本發(fā)明涉及發(fā)光材料，特別是涉及高外量子效率寬帶激發(fā)橙紅色熒光粉及其制備方法與應用。

背景技術：

1、近年來，y2o3:eu3+熒光粉因在陰極射線管(crt)、液晶顯示器(lcd)、場發(fā)射顯示器(fed)、等離子體顯示器(pdp)、溫度傳感器和固體激光器、傳統(tǒng)熒光燈等器件中的應用而受到了廣泛關注。最近，這一材料在生物標記、生物成像探針和醫(yī)學診斷等生物醫(yī)學領域也得到了應用。該材料具有極高的商用價值，但由于其只有在240-300nm范圍有寬帶激發(fā)峰，在300-400nm近紫外區(qū)域只有尖銳的激發(fā)峰，對其應用確實造成了一定的局限性。

2、y2o2s:eu3+在近紫外區(qū)域有寬帶吸收，但含有s成分，穩(wěn)定性差且易污染。因此，急需開發(fā)可替代的高效熒光粉來改善以上問題。而開發(fā)原料易得、制備簡單、經(jīng)濟效益高，具有寬帶激發(fā)峰、高外量子產(chǎn)率，且同樣具有eu3+特征的尖銳發(fā)射峰的材料是實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)攻克的核心技術難題。

3、因此，亟需高外量子效率寬帶激發(fā)橙紅色熒光粉及其制備方法與應用解決上述技術問題。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的在于，克服現(xiàn)有技術y2o3:eu3+和y2o2s:eu3+熒光粉存在的缺點，提供一種制備簡單、近紫外區(qū)域強吸收、穩(wěn)定性高、量子效率高的橙紅色發(fā)光材料。

2、為達到上述目的，本發(fā)明是按照以下技術方案實施的：

3、高外量子效率寬帶激發(fā)橙紅色熒光粉，橙紅色熒光粉的通式為la2-xo3:xeu2+/eu3+；式中x為eu原子的摩爾數(shù)，0.02≤x≤0.10。

4、本發(fā)明的橙紅色熒光粉la2-xo3:xeu2+/eu3+簡稱為la2o3:eu2+/eu3+。

5、本發(fā)明的橙紅色熒光粉la2-xo3:xeu2+/eu3+中，激活劑eu元素為+2、+3混合價態(tài)共存，其為銪激活的氧化鑭橙紅色熒光粉。

6、eu元素為+2、+3混合價態(tài)共存的原理在于：原料eu2o3中eu元素為+3價，在高溫煅燒并且在還原性氣氛存在條件下部分被還原為eu2+，其余部分仍為eu3+，其原因在于eu3+占據(jù)基底材料中l(wèi)a3+格位，電荷平衡，即使在還原性氣氛存在條件下也很難被全部還原為eu2+。。

7、具體的，x包括但不限于0.02、0.04、0.06、0.08、0.10中的任意一者的點值或任意兩者之間的范圍值。進一步的，當x＝0.04時，la2-xo3:xeu2+/eu3+發(fā)光效率最高。

8、一種高外量子效率寬帶激發(fā)橙紅色熒光粉的制備方法，包括以下步驟：

9、s1，按照通式la2-xo3:xeu2+/eu3+的化學計量比，計算并稱取la源、eu源；

10、s2，稱取好的la源、eu源研磨混合后得到混合物；

11、s3，將步驟s2得到的混合物預燒后再煅燒，煅燒完成后冷卻至室溫得到煅燒后產(chǎn)物；煅燒后產(chǎn)物經(jīng)過研磨得到橙紅色熒光粉la2-xo3:xeu2+/eu3+。

12、優(yōu)選的，所述步驟s1中，la源為la2o3、la(oh)3、la2(co3)3·xh2o中的至少一種；eu源為eu2o3、eu(oh)3中的至少一種。

13、優(yōu)選的，所述步驟s3中，預燒后再煅燒的過程為：將混合物預燒后冷卻，經(jīng)過研磨后再進行煅燒；預燒的溫度為400℃，預燒的時間為10h；煅燒溫度為1100～1700℃，煅燒時間為6～48h。

14、煅燒溫度為1100～1700℃，溫度的高低會影響材料的部分性能，但對整體效果影響不大。

15、優(yōu)選的，所述步驟s3中，預燒的氣氛為空氣，煅燒的氣氛為還原性氣氛。

16、優(yōu)選的，所述步驟s3中，還原性氣氛為h2、nh3、co、h2s、so2、so、ch4、c2h6、c2h4、c2h2、ch3oh、c2h5oh、h2與n2的混合物、h2與ar的混合物、h2和co的混合物、水煤氣中的至少一種。

17、優(yōu)選的，所述步驟s3中，混合物裝入坩堝中在高溫爐中進行煅燒。

18、混合物裝入坩堝中的放置方式為松裝。

19、具體的，制備方法包括以下步驟：

20、s1，按通式la2-xo3:xeu2+/eu3(式中0.02≤x≤0.10)的化學計量比，計算并稱取la2o3、eu2o3；

21、s2，稱取好的la2o3、eu2o3在瑪瑙研缽中混合或者使用球磨機研磨10～20min，制備得到混合物；

22、s3，將以上混合物裝入氧化鋁坩堝中，將其置于爐中，并在還原性氣氛存在條件下，加熱至1100～1700℃，煅燒6～48h，反應結束后，冷卻至室溫，再次研磨，即可得到la2-xo3:xeu2+/eu3+。

23、還原性氣氛為h2、nh3、co、h2s、so2、so、ch4、c2h6、c2h4、c2h2、ch3oh、c2h5oh等廉價易得物質(zhì)，或者為h2+n2、h2+ar、h2+co、水煤氣等混合物；混合物裝入氧化鋁坩堝中的放置方式為松裝。

