一種氟硼硅酸鹽發光材料及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于發光材料及其制備方法的領域，尤其涉及一種氟硼硅酸鹽發光材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]隨著LED (發光二極管)、Η)Ρ (等離子體平板顯示)、和場發射光源技術的進步，人們越來越重視它們用發光材料的研宄。在發光材料中，最重要是基質的選擇以及合適發光中心的引入，例如，LED硅酸鹽用發光材料，其基質對于對紫外光或近紫外光或者可見光有很好的吸收效率，具有較高的激發效率，而且發光中心受到晶體場的影響很大，不用的晶格結構，晶體場不同，發射的激發的強度和位置不同；在PDP和場發射光源用發光材料中，氟化物基質的聲子能量低，可以很好地利用真空紫外光的能量，從而實現高強度的發光，如我們合成的Na2GdPO4F2 = Tb3+具有較高的發光性能(《光譜學與光譜分析》2011年，第五期，1181-1184頁)。另外，硼酸鹽具有制備工藝簡單，合成溫度低，也被廣泛應用于發光材料中。然而，它們的穩定差，容易變質，光衰嚴重。因此，為了得到適合LED (發光二極管)、rop (等離子體平板顯示)、和場發射光源的需要，一方面需要保留它們的優點，另一方面盡量減少它們的缺點。
[0003]目前，MLn6B6Si3O24F2 (M=Mg, Ca、Sr 或 Ba ;Ln=Y、Sc、La、Yb 或 Lu)作為一種新的發光材料備選基質具有很高的應用前景。其一，此材料的發光性能未見報道，其二晶格中含有硅氧、硼氧以及硅氟基團。通過加入其他離子可以調整這些基團間的相互作用、鍵長的變化以及晶格的輕微形變，從而影響到發光中心的發光性能，例如，光譜的移動、強度的變化等。這些是單個硅氧、硼氧或者硅氟基團沒有具備的功能，僅僅通過單個基團的變化是無法達到像MLn6B6Si3O24F2基質的作用。另外，MLn 6B6Si3024F2通過硼娃氟氧四面體和八面體的相互交叉，其穩定性好，不易分解。因此，本發明重點提供一種氟硼硅酸鹽MLn6B6Si3O24F2發光材料及其制備方法。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的問題之一在一種氟硼硅酸鹽發光材料中，通過調節硅氧、硼氧或者硅氟基團的相互作用，以及晶格的輕微形變，來影響發光中心的發光性能，從而滿足不同激發波長的需要。該材料的化學通式為:MLn6_xB6_ySi3024F2:XRE，yN ;其中，M為Mg、Ca、Sr及Ba中的至少一種；Ln為Y、Sc、La、Yb及Lu中的至少一種；RE為Eu、Gd、Tb、Tm、Sm、Pr、Ce及Dy中的至少一種#為Al、Ga、In中的至少一種；x的取值為0〈x ^ 2 ；y的取值為O ^ y ^ 0.5o
[0005]本發明所要解決的問題之二在于提供上述氟硼硅酸鹽發光材料的制備方法，包括如下步驟:
根據化學通式MLn6_xB6_ySi3024F2:XRE，yN,稱取M、Ln和RE所對應的草酸鹽、氧化物、硝酸鹽或碳酸鹽，以及含Si的二氧化硅(分子式:Si02)或硅酸(化學式=H2S1)以及硼酸(分子式-H3BO)和氟化銨(分子式:NH4F) ；M為Mg、Ca、Sr及Ba中的至少一種；Ln為Y、Sc、La、Yb及Lu中的至少一種；RE為Eu、Gd、Tb、Tm、Sm、Pr、Ce及Dy中的至少一種；N為Al、Ga、In中的至少一種；x的取值為0〈x ( 2 ；y的取值為O < y < 0.5。其中，硼酸和氟化銨的質量按照化學通式所需質量過量1~15%。將上述原料置于瑪瑙研缽中，研磨均勻得到混合物；將混合物于300?700°C預燒結I?6h，冷卻至室溫，研磨；將研磨產物于800?1650°C，在空氣或還原氣氛中煅燒4?25h，冷卻至室溫，球磨，即得發光材料。
[0006]本發明提供的氟硼硅酸鹽發光材料，不僅在電子束激發下具有較高的發光性能，而且在真空紫外、紫外光和近紫外光激發下發射可見光，此材料可應用于場發射光源器件、PDP或LED器件中.本發明通過在基質中摻雜不同的稀土離子可以實現能量傳遞，形成量子剪裁，提高發光效率。
