[發明專利]一種摻雜稀土離子的天然鈉長石發光材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201910524535.1
• 申請日: 2019-06-18
• 公開（公告）號: CN110105950B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 陳鳳;姜玉鳳;丁保安;張麗
• 申請（專利權）人: 湖北理工學院
• 主分類號: C09K11/64
• 分類號: C09K11/64;H01L33/50
• 代理公司: 黃石市三益專利商標事務所 42109
• 代理人: 林曉珍

本發明公開了一種摻雜稀土離子的天然鈉長石綠色發光材料及其制備方法和應用，所述發光材料是采用未經任何改性處理的天然鈉長石礦物為基質，再通過懸浮液燃燒法將稀土離子滲透到天然鈉長石礦物的晶格中制備而成，所述稀土離子與天然鈉長石礦物的物質的量比為0.001?0.15：1；本發明使用天然鈉長石作為基質，降低了成本，同時提高了天然礦物的附加值；本發明的制備方法工藝簡單、能耗低，適于工業化生產及應用，通過本發明制備的發光材料在紫外燈照射下發出強烈的綠光，能廣泛應用于光學領域。

技術領域

本發明涉及礦物功能材料和稀土發光材料技術領域，具體是一種摻雜稀土離子的天然鈉長石發光材料及其制備方法和應用。

背景技術

近年來，固態照明光源發光二極管（LED）由于其使用壽命長、高效、節能、綠色環保無污染等優點，受到世界各國的廣泛關注。目前，白光獲得的主要途徑是將LED芯片與熒光粉組合，利用LED芯片激發熒光粉混合形成白光。具體方式為：（1）藍光LED激發發射黃光的熒光粉；（2）用近紫外LED激發紅、綠、藍三種熒光粉。由于藍光芯片激發的熒光粉需要吸收的波長為420~470nm的可見光，符合該條件的熒光粉較少。而紫外光波長小、能量高，受激發產生可見光的熒光粉種類較多，且發光性質穩定，故紫外LED芯片+三基色熒光粉的方式實現白光具有優秀的發展前景。目前三基色熒光粉涉及的基質非常廣泛，包括硅酸鹽、鋁酸鹽、硫化物、硼酸鹽和銅酸鹽等，但各類基質都存在一些不足。由于鋁硅酸鹽同時具有鋁酸鹽和硅酸鹽的性能，是一類性能優異的發光材料基質，不僅具有較高的化學穩定性、熱穩定性、光轉化率、發光強度，還具有寬的發光帶，因此研究新型的鋁硅酸鹽體系熒光粉基質具有很好的應用前景。目前鋁硅酸鹽無機熒光基質材料主要有BaAl₂Si₂O₈、NaAlSiO₄、M₂Al₂SiO₇(M=Ca、Sr、Ba)等，其合成方法主要為高溫固相法，該方法不僅能耗高，而且使用原料均為化學試劑，成本相對高昂。隨著科學技術的進步，新型鋁硅酸鹽熒光基質材料的探索意義重大。

天然鈉長石為鈉的鋁硅酸鹽(NaAlSi₃O₈)，是地表巖石最重要的造巖礦物，在地殼中比例高達60%，儲量大，分布廣，主要用作陶瓷坯料釉料、玻璃溶劑、搪瓷工業及生產化肥的原料。對天然鈉長石進行功能化研究，對于提高天然鈉長石礦物資源的高附加值化利用具有十分重要的意義。

天然鈉長石為三斜晶系，作為發光材料基質的結構優勢：（1）三斜架狀結構，硅和鋁為四面體配位，形成較大的空位（即點陣位置），這一結構特點為稀土離子的進入提供了條件。（2）硅原子和鋁原子均占有四面體位置，但其位置具體情況不同，當摻入的稀土離子占據[SiO₄]四面體或[AlO₄]四面體空隙的Na時，由于發光中心基質晶格環境的差異會帶來發光顏色的變化，可實現光譜調控。（3）四面體結構的存在使得天然鈉長石具有很好的化學穩定性以及剛性，能滿足LED用發光材料基質材料的要求。（4）天然鈉長石中含有少量玻璃相可促進高溫時稀土離子擴散。由于利用稀土離子激活天然鈉長石礦物研制發光材料具有來源廣泛、成本低、工藝簡單等優點。艾爾肯·斯地克等人以高溫固相法制備Eu³⁺、Sm³⁺摻雜天然鈉長石(Na AlSi₃O₈)制備紅色發光材料。目前，尚未發現有以天然鈉長石為基質采用懸浮液燃燒法制備綠色發光材料的專利申請。因此，本發明提出一種摻雜稀土離子的天然鈉長石綠色發光材料及其制備方法與應用。

發明內容

本發明的目的就是針對現有技術存在的上述問題，提供一種摻雜稀土離子的天然鈉長石綠色發光材料的制備方法和應用。

為實現上述目的，本發明是通過以下技術方案來實現的：