一种红色自激活钨钛酸盐荧光粉材料及其制备方法与应用

本发明属于稀土发光材料，特别涉及一种红色自激活钨钛酸盐荧光粉材料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、发光材料因其在发光器件中不可或缺的作用，受到了越来越多的青睐和广泛深入的研究。根据受到外部能量作用的形式，即激发方式的不同，发光材料可分为电致发光、光致发光、阴极射线激发发光、x射线激发发光材料等，被广泛应用于荧光灯、发光二极管(led)、阴极射线管(crt)、等离子体平板显示(pdp)、场发射显示(fed)、闪烁体等发光器件中，在人们的日常生活中发挥着举足轻重的作用。led灯作为一种新型的全固态照明光源，避免了使用有毒的汞蒸汽作为激发源，具有高光效、低能耗、长寿命、小尺寸、转换快、节能环保等显著优点，具有其他传统照明光源不可比拟的优势，在绿色照明和信息显示等领域具有广阔的应用前景和潜在的市场。荧光粉作为led光转换的重要组成部分，对照明和显示产业而言至关重要。在照明方面，led显色指数跟荧光粉发光性能息息相关，同时在显示技术领域，高的色域需要更高质量的荧光粉，显示技术要求荧光粉具有发光强度高，发光带宽窄，色纯度高等特点。

2、大部分荧光粉主要由基质材料和激活剂组成。基质材料为激活剂离子的电子跃迁发光提供了晶体场环境。由于基质材料晶体结构的差异，激活剂离子受到的晶体场作用不同，电子能级的劈裂方式也就不同，从而影响荧光粉的发光特性。但存在部分化合物在不掺杂激活剂的情况下即可实现自发光，此类化合物称为自激活发光材料。自发光材料本身不需要掺杂发光离子因而具有合成工艺简单，成本低，对环境友好等优点。大部分自激活发光材料是以钒酸盐发光材料最为常见，但此类化合物因具有生物毒性，物理化学性质不稳定而得不到广泛应用。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种红色自激活钨钛酸盐荧光粉材料及其制备方法与应用，具有物理化学稳定性良好、激发截面宽、发光颜色极其接近标准红色、安全无毒等，克服现有大部分自激活发光材料具有生物毒性、发光效率低、稳定性差等缺陷。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种红色自激活钨钛酸盐荧光粉材料，所述自激活钨钛酸盐荧光粉材料的化学式为eu2wtio8。

3、优选的，上述的红色自激活钨钛酸盐荧光粉材料中，所述自激活钨钛酸盐荧光粉材料eu2wtio8属于四方晶系，空间群为i41/a(no.88)。

4、优选的，上述的红色自激活钨钛酸盐荧光粉材料中，所述自激活钨钛酸盐荧光粉材料晶胞参数为z＝4。

5、优选的，上述的红色自激活钨钛酸盐荧光粉材料中，在所述自激活钨钛酸盐荧光粉材料中掺杂gd3+可有效增强的eu2wtio8发光强度，gd3+的掺杂摩尔百分数为0～65％，掺杂摩尔百分数是指gd3+的摩尔量占gd3+和eu3+总摩尔量的百分比。随着gd3+掺杂量的增加eu2wtio8发光强度增加，且掺杂摩尔百分数为65％时发光强度最大，超过65％以后强度下降。

6、本发明还提供一种上述的红色自激活钨钛酸盐荧光粉材料的制备方法，包括以下步骤：

7、(1)按照元素eu、w、ti的摩尔比为2:1.1:0.9称取原料eu2o3、wo3、tio2，研磨混合均匀；

8、(2)将步骤(1)混合均匀的原料进行高温固相烧结，烧结温度为1200～1450℃，保温时间为20～30h，得到红色自激活钨钛酸盐荧光粉材料。若烧结温度保持在1100℃及以下，则反应不完全，最终产物具有其他杂相；若烧结温度保持在1500℃及以上，则荧光粉会分解挥发。