24、本發(fā)明的制備方法為一步煅燒還原法。

25、本發(fā)明還包括橙紅色熒光粉在照明、顯示中的應用。

26、具體的，本發(fā)明的橙紅色熒光粉可在傳統(tǒng)熒光燈、led照明、顯示、信號燈、指示燈、傳感器等領域中應用。

27、本發(fā)明的橙紅色熒光粉可應用于多種不同的技術領域，特別是傳統(tǒng)熒光燈中，可取代傳統(tǒng)紅色熒光粉y2o3:eu3+或y2o2s:eu3+；還可應用于一般照明系統(tǒng)、以白光led為主的白光照明系統(tǒng)、信號燈、指示燈等，以及顯示器背光、電漿顯示面板、以led為主的顯示面板等領域。

28、本發(fā)明制備得到的橙紅色熒光粉la2-xo3:xeu2+/eu3+具備260-400nm范圍的寬帶激發(fā)峰，峰值為360nm；發(fā)射光譜主要為峰值為537nm、585nm、624nm的尖銳的窄發(fā)射帶。

29、本發(fā)明制備得到的橙紅色熒光粉la2o3:eu2+/eu3+，在近紫外光(300-400nm)激發(fā)下產(chǎn)生高量子產(chǎn)率發(fā)射的機理是，以eu2+為敏化劑，eu3+為發(fā)光中心，首先eu2+離子吸收輻射能，激發(fā)4f電子躍遷至其5d軌道，然后通過能量傳遞的方式將激發(fā)能傳遞至eu3+離子的相關軌道，進過一系列過程最終產(chǎn)生eu3+的一系列發(fā)光過程。

30、本發(fā)明制備得到的橙紅色熒光粉la2o3:eu2+/eu3+，其中eu2+與eu3+之間展現(xiàn)出幾乎近100％的能量傳遞效率。

31、本發(fā)明制備的銪濃度為0.04的橙紅色熒光粉la1.96o3:0.04eu2+/eu3+，具有良好的光學熱穩(wěn)定性，在溫度為425k時的發(fā)射積分強度仍保持300k時的79％。

32、本發(fā)明制備的銪濃度為0.04的橙紅色熒光粉la1.96o3:0.04eu2+/eu3+，在全激發(fā)波段都具有高于單eu3+激活la2o3紅色熒光粉la2o3:eu3+的外量子產(chǎn)率。

33、本發(fā)明制備的銪濃度為0.04的橙紅色熒光粉la1.96o3:0.04eu2+/eu3+，在300℃下暴漏在空氣中1小時以上，其發(fā)光強度未見變化，未發(fā)生eu2+被氧化的現(xiàn)象，顯示出其良好的化學穩(wěn)定性。

34、作用原理：

35、本發(fā)明以la2o3為基底，eu2+/eu3+為共激活劑，制備了一種新型高效的高外量子效率、超窄帶發(fā)射橙紅色熒光粉，其制備工藝簡單、原料易得，成本低廉，適用于熒光轉換型照明、顯示器件的制造。該熒光粉用通式la2-xo3:xeu2+/eu3+，表示的材料組成，簡寫為la2o3:eu2+/eu3+，式中x為eu原子的摩爾數(shù)，0.02≤x≤0.10。

36、熒光粉具備eu2+特征寬帶激發(fā)(300-400nm)，與近紫外led芯片相契合，其發(fā)射光主要為eu3+特征的三條超窄帶發(fā)射(537nm、585nm、624nm)。傳統(tǒng)型熒光燈(即低壓汞燈、日光燈)應用的紅色熒光粉主要為y2o3:eu3+或y2o2s:eu3+，y2o3:eu3+只能吸收汞蒸汽光譜中254nm左右波段的光，無法吸收其它300-400nm波段的光，而la2o3:eu2+/eu3+材料具有260-400nm波段的寬帶激發(fā)峰，并且其發(fā)射光譜中不但有585nm、624nm波段的橙紅光，還有537nm波段的綠光，而且la2o3:eu2+/eu3+材料經(jīng)過簡單的制備，在300-370nm波段光的激發(fā)下的發(fā)射譜外量子效率達到50％以上，大大優(yōu)于y2o3:eu3+。與y2o2s:eu3+相比，la2o3:eu2+/eu3+制作簡單、成本低、性質(zhì)穩(wěn)定、無污染且不易變質(zhì)。因此，la2o3:eu2+/eu3+可以用于傳統(tǒng)熒光燈取代y2o3:eu3+和y2o2s:eu3+，并可用于led照明、顯示器件的制造中，具有重要的商用價值。

37、有益效果：

38、本發(fā)明的橙紅色熒光粉la2o3:eu2+/eu3+，其中激活劑eu元素為+2/+3混合價態(tài)共存，利用eu2+為敏化劑，通過eu2+高效的260-400nm范圍有寬帶吸收峰，與傳統(tǒng)的紅色熒光粉y2o3:eu3+相比，大大提高了能量利用率，具有重要的商用價值。

39、本發(fā)明的橙紅色熒光粉la2o3:eu2+/eu3+具有近紫外區(qū)域強吸收、穩(wěn)定性高、量子效率高等發(fā)光特性，在照明、顯示、信號燈、指示燈、傳感器等領域具有極大的應用潛力。

40、本發(fā)明的橙紅色熒光粉la2o3:eu2+/eu3+，可以很好的解決當前y2o3:eu3+所面臨的近紫外波段吸收差、能量利用率低、與led芯片匹配度差的難題。

41、本發(fā)明的橙紅色熒光粉la2o3:eu2+/eu3+，制作簡單、成本低，解決了y2o2s:eu3+性質(zhì)穩(wěn)定性差、含s易污染的缺點。