一种Eu3+掺杂的氟钽酸盐荧光陶瓷及其合成方法与应用与流程

本发明涉及无机荧光材料技术领域，具体是一种eu³⁺掺杂的氟钽酸盐荧光陶瓷及其合成方法与应用。

背景技术：

自1973年世界发生能源危机以来，各国纷纷致力于研制节能发光材料，诞生了多种利用稀土三基色荧光材料制作的照明器件。近年来，随着半导体的创新和发展，基于半导体led的照明方式得到了国家的极大重视，其中，以蓝光和近紫外光半导体芯片为基础的白光led照明器件成为了当今的主流，与传统的日光灯、节能照明及其它光源相比，快速发展的基于led芯片的新一代照明设备有非常大的优势，例如使用寿命长、省电、使用电压范围宽、亮度高等。

白光led产生白光主要有两种途径：第一种是将红、绿、蓝三种led组合产生白光；第二种是用led去激发光转换荧光陶瓷混合形成白光，这种途径有两种实现方案，其中比较成熟的方法是蓝光led芯片与yag:ce黄色荧光陶瓷搭配来实现白光发射，但由于缺乏红色光，复合得到的白光为冷白光，因此，该方案仍需添加适当的红色荧光陶瓷来提高其显色指数，另一种方案则是用近紫光led芯片(390-410nm)与红/绿/蓝三基色荧光陶瓷组合；所以，红色荧光陶瓷起着举足轻重的作用。现有技术中的荧光陶瓷红光发射色温不足，显色指数较差，且生产工艺复杂、成本较高，这些缺陷限制了它在照明设备上的应用。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种eu³⁺掺杂的氟钽酸盐荧光陶瓷，该荧光陶瓷可以高效的发出红光，有效提高色温和显色指数。本发明的另一个目的是提供一种eu³⁺掺杂的氟钽酸盐荧光陶瓷的合成方法，该方法流程短，易操作，对设备的要求低。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种eu³⁺掺杂的氟钽酸盐荧光陶瓷，其化学通式为na1-xeuxta1-xyxo2f2，其中，x是eu³⁺离子和y³⁺离子分别取代na⁺和ta⁵⁺的摩尔数，0.003≤x≤0.15。

本发明还提供了一种eu³⁺掺杂的氟钽酸盐荧光陶瓷的合成方法，其为固相反应合成法，包括如下步骤：

(1)按照化学式na1-xeuxta1-xyxo2f2，0.003≤x≤0.15中na，eu、ta和y的摩尔比，分别称取硝酸钠nano3、氟化铕euf3、氧化钽ta2o5和氟化钇yf3，再按照硝酸钠nano3摩尔量的2～2.5倍，称取氟化铵nh4f；

(2)将称量好的硝酸钠nano3和氟化铵nh4f溶于乙二醇中，搅拌混合，并调节ph至6～7，在室温下充分搅拌3～5小时；

(3)将充分搅拌的混合溶液静置沉淀、过滤、洗涤并烘干后，在空气气氛中进行第一次煅烧，煅烧时间为2～5小时，煅烧温度为400℃；

(4)将步骤(3)得到的一次煅烧产物和氧化钽ta2o5、氟化钇yf3和氟化铕euf3混合，并研磨均匀，将得到的混合物在20mpa的压强下压制成块，得到的陶瓷块在空气气氛中进行第二次煅烧，煅烧时间为3～8小时，煅烧温度为800～900℃，得到第二次煅烧产物，待其自然冷却，研磨均匀，即得到一种eu³⁺掺杂的氟钽酸盐荧光陶瓷。

进一步地，步骤(2)中调节ph采用体积比为1:9的氨水和乙醇。

本发明还提供了一种eu³⁺掺杂的氟钽酸盐荧光陶瓷的应用，该荧光陶瓷可用于以近紫外光为激发源的照明、显示器件以及光致发光的色度调节。

和现有的同类型产品相比，本发明的一种eu³⁺激活的氟钽酸盐荧光陶瓷有很明显的优势：

(1)本发明的一种eu³⁺激活的氟钽酸盐荧光陶瓷，其基质晶格由ta离子多面体组成，又有f离子的键合，因此具有非常高的晶格强度，使荧光陶瓷具有优秀的热稳定性，适宜制备高功率的照明设备。

(2)na⁺离子充填在刚性强度很高的骨架中以及eu³⁺离子的掺杂，可以使得发光中心得到充分的扰动，eu³⁺离子的禁戒跃迁被彻底打破，实现高效地发红光，有效地提高了色温和显色指数。

