专利名称：发光屏的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括装有发光材料支座的发光屏，该发光材料包括含有稀土离子的发光沸石。
本发明还涉及用于这种发光屏中的发光沸石和制备这种沸石的方法，以及包括这种发光屏的低压汞放电灯。
由国际专利申请WO 95/16759已知在本文开头一段提到的发光沸石。一般来说，使用发光屏将激发能量转变成特定波长范围的射线。该激发能量可以由例如电子束，X-射线或波长相对短的UV-射线组成。在很多其它的应用中，发光屏在灯，特别是低压汞放电灯或荧光灯中有其用途。激发能量主要包括由存在于荧光灯的离子体中的汞产生的波长约254nm的UV-射线。发光屏的组成一般是依赖由荧光灯发射光的所需光谱组成而选择的。在已知的发光屏中，含于该沸石中的稀土离子是Ce3+离子。当用254nm波长的UV射线激发该已知发光屏时，它发射出最大发射波长在300-400nm之间的光。例如，这样的发光屏可以非常有效地在用于光化学过程例如聚合，漆硬化，干燥，固化，治疗医疗辐射目的或晒黑等的低压汞放电灯中使用。在该已知发光屏中量子效率是非常高的。由于该稀土离子被沸石结构所包围，所以在不同的化学环境中和很宽的温度范围内该已知发光屏也是非常稳定的。沸石一般也是很便宜的并且对环境没有害处。然而，多半时间需要该荧光灯在光谱的可见光部分发光。这种在光谱可见光部分的发光可以通过在沸石中掺入其它稀土离子例如Tb3+离子来实现。当用254nm波长的UV射线激发装有包括含有Tb3+离子沸石的发光材料的发光屏时，该发光屏将发射出波长在450-650nm范围内的可见光。然而，与很多含有当用波长254nm的UV-射线激发时发射可见光的稀土离子的沸石相关的一个问题是激发辐射的吸收非常低，致使激发辐射产生的可见光的量相对较低。
本发明的目的是提供当用波长254nm的UV-射线激发时发射可见光的发光屏，该发光屏是稳定的并且激发辐射产生的可见光的量相对较大。
因此，按照本发明在本文开头一段提到的发光屏的特征在于该沸石还含有过渡金属氧化物。已经发现，当用波长254nm的UV-射线激发时，按照本发明的发光屏可相对高效率地产生可见光射线。
已经发现，在每单位晶胞沸石的稀土离子数至少是1的情况下得到了相对好的结果。类似地，在每单位晶胞沸石的过渡金属离子数至少是1的情况下也得到了相对好的结果。
更具体地，在沸石是八面沸石(Faujasite)型的情况下，该发光屏具有比较高的效率。
对于其中稀土金属离子包括Tb3+离子和/或Eu3+离子的发光屏得到了非常好的结果。
对于其中过渡金属氧化物包括一种或多种选自氧化钼，氧化钨，氧化铌和氧化钽的氧化物的发光屏也得到了非常好的结果。
已经知道，在通过包括下面顺序步骤的方法制备该沸石的情况下，该发光屏具有比较高的效率-通过离子交换将稀土离子掺入沸石中，-加热处理该沸石，-将过渡金属化合物掺入该沸石中，和-将该过渡金属化合物转变成过渡金属氧化物。
该过渡金属化合物的掺入可以在溶液中或从气相进行。例如，氧化钨的合适前体是挥发性的或可溶解的物质，例如，氯化物，氧氯化物或羰基化物(WCl6，WOCl4，W(CO)6等)。
下面是制备按照本发明沸石的一般实施例。
将2g近似式为 Na86.9(Al86.9Si105.1O384)*264H2O的沸石悬浮在18.24mlH2O中，并用0.1n的HCl将PH调节到约5。加入1.76mlTbCl3水溶液(1M)。将得到的溶液回流24小时。然后过滤出固体，用H2O(3×20ML)洗涤并在120℃真空中干燥。将得到的粉末在氧气下400℃煅烧1小时(加热升温速度为1℃/min)。得到第一产物的近似式为Tb16Na38.9(Al86.9Si105.1O384)*264H2O。这相应于每单位晶胞约16个Tb3+离子。
将1g该粉末放进易排空的玻璃料中，其底部固定着一个装有0.5gW(CO)6的小容器。然后，将该容器固定在一个温浴器中，在低于0.01mbar压力下，使W(CO)6从该浴器中升华并通过玻璃料进入沸石。温度可以从室温到90℃。当全部W(CO)6从容器中消失时，从玻璃料中取出沸石并放进索格利特中，用THF萃取最长达24小时。得到白色材料，将其悬浮在25ML水中并与5ML的30％H2O2混合和回流1小时。过滤出来之后，将该粉末在氧气流下在600℃加热2小时，该氧气流在与荧光物质接触之前通过水鼓泡。得到第二产物的近似式为Tb16W(COx)6Na38.9(Al86.9Si105.1O384)*264H2O，其中x值是未知的。
已经发现，含有Tb3+离子和氧化钨的沸石(第二产物)具有的稳定性是仅含有Tb3+离子沸石(第一产物)的约60倍。在相同的激发条件下，由第二个产物产生的光谱在400-650nm之间范围的可见光的量是第一个产物的约20倍高。因此，相对少量的氧化钨就非常令人意想不到地增加了该发光沸石的效率。第一和第二产物的发射光谱实际上是相同的。
权利要求
1.包括装有发光材料的支座的发光屏，该发光材料包括含有稀土离子的发光沸石，其特征在于该沸石还含有过渡金属氧化物。
2.按照权利要求1的发光屏，其中该稀土离子包括Tb3+离子。
3.按照权利要求1或2的发光屏，其中该稀土离子包括Eu3+离子。
4.按照权利要求1、2或3的发光屏，其中该过渡金属氧化物包括一种或多种选自氧化钼、氧化钨、氧化铌和氧化钽的氧化物。
5.按照一个或多个前述权利要求的发光屏，其中该沸石是八面沸石。
6.按照一个或多个前述权利要求的发光屏，其中每单位晶胞沸石的稀土离子数至少是1。
7.按照一个或多个前述权利要求的发光屏，其中每单位晶胞沸石的过渡金属离子数至少是1。
8.包括按照一个或多个前述权利要求发光屏的低压汞放电灯。
9.用于按照权利要求3或4的发光屏中的发光沸石。
10.制备含有稀土离子和过渡金属氧化物的发光沸石的方法，包括下面顺序的步骤-通过离子交换将稀土离子掺入沸石中，-加热处理该沸石，-将过渡金属化合物掺入该沸石中，和-将该过渡金属化合物转变成过渡金属氧化物。
全文摘要
本发明涉及包括装有发光材料支座的发光屏,该发光材料包括含有稀土离子的发光沸石。按照本发明,该沸石还含有过渡金属氧化物。对激发UV－辐射的吸收性被大大地增强了,并因此大大地增强了该发光屏的总效率。
文档编号C09K11/80GK1178548SQ97190065
公开日1998年4月8日 申请日期1997年1月27日 优先权日1997年1月27日
发明者U·H·基纳斯特, V·U·韦勒 申请人:菲利浦电子有限公司