[發(fā)明專利]一種稀土正鈮酸鹽發(fā)光材料及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210078954.5
• 申請日: 2012-03-22
• 公開（公告）號: CN102627970A
• 公開（公告）日: 2012-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張俊計;袁曉曼;武斌;張瓊;陶霜
• 申請（專利權(quán)）人: 大連交通大學(xué)
• 主分類號: C09K11/78
• 分類號: C09K11/78
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責(zé)任公司 21212
• 代理人: 趙淑梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種紫外光或藍(lán)光激發(fā)的紅色稀土正鈮酸鹽發(fā)光材料及其制備方法。更確切地說涉及一種采用凝膠-燃燒法合成以Pr離子為激活離子、正鈮酸鹽LnNbO4為基質(zhì)的紅色發(fā)光材料，屬于稀土發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

稀土正鈮酸鹽是由兩性的稀土金屬氧化物和酸性的鈮的五氧化物組成的，其在高溫質(zhì)子導(dǎo)體、陶瓷增韌、形狀記憶效應(yīng)等方面有重要的潛在應(yīng)用價值。稀土正鈮酸鹽的基本結(jié)構(gòu)特征由被稀土離子分隔開的鈮氧層組成，每一層由鈮氧八面體構(gòu)成，鈮氧八面體彼此通過共有角上的氧原子連接成鏈狀結(jié)構(gòu)。在LnNbO₄的鏈狀骨架結(jié)構(gòu)中，鈮氧八面體中Nb-O鍵容易在外界能量激發(fā)下使氧原子的外層電子遷移到Nb⁵⁺的外層空軌道形成Nb⁴⁺-O^-離子對，在紫外光的激發(fā)下可以發(fā)射藍(lán)光，而且其吸收的能量可以傳遞給摻雜的激活劑離子，從而可以獲得不同發(fā)射波長的發(fā)光材料，因此可以作為發(fā)光材料的基質(zhì)。

稀土離子摻雜的正鈮酸鹽發(fā)光材料研究較少。Xiao?X等人(Xiao?X，et?al，Novel?YNbO₄:Re³⁺(Re＝Sm，Dy，Er)microcrystalline?phosphos：Chemical?co-precipitation?synthesis?from?hybrid?precursor?and?photoluminescent?properties..J.Alloy?Compd.，2007，433(1-2)251)采用化學(xué)共沉淀法合成了Sm，Dy和Er摻雜的YNbO₄發(fā)光材料。Huang?Junli等人(Huang?Junli，et?al，Promising?red?phosphors?LaNbO₄:Eu³⁺，Bi³⁺for?LED?solid-state?lighting?application，Journal?of?rare?earths，2010，28(3)356)合成了Eu³⁺和Bi³⁺共同摻雜的LaNbO₄紅色發(fā)光材料，采用的是固相反應(yīng)法。

目前，專利報道的鈮酸鹽發(fā)光材料一般都采用高溫固相反應(yīng)法制備。如中國發(fā)明專利CN101962542A報道了組成為M_2-2xNb₂O₇:Eu³⁺，xA⁺的鈮酸鹽基紅色熒光材料，采用相應(yīng)的原料經(jīng)高溫焙燒而成。中國發(fā)明專利CN101899299A報道了在助熔劑的作用下高溫焙燒合成化學(xué)通式為Ln_2-xEu_xScNbO₇的鈮酸鹽發(fā)光材料。固相反應(yīng)法通常采用顆粒狀氧化物為原料，合成溫度高，產(chǎn)物的均勻性差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中合成溫度高，產(chǎn)物的均勻性差的不足，提供一種新型的紅色發(fā)光材料及其制備方法。該發(fā)光材料是以Pr(鐠)離子為激活離子，正鈮酸鑭LnNbO₄為基質(zhì)，其組成式為Ln_1-xPr_xNbO4；其中，Ln為Y(釔)，La(鑭)，Lu(镥)中的一種或幾種，x為激活劑離子Pr的含量，其取值范圍為0.01≤x≤0.10。本發(fā)明提供的發(fā)光材料能夠同時被紫外光和藍(lán)光激發(fā)，其發(fā)光顏色為紅色。

本發(fā)明同時提供了該發(fā)光材料的一種制備方法，該方法是將溶膠-凝膠和燃燒合成相結(jié)合，通過加熱使原料組分和檸檬酸之間發(fā)生作用，經(jīng)過溶膠、凝膠、燃燒等反應(yīng)階段形成蓬松的前驅(qū)體，前驅(qū)體再經(jīng)過熱處理得到最終的氧化物粉末。具體包括以下步驟：

(1)將水合氧化鈮Nb₂O₅·nH₂O加入檸檬酸溶液中，在磁力攪拌器上加熱攪拌溶解；

(2)按化學(xué)組成式向步驟(1)的溶液中加入Ln和Pr的化合物，水浴加熱攪拌，溫度控制在60-90℃，連續(xù)攪拌4-5h形成淺黃色凝膠；

(3)將步驟(2)的凝膠放入預(yù)先加熱到120-180℃的干燥箱中，發(fā)生燃燒反應(yīng)并伴隨產(chǎn)生黃褐色煙霧，形成蓬松的前驅(qū)體粉末；

(4)將步驟(3)的前驅(qū)體粉末經(jīng)過700-1200℃的煅燒，即獲得所述發(fā)光材料。