(3)y³⁺离子的共同掺杂使eu³⁺掺杂引起的电荷趋于平衡，增强了荧光陶瓷的洁净度和发出红光的强度。

(4)与其它红色荧光材料相比，本发明基质材料的制备过程没有任何污染，合成工艺简单、操作方便、对设备要求低、节能环保。

(5)本发明的荧光陶瓷在近紫外光波长区域有着很强的激发效率，适宜与近紫外led二极管芯片配合制备白光led照明设备。

附图说明

图1是按本发明的实施例1技术方案制备的荧光陶瓷的x射线粉末衍射图。

图2是按本发明的实施例1技术方案制备的荧光陶瓷的sem图。

图3是按本发明的实施例1技术方案制备的荧光陶瓷在620纳米光监测下的激发光谱。

图4是按本发明的实施例1技术方案制备的荧光陶瓷在310纳米光激发下的发射光谱。

图5是按本发明的实施例1技术方案制备的荧光陶瓷620纳米红发光的发光衰减曲线。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

实施例1

按照化学式na0.9eu0.1ta0.9y0.1o2f2中几种元素的化学计量比称取：nano3：1.530克；euf3：0.418克；ta2o5：3.980克；yf3：0.292克；nh4f：1.48克；将称得的硝酸钠nano3和氟化铵nh4f分别溶于乙二醇中，搅拌混合，ph调至6，室温下充分搅拌3.5小时，并通过静置沉淀、过滤、洗涤和烘干后在空气气氛中进行第一次煅烧，煅烧温度为400℃，煅烧时间为2小时；

将得到的一次煅烧产物与氧化钽ta2o5、氟化钇yf3和氟化铕euf3混合，并研磨均匀，将得到的混合物在20mpa的压强下压制成块，得到的陶瓷块在空气气氛中进行第二次煅烧，煅烧时间为8小时，煅烧温度为800℃，得到第二次煅烧产物，待其自然冷却，研磨均匀，即得到一种eu³⁺掺杂的氟钽酸盐荧光陶瓷。

参见附图1，是按本实施例技术方案制备荧光陶瓷的x射线粉末衍射图，结果表明制备的材料为单一物相，没有别的杂质存在；

参见附图2，是按本实施例技术方案制备荧光陶瓷的sem图，结晶度非常好；

参见附图3，是按本实施例技术方案制备荧光陶瓷在620纳米光监测下的激发光谱，该光谱表明红发光的激发来源主要在250～500纳米间的紫外至蓝光区域，可以很好地匹配近紫外led芯片发射。

参见附图4，是按本实施例技术方案制备荧光陶瓷在310纳米光激发下的发射光谱，该光谱显示其发光色度的纯度较高、中心发光波长为620纳米的红发光。

参见附图5，是按本实施例技术方案制备荧光陶瓷在620纳米红发光的发光衰减曲线。，该发光寿命是1.15毫秒，可以满足发光照明和显示的需要而不出现余辉。

实施例2

按照化学式na0.85eu0.15ta0.85y0.15o2f2中几种元素的化学计量比称取：nano3：1.445克；euf3：0.627克；ta2o5：3.759克；yf3：0.438克；nh4f：1.48克；将称得的硝酸钠nano3和氟化铵nh4f分别溶于乙二醇中，搅拌混合，ph调至7，室温下充分搅拌5小时，并通过静置沉淀、过滤、洗涤和烘干后在空气气氛中进行第一次煅烧，煅烧温度为400℃，煅烧时间为5小时；

将得到的一次煅烧产物与氧化钽ta2o5、氟化钇yf3和氟化铕euf3混合，并研磨均匀，将得到的混合物在20mpa的压强下压制成块，得到的陶瓷块在空气气氛中进行第二次煅烧，煅烧时间为5小时，煅烧温度为850℃，得到第二次煅烧产物，待其自然冷却，研磨均匀，即得到一种eu³⁺掺杂的氟钽酸盐荧光陶瓷。

其主要的结构性能、激发光谱、发光光谱及其发光寿命与实施例1相似。

实施例3

按照化学式na0.993eu0.003ta0.993y0.003o2f2中几种元素的化学计量比称取：nano3：1.689克；euf3：0.013克；ta2o5：4.391克；yf3：0.009克；nh4f：1.85克；将称得的硝酸钠nano3和氟化铵nh4f分别溶于乙二醇中，搅拌混合，ph调至6.5，室温下充分搅拌4小时，并通过静置沉淀、过滤、洗涤和烘干后在空气气氛中进行第一次煅烧，煅烧温度为400℃，煅烧时间为4小时；

将得到的一次煅烧产物与氧化钽ta2o5、氟化钇yf3和氟化铕euf3混合，并研磨均匀，将得到的混合物在20mpa的压强下压制成块，得到的陶瓷块在空气气氛中进行第二次煅烧，煅烧时间为3小时，煅烧温度为900℃，得到第二次煅烧产物，待其自然冷却，研磨均匀，即得到一种eu³⁺掺杂的氟钽酸盐荧光陶瓷。

其主要的结构性能、激发光谱、发光光谱及其发光寿命与实施例1相似。