一種銩摻雜鈦酸鹽藍色熒光粉的制備方法及其應用
【技術領域】
[0001] 本發明涉及發光材料技術領域，具體涉及一種銩摻雜鈦酸鹽藍色熒光粉的制備方 法及其應用。
【背景技術】
[0002] 白光LED作為一種新型全固態照明光源，由于其具有眾多的優點，廣闊的應用前 景和潛在的市場，被視為21世紀的綠色照明光源。稀土元素被用作激活劑、敏化劑、共激活 劑，與相應的非稀土熒光材料相比，其發光效率及光色等性能都更勝一籌。稀土化合物的發 光是基于它們的4f電子在f-f組態之內或f-d組態之內的躍迀，它們可以發射從紫外線、 可見光到紅外光區的各種波長輻射。稀土發光材料的一大應用領域即是電光源，燈用熒光 粉的產量在所有熒光粉中占首位。
[0003] 白光是由多色光混合而成，為了獲得高效、高顯色指數以及不同色溫的白光，依據 發光學和光度學原理，可用三基色或多基色光組合。在三基色熒光粉中，藍粉的主要作用在 于提高光效、改善顯色性。目前使用的主要是Eu2+激活的鋁酸鹽和鹵酸鹽。這些熒光粉雖 然已經商品化，但是Eu 2+制備較為困難，在紫外線輻射下易出現發光亮度下降、色坐標偏移 的劣化現象。
【發明內容】
[0004] 本發明提供了一種銩摻雜鈦酸鹽藍色熒光粉的制備方法及其應用，其目的是解決 以往所存在的問題，其以新型結構鈦酸鑭為基體，使用稀土元素銩摻雜，制備了一種銩摻雜 的藍色熒光粉，該材料亮度高，高溫穩定性好、熒光轉換效率高。
[0005] 為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：
[0006] -種銩摻雜鈦酸鹽藍色熒光粉的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
[0007] Sl、按化學通式La2TiO5=XTm的化學計量比配制稀土和基質元素鑭的可溶性的鹽， 其中X= (〇. 01-〇. 09)，將它們溶解于適量去離子水中，混合均勻，制備溶液A ;
[0008] S2、取適量醇溶劑，滴加鈦酸四丁酯，得到溶液B ;
[0009] S3、將溶液A和溶液B混合均勻后，在攪拌條件下加入適量的可溶性酸，調節溶液 的PH值，將反應體系在水浴中進行加熱蒸發，將溶液變為具有黏性的透明狀凝膠C ;
[0010] S4、將步驟S3所得的前驅體凝膠C置于剛玉坩堝內，在恒溫下蒸發干燥凝膠一段 時間，使之得到干燥多孔的干凝膠蓬松體。
[0011] S5、在空氣氣氛下，在馬弗爐中以煅燒溫度900-1100°C煅燒2-5h，保溫2-6h，即可 獲得藍色熒光粉體。
[0012] 所述步驟Sl中稀土元素的可溶性鹽為醋酸鹽、硝酸鹽或碳酸鹽可溶鹽中的一種 或幾種的混合物。
[0013] 所述步驟S2的中醇溶劑為甲醇、乙醇、丙醇、丁醇中的一種或幾種的混合物。
[0014] 所述化學式中La3+:Ti4+的物質的量比為1. 5-2. 5。
[0015] 所述步驟S3中加入的可溶性酸為硝酸、醋酸或碳酸可溶性酸的一種或幾種。
[0016] 所述步驟S3中的PH值調節范圍為3-6。
[0017] 所述步驟S3中的攪拌為機械攪拌或磁力攪拌的一種。
[0018] 所述步驟S4中的恒溫條件為50-100°C，干燥時間為3_6h。
[0019] 步驟SI所述的適量去離子水，是指蒸餾水的用量為可以溶解對應的鑭的可溶性 的鹽、銩的可溶性鹽的3-4倍；步驟S2所述的適量醇溶劑，是指醇溶劑的用量為滴加鈦酸四 丁酯量的3-4倍；步驟S3所述的適量的可溶性酸，是指可溶性酸用量為溶液A與溶液B混 合均勻后總量的3-4倍。
[0020] 稱取I. 82mmol~3. 96mmol硝酸鑭（La (NO3) 3, A. R.)溶解于適量蒸餾水中，稱 取Immol~2mmol的鈦酸四丁酯（C16H36O 4Ti, A. R.)，溶解于30ml~100mL醇溶劑中；稱取 0. 02mmo1 ~0· 36mmol 醋酸鎊（Tm(CH3COO)3, A. R.)，滴加 IOmmol ~50mmol 可溶性酸，攬摔 1~2h，放入50°C~80°C的水浴中3~6h左右，得到膠狀沉淀即前軀體溶膠C ;將前軀體 溶膠C取出置于剛玉坩堝中，在馬弗爐中900-1KKTC下煅燒2-5h，保溫2-6h，得到所需熒光 粉體；蒸餾水的用量為溶解對應的鑭的可溶性的鹽、銩的可溶性鹽的質量的3-4倍。
[0021] 所述銩摻雜鈦酸鹽藍色熒光粉用于光致發光LED領域。
[0022] 本發明具有以下有益效果：
[0023] 本發明以鈦酸鑭為基體，采用單一稀土金屬銩進行摻雜，發光效率高，所得的藍色 熒光粉體純度高、色純度好；采用溶膠凝膠法制備前驅體，在空氣氣氛中進行煅燒，煅燒溫 度低，工藝簡單，制備的樣品純度高，可以使用同一波長紫外光激發并獲得較高發光強度。
