[發明專利]一種溶劑熱法制備銪摻雜鈦酸鈣CaTiO3:Eu3+熒光粉的方法

無效

• 申請號: 201010207682.5
• 申請日: 2010-06-23
• 公開（公告）號: CN101921588A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發明（設計）人: 王宏志;孫壯;李耀剛;張青紅
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: C09K11/67
• 分類號: C09K11/67
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所 31233
• 代理人: 黃志達;謝文凱

技術領域

本發明屬于CaTiO₃的制備領域，特別涉及一種溶劑熱法制備銪摻雜鈦酸鈣CaTiO₃:Eu³⁺熒光粉的方法。

背景技術

作為白光LED的核心材料的熒光粉一直以來都是照明領域的熱點研究課題，熒光粉的性能也直接影響著白光LED的發展。熒光粉的制備方法很多，目前主要的合成方法有：高溫固相反應法、溶膠-凝膠法、均相共沉淀法、低溫燃燒合成法、水熱合成法、微波輻射合成法、高分子網絡凝膠法、表面擴散法等。日本日亞化學公司于1996年首先研制出以黃光系列的釔鋁石榴石(yttrium?aluminum?garnet，YAG)熒光粉配合藍光LED得到高效率的白光光源。

近年來，科研人員對釔鋁石榴石系列熒光粉的制備、發光性能進行了大量研究。這種熒光粉憑借良好的穩定性以及與相應LED芯片的良好匹配得到了很廣泛的應用，并且商業化。但是這類藍光LED芯片搭配黃光熒光粉的設計存在著很大的缺陷，首先這種熒光粉是由高溫固相反應法制備的，盡管高溫固相反應法是合成熒光粉應用最早、最多的一種方法。但這種方法的一個主要缺陷是制備溫度高、反應不完全、產品中含有少量原來的固體原料。其次，隨著使用時間的增加，芯片的老化問題將導致發出的光藍移，最終使其與熒光粉所發出的光的混合光源偏藍，使顯色指數大大降低。Zhou等在Alloys?and?Compounds.2004，375(1)：93中報道了一種通過濕化學法制備的Y₃Al₅O₁₂:RE³⁺(RE:Eu，Dy)熒光粉，可以有效簡化合成工藝，但是仍然無法解決芯片老化引起的一系列問題。而可被UV和近UV光有效激發的高效紅色熒光粉的研究可以解決發光偏冷這一問題。紅色熒光粉方面，莊衛東等在中國稀土學報2004，22(6)：854報道了一種二價銪激活堿土過渡金屬復合硫化物的紅色熒光粉。二價銪激活硫化物(Sr，Ca)S:Eu²⁺在460nm激發下發射峰波長為600nm。但是，這種熒光粉穩定性差、容易潮解，須進行包覆處理。可見，目前熒光粉研究領域中仍然存在許多嚴峻的問題，比如，光轉換效率和熱穩定性能優良的熒光粉，特別是可被近UV光有效激發的高效紅色熒光粉極其缺少，而又極其需要。由于目前所開發的白光LED用紅色熒光粉的發光效率低，不能滿足要求，這就需要我們尋找新型高效的白光LED用紅色熒光粉。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種溶劑熱法制備銪摻雜鈦酸鈣CaTiO₃:Eu³⁺熒光粉的方法，該制備方法工藝簡單，合成溫度低，易于工業化生產，所制得的CaTiO₃:Eu³⁺熒光粉分散性好，化學穩定性高、晶相純、尺寸小，且為空心管狀結構。

本發明的一種溶劑熱法制備銪摻雜鈦酸鈣CaTiO₃:Eu³⁺熒光粉的方法，包括：

(1)在室溫下，將鈦酸四丁酯溶于無水乙醇中，同時進行磁力攪拌，將0.1～1mol/L氨水溶液緩緩滴入無水乙醇與鈦酸四丁酯的混合液中，得到白色沉淀，離心、洗滌得產物；

(2)在室溫下，將乙二胺、乙醇胺、去離子水、醋酸鈣、硝酸銪、氫氧化鈉和聚乙二醇混合攪拌，之后加入上述產物，升溫至180～220℃，反應8～12h；

(3)反應結束后使用離心的方式收集反應產物，用pH＝2～3的鹽酸洗滌反應產物，再使用去離子水洗滌產物，隨后在50～80℃下干燥20～28h，得到CaTiO₃:Eu³⁺熒光粉；

上述步驟中，鈦酸四丁酯與無水乙醇的體積比為1/20～1/5，鈦酸四丁酯與氨水的摩爾比為1/4～1/6，醋酸鈣、硝酸銪與鈦酸四丁酯的摩爾比為3∶0∶1～2.7∶0.3∶1，氫氧化鈉質量是醋酸鈣質量的125～200％，乙醇胺與乙二胺的體積比為1∶1，去離子水體積為乙醇胺與乙二胺總體積的8～10％，乙醇胺、乙二胺以及去離子水的總體積是反應釜體積的1/2～3/4，聚乙二醇體積是乙醇胺與乙二胺總體積的1/50～1/20，醋酸鈣與乙醇胺的質量比為1/15～1/5。

所述步驟(2)中的攪拌速度為300～500轉/分鐘，攪拌時間為20～40min。

所述步驟(3)中的CaTiO₃:Eu³⁺熒光粉為空心管狀結構。