实施例1：

(1)采用li2co3，la2o3,moo3以及dy2o3粉体作为原料，其中li2co3、la2o3、moo3和dy2o3的摩尔比为1：(1-x)：4：x，x＝0.01mol、0.03mol、0.05mol、0.07mol、0.9mol、0.11mol；将上述原料研磨并搅拌20min使其充分混合均匀；

(2)将混合物装入刚玉坩埚中；

(3)将坩埚放入高温电炉中，设定升温速率为120℃/min，反应温度设置为800℃，保温时间为4h，在空气气氛下进行煅烧；

(4)固相反应结束后，待坩埚自然冷却至室温，将产物取出，研磨20min成粉体，过100目筛后即得目标产物，产物中dy³⁺的掺杂浓度分别为1mol％,3mol％,5mol％,7mol％,9mol％,11mol％。

图1为实施例1中dy³⁺掺杂浓度为7mol％所制备的lila0.93(moo4)2:0.07dy³⁺粉体的xrd图谱与lila(moo4)2标准卡片对照图，从图中可以看出：当反应温度为800℃，反应时间为4h时，所制备样品的所有衍射峰位置均与四方相lila(moo4)2的标准衍射图谱(jcpdscard18-0734)符合较好，图中衍射峰的半高宽很窄，峰型尖锐，表明所制备的样品为纯相物质，并有较好的结晶度。

图2为实施例1在dy³⁺不同掺杂浓度下制备的lila1-x(moo4)2:xdy³⁺粉体的发射光谱，当激发波长为389nm时，能够观测到dy³⁺主要位于576nm的跃迁峰。从图中可以看出：在不同掺杂浓度条件下样品的发射光谱相似，而发光强度不同，当dy³⁺的掺杂浓度从1mol％增加到5mol％时，样品的发光强度随着掺杂浓度的升高而增强，当dy³⁺的掺杂浓度超过5mol％后，样品的发光强度随着掺杂浓度的升高而下降，在dy³⁺的掺杂浓度高于11mol％后出现浓度淬灭现象，因此，dy³⁺的最佳掺杂浓度为5mol％。

实施例2：

(1)采用li2co3，la2o3,moo3以及dy2o3粉体作为原料，其中li2co3、la2o3、moo3和dy2o3的摩尔比为1：(1-x)：4：x，x＝0.05；将上述原料研磨并搅拌10min使其充分混合均匀；

(2)将混合物装入刚玉坩埚中；

(3)将坩埚放入高温电炉中，设定升温速率为120℃/min，反应温度分别设置为600℃、700℃、750℃、800℃、850℃和900℃，保温时间为4h，在空气气氛下进行煅烧；

(4)固相反应结束后，待坩埚自然冷却至室温，将产物取出，研磨20min成粉体，过100目筛后即得目标产物，产物中dy³⁺的掺杂浓度为5mol％。

对所得目标产物进行测试，结果发现，从750℃到850℃，强度先上升后下降，但相差不大，在800℃的时候强度最高；当煅烧温度分别为600℃、700℃和900℃时，样品在576nm处的主发射峰强度相比于800℃条件下制备的样品，强度下降明显，综上，本发明中煅烧温度范围在750℃～850℃。

实施例3：

(1)采用li2co3，la2o3,moo3以及dy2o3粉体作为原料，其中li2co3、la2o3、moo3和dy2o3的摩尔比为1：(1-x)：4：x，x＝0.01；将上述原料研磨并搅拌20min使其充分混合均匀；

(2)将混合物装入刚玉坩埚中；

(3)将坩埚放入高温电炉中，设定升温速率为120℃/min，反应温度设置为800℃，保温时间为5h，在空气气氛下进行煅烧；

(4)固相反应结束后，待坩埚自然冷却至室温，将产物取出，研磨30min成粉体，过100目筛后即得目标产物，产物中dy³⁺的掺杂浓度为1mol％。

实施例4：

(1)采用li2co3，la2o3,moo3以及dy2o3粉体作为原料，其中li2co3、la2o3、moo3和dy2o3的摩尔比为1：(1-x)：4：x，x＝0.11；将上述原料研磨并搅拌30min使其充分混合均匀；

(2)将混合物装入刚玉坩埚中；

(3)将坩埚放入高温电炉中，设定升温速率为120℃/min，反应温度设置为850℃，保温时间为6h，在空气气氛下进行煅烧；

(4)固相反应结束后，待坩埚自然冷却至室温，将产物取出，研磨25min成粉体，过100目筛后即得目标产物，产物中dy³⁺的掺杂浓度为11mol％。

本发明公开了一种lila(moo4)2:dy³⁺荧光粉的制备方法和发光特性。本发明采用高温固相法，利用在高温的条件下反应原料化学键的断裂和重新组合，从而形成新物质。首先按照化学计量比分别称取li2co3、la2o3、moo3和dy2o3粉体，并将其充分研磨并搅拌均匀，将混合物装入坩埚，并将坩埚放入高温电炉中进行煅烧，待反应完成自然冷却至室温后；经研磨得到目标产物。该荧光粉稳定性良好，并且能够被近紫外光有效激发，并发射出主峰位于576nm的黄光。

本发明采用高温固相法，通过调节稀土离子dy³⁺的掺杂浓度，研究其对lila1-x(moo4)2:xdy³⁺样品的结构和发光性能的影响，这对发光材料的制备和研究具有重要意义。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，不是唯一的实施方式，凡在本发明的精神和原则之内，在未背离本工艺过程下所做的任何修改，等同替换，改进等，均为本发明的权利要求所涵盖。