[0024] 該鈦酸鹽體系對稀土離子的溶解性好，Tm3+離子由3H 6能級躍迀至104能級產生 450nm的藍光，是制備白色LED藍色熒光粉的有效方法，也是技術上的創新之處。
[0025] 本發明所制備的銩摻雜鈦酸鹽藍色熒光粉的光致發光光譜中，發光材料的激發波 長為360nm，在457nm和726nm處有兩個明顯的發射峰，分別對應于 1G4-3H6和3H4- 3H6的電子 躍迀形成發光峰，Tm3+離子由能級躍迀至能級產生457nm的藍光，可以作為藍光發光材料。
[0026] 在鈦酸鑭基體中，通過調控銩的摻雜量，其中：x選取范圍0. 01-0. 09,研究最優成 分配比。經檢測，可選的實施例中，X = 0. 03時的發光效果最優
【附圖說明】
[0027] 圖1為本發明實施例1中銩摻雜量不同時熒光粉末的XRD圖譜；
[0028] 圖2為本發明實施例2銩摻雜含量1 %監測波長457nm的激發光譜圖；
[0029] 圖3為本發明實施例4銩摻雜量在3%的激發波長為360nm的發射光譜圖；
[0030] 圖4為本發明實施例5銩摻雜量在3%的色坐標圖；
[0031] 圖5為本發明實施例6銩摻雜量在5%的激發波長為360nm的發射光譜圖；
[0032] 圖6為本發明實施例8銩摻雜量在7%的激發波長為360nm的發射光譜圖；
[0033] 圖7為本發明實施例10銩摻雜量在9%的激發波長為360nm的發射光譜圖；
[0034] 圖8為本發明實施例2-10不同銩摻雜含量在激發波長360nm的發射光譜。
【具體實施方式】：
[0035] 為了使本發明的目的及優點更加清楚明白，以下結合實施例對本發明進行進一步 詳細說明。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。
[0036] 實施例1
[0037] 按化學通式La2Ti05:xTm(其中X = (0· 01-0. 09))的化學計量比稱取2 (l-x)mmol 醋酸鑭（La (CH3COO) 3, A. R.)溶解于適量蒸餾水中，稱取lmmol的鈦酸四丁酯（C16H36O4Ti, A. R.)，溶解于30ml甲醇中。按化學計量比為X = (1%、3%、5%、7%、9% )摻雜醋酸銩 (Tm(CH3COO)3, A. R.)，滴加 IOmmol 醋酸（CH3COOH, A. R.)，攪拌 lh，放入 60 °C 的水浴中 3h 左右，得到膠狀沉淀即前軀體溶膠C。將前軀體溶膠C取出置于剛玉坩堝中，在馬弗爐中 1000 tC下煅燒3h，保溫2h，得到所需鈦酸鑭藍色熒光粉體。
[0038] 使用DX2500型X射線衍射儀對純La2TiO5和不同Tm 3+摻雜比例樣品進行了 測試，掃描速度為〇. 04 ° /min，2 Θ范圍為10-90 °。如圖1所示，純La2O3-TiO^v 體為正交晶系，空間群為Pnam，純La2O3-TiO^品晶胞參數為：a=IO. 9772(A), 1O=Il, 3217(/\)，c=3. 9347(Λ);摻雜銩離子后，粉體依舊保持原有構型，基本沒有雜質 相。
[0039] 實施例2
[0040] 稱取3. 96mmol硝酸鑭（La (NO3) 3, A. R.)溶解于適量蒸餾水中，稱取2mmol的鈦酸 四丁酯（C16H36O4Ti, A. R.)，溶解于 50ml 甲醇中。稱取 0· 04mmol 醋酸銩（Tm(CH3COO) 3, A. R.)， 滴加 IOmmol硝酸（HNO3, A. R.)，攪拌I. 5h，放入60°C的水浴中6h左右，得到膠狀沉淀即前 軀體溶膠C。將前軀體溶膠C取出置于剛玉坩堝中，在馬弗爐中IKKTC下煅燒4h，保溫lh， 得到所需熒光粉體。圖2摻雜量在1 %監測波長457nm的激發光譜圖。
[0041] 實施例3
[0042] 稱取I. 98mmol醋酸鑭（La (CH3COO) 3, A. R.)溶解于適量蒸餾水中，稱取Immol的鈦 酸四丁酯（C16H36O4Ti, A. R.)，溶解于 80ml 乙醇中。稱取 0. 02mmol 醋酸銩（Tm(CH3COO)3, A. R.)，滴加 IOmmol醋酸（CH3COOH3, A. R.)，攪拌2h，放入80°C的水浴中4h左右，得到膠狀沉 淀即前軀體溶膠C。將前軀體溶膠C取出置于剛玉坩堝中，在馬弗爐中KKKTC下煅燒5h，保 溫2h，得到所需熒光粉體。
[0043] 實施例4
[0044] 稱取3. 88mmol醋酸鑭（La (CH3COO) 3, A. R.)溶解于適量蒸餾水中，稱取2mmol的鈦 酸四丁酯（C16H36O4Ti, A. R.)，溶解于 100mL 乙醇中。稱取 0. 12mmol 醋酸銩（Tm(CH3COO)3, A. R.)，滴加30mmol醋酸（CH3COOH, A. R.)，