[0007]另外，本發明的制備方法無污染，工藝簡單、產品性能高、成本低，可廣泛應用于發光材料制造中。
【附圖說明】
[0008]圖1為實施例5制得BaY5.5B6Si3024F2:0.2Gd，0.3Tb發光材料在172nm激發下的發射光譜。
[0009]圖2 中 a和圖 2 中 b 分別為實施例 6制得BaY5 75B5 99Si3O24F2-0.2Pr，0.05Eu，0.0lGa發光材料和實施例7制得BaY5.95B5.99Si3024F2: 0.05Eu，0.0lGa發光材料在172 nm激發下的發射光譜。
[0010]圖3 中 a 和圖 3 中 b 分別為實施例 8 制備 Β&(ι.95Μ8α(ι5Υ5.95Β5.9?^3024Ρ2:0.05Ce，0.0lGa 與實施例 9 制備 BaY5.95B5.99Si3024F2:0.05Ce，0.0lGa 在 300 nm 激發下的發射光譜。
【具體實施方式】
[0011]為了更好的理解本發明的目的、技術方案和優點，現結合附圖與實施例，對本發明進行進一步詳細的說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0012]另外本發明的制備方法無污染，工藝簡單、產品性能高、成本低，可廣泛應用于發光材料制造中。
[0013]下面結合附圖，對本發明的較佳實施例作進一步詳細說明。
[0014]實施例1
根據化學通式BaY5.995B5 995Si3024F2:0.005Eu, 0.005A1，稱取 1.974g BaCO 3、6.768gY203、
0.0088gEu203、0.0025gAl203、l.8025gSi02、l.6844gH3B0 和 0.7778gNH4F。其中，硼酸和氟化銨的質量按照化學通式所需質量分別過量I和15%。將上述原料置于瑪瑙研缽中，研磨均勻得到混合物；將混合物于300°C預燒結6h，冷卻至室溫，研磨；將研磨產物于1650°C，在空氣4 h，冷卻至室溫，球磨，即得發光材料。
[0015]實施例2
根據化學通式 Caa95Mgaci5Lu5Laa3B5^Si3O24F21.2Gd、0.5Tb，0.3 Ga，稱取
1.2169gCaC204、0.0202gMg0、9.9482gLu203、0.4887gLa203、0.3625gGd203、0.9346gTb407、0.2811gGa203、2.343gH2Si03、1.7442gH3B0 和 0.7778gNH4F。其中，硼酸和氟化銨的質量按照化學通式所需質量分別過量10和5%。將上述原料置于瑪瑙研缽中，研磨均勻得到混合物；將混合物于700°C預燒結lh，冷卻至室溫，研磨；將研磨產物于800°C，在還原氣氛(氮氣和氫氣的體積比為95: 5)下煅燒25 h，冷卻至室溫，球磨，即得發光材料。
[0016]實施例3
根據化學通 ?ζ Ba0.95Sr0.05Y4Sc0.5Yb0.5B5.5Si3024F2:0.5Tm,0.5Sm, 0.5In，稱取2.1408gBaC204、0.0738gSrC03、4.5168gY203、0.3448gSc203、0.9852gYb203、0.9647gTm203、
0.8718gSm203、0.6941gln203、2.343g H2S13U.6066gH3B03和 0.7778gNH4F。其中，硼酸和氟化銨的質量按照化學通式所需質量分別過量5和5%。將上述原料置于瑪瑙研缽中，研磨均勻得到混合物；將混合物于600°C預燒結3h，冷卻至室溫，研磨；將研磨產物于1200°C，在空氣氣氛中煅燒8 h，冷卻至室溫，球磨，即得發光材料。
[0017]實施例4
根據化學通式 BaY3B6Si3O24F2-L OPr, 0.5Ce，0.5Dy,稱取 1.9734gBaC0 3、3.3872gY203、
1.6491gPr203、0.8606gCe02、0.9325gDy203、2.343g H2S13U.7527gH3B03和 0.7778gNH4F。其中，硼酸和氟化銨的質量按照化學通式所