9、优选的，上述的红色自激活钨钛酸盐荧光粉材料的制备方法中，所述烧结温度为1300℃。

10、优选的，上述的红色自激活钨钛酸盐荧光粉材料的制备方法中，所述保温时间为24h。

11、优选的，上述的红色自激活钨钛酸盐荧光粉材料的制备方法中，所述固相烧结过程中升温速率为4～6℃/min。

12、优选的，上述的红色自激活钨钛酸盐荧光粉材料的制备方法中，所述固相烧结过程中升温速率为5℃/min。

13、优选的，上述的红色自激活钨钛酸盐荧光粉材料的制备方法中，所述步骤(1)中，按照元素eu、w、ti、r的摩尔比为2-x:1.1:0.9:x称取原料eu2o3、wo3、tio2、gd2o3，x≤1.3。

14、上述的红色自激活钨钛酸盐荧光粉材料在制备led照明或显示器件中的应用。

15、与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：

16、1.本发明的红色自激活钨钛酸盐荧光粉材料，具有稳定性好、发光颜色极其接近标准红色、安全无毒等优点，克服现有的需要激活剂激活的稀土荧光粉材料存在的稳定性差、生产成本高、需要激活剂掺杂等缺点，同时解决现有的自激活荧光粉材料存在的具有生物毒性、稳定性差等问题。

17、2.本发明的红色自激活钨钛酸盐荧光粉材料的制备方法，制备工艺简单，通过优化原料配比以及烧结工艺参数等，得到纯相eu2wtio8。其他常见的发光离子如pr3+、sm3+、dy3+、er3+离子完全替换eu2wtio8中的eu3+后没有发光特性。本发明制备得到的eu2wtio8是一种新型独特的红色自激活荧光粉，具有制备工艺简单、稳定性良好、无毒、发光效率高等特点，适用于led激发的荧光粉材料，能够应用于制备led照明或显示器件。

技术特征：

1.一种红色自激活钨钛酸盐荧光粉材料，其特征在于，所述自激活钨钛酸盐荧光粉材料的化学式为eu2wtio8。

2.根据权利要求1所述的红色自激活钨钛酸盐荧光粉材料，其特征在于，所述自激活钨钛酸盐荧光粉材料eu2wtio8属于四方晶系，空间群为i41/a。

3.根据权利要求1所述的红色自激活钨钛酸盐荧光粉材料，其特征在于，所述自激活钨钛酸盐荧光粉材料晶胞参数为z＝4。

4.根据权利要求1所述的红色自激活钨钛酸盐荧光粉材料，其特征在于，在所述自激活钨钛酸盐荧光粉材料中掺杂gd3+提高其发光强度，gd3+的掺杂摩尔百分数为0～65％。

5.根据权利要求1～4任一项所述的红色自激活钨钛酸盐荧光粉材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的红色自激活钨钛酸盐荧光粉材料的制备方法，其特征在于，所述烧结温度为1300℃。

7.根据权利要求5所述的红色自激活钨钛酸盐荧光粉材料的制备方法，其特征在于，所述保温时间为24h。

8.根据权利要求5所述的红色自激活钨钛酸盐荧光粉材料的制备方法，其特征在于，所述固相烧结过程中升温速率为4～6℃/min。

9.根据权利要求5所述的红色自激活钨钛酸盐荧光粉材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，按照元素eu、w、ti、gd的摩尔比为2-x:1.1:0.9:x称取原料eu2o3、wo3、tio2、gd2o3，x≤1.3。

10.根据权利要求1～4任一项所述的红色自激活钨钛酸盐荧光粉材料在制备led照明或显示器件中的应用。

技术总结
本发明涉及稀土发光材料技术领域，具体公开了一种红色自激活钨钛酸盐荧光粉材料，所述自激活钨钛酸盐荧光粉材料的化学式为Eu2WTiO8。本发明的红色自激活钨钛酸盐荧光粉材料，具有稳定性好、发光颜色极其接近标准红色、安全无毒等优点，克服现有的需要激活剂激活的稀土荧光粉材料存在的稳定性差、激发效率低、需要激活剂掺杂等缺点，同时解决现有的自激活荧光粉材料存在的具有生物毒性、稳定性差等问题。

技术研发人员：郝润,苏柳梅,杨雄枫,梁芷萍
受保护的技术使用者：广西大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14