一種鈮酸釓摻鋱綠色熒光粉的合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種新型制備鈮酸釓摻鋱綠色熒光粉方法。
【背景技術(shù)】
[0002]由于綠色熒光粉的發(fā)光峰值波長與視感度曲線的峰值波長幾乎一致，對三基色熒光粉的發(fā)光效率影響最大，因此研究高效的綠色熒光粉一直是人們極為重視的課題。目前市場上通用的商用綠色熒光粉Y3Al5012:Tb3+(YAG:Tb)，因為通常采用高溫固相反應(yīng)制備，SP使在1500°C的高溫下，晶體中仍然不可避免地有殘余雜相的存在，嚴(yán)重影響熒光粉的純度。
[0003]稀土正鈮酸鹽，是一類發(fā)光材料的潛在新型基質(zhì)，但目前的研究相對集中在正鈮酸鹽的合成及結(jié)構(gòu)優(yōu)化，對其摻雜稀土激活元素發(fā)光性能的研究相對較少。稀土正鈮酸鹽本身可以作為自激活材料，在某些波段光激發(fā)下，如紫外光，可以觀察到一些發(fā)射峰，這歸因于Nb043—的電荷轉(zhuǎn)移躍迀發(fā)射。在摻雜Tb3+制備的發(fā)光材料中，因為Tb3+離子外層有8個4f電子，發(fā)射光譜是主要為5Dj^7Fj的能級躍迀。在能級圖中可以看出，4f8殼層容易激發(fā)一個電子成為半充滿穩(wěn)定態(tài)，這樣就使對應(yīng)的f—d能級間的能量差較小，能夠吸收>200nm的紫外光，發(fā)生4f—5d躍迀，在激發(fā)光譜中為一寬峰，范圍在220nm?270nm之間，通過弛豫到達(dá)4f能級。隨著濃度升高，由于能級間的交叉馳豫，這些峰強(qiáng)度降低，而在5D4^7Fj的躍迀中，強(qiáng)度較大的是5D4^7F5發(fā)射峰對應(yīng)波長為542nm?550nm，對應(yīng)可見光區(qū)的綠光，但目前為止關(guān)于GdNbO4 = Tb3+熒光粉的制備及發(fā)光性能的研究幾乎沒有，因此探索合成意義顯著。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種鈮酸釓摻鋱(GdNbO4= Tb3+)綠色熒光粉的合成方法，該方法應(yīng)能有效降低固相燒結(jié)溫度，且獲得的熒光粉具有較強(qiáng)發(fā)光強(qiáng)度。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0006]—種鈮酸釓摻鋱綠色熒光粉的合成方法，按以下步驟進(jìn)行:
[0007]I)配料:稱取一定質(zhì)量的三氧化二釓、七氧化四鋱和五氧化二鈮粉末放入球磨罐里，控制七氧化四鋱摩爾量占稀土元素總摩爾量比例小于7%，同時控制稀土總摩爾量與五氧化二鈮的摩爾量為1:1;
[0008]2)球磨:球磨罐里加入若干個直徑不同的不銹鋼球，將步驟I)獲得的配料混合后以280-320轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速，在一定的球料質(zhì)量比下將球磨罐于行星式球磨機(jī)中研磨一定時間；
[0009]3)焙燒:將球磨后的產(chǎn)物置于爐中于一定溫度下焙燒一定時間，得到最終產(chǎn)物。
[0010]所述步驟2)中，一定的球料質(zhì)量比為20:1，球磨時間30分鐘。
[0011]所述步驟3)中的一定溫度為1180-1220°(:，一定時間為3.5-4.5小時。
[0012]所述步驟I)中，七氧化四鋪與三氧化二IL的摩爾比為1:99?1:9。
[0013]所述直徑不同的不銹鋼球，是指直徑相差一倍的兩種不銹鋼球。
[0014]所述步驟3)中，焙燒時以200°C每小時升溫，且保溫4小時后隨爐緩冷至室溫。
[0015]本發(fā)明具有的有益效果是:
[0016]本發(fā)明以三氧化二釓、五氧化二鈮和七氧化四鋱為反應(yīng)物，通過機(jī)械球磨后高溫固相反應(yīng)合成出了新型綠色熒光粉。該方法不僅有效降低了固相反應(yīng)溫度，節(jié)省了能源，而且發(fā)光強(qiáng)度高，對于改進(jìn)目前的通用熒光粉及其生產(chǎn)方法具有重要的指導(dǎo)意義。
【附圖說明】
[0017]圖1為3個實施例的XRD圖譜；圖中的(a)、(b)、(C)依次為實施例1、實施例2和實施例3的XRD圖譜。
[0018]圖2為3個實施例的熒光光譜；圖中的(a)、(b)、(c)依次為實施例1、實施例2和實施例3的熒光光譜。
【具體實施方式】
[0019]本發(fā)明采用機(jī)械球磨法得到先驅(qū)產(chǎn)物隨后輔助進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，兩種方法相互輔助，可降低固相反應(yīng)溫度。
[0020]以下通過實施例進(jìn)一步說明。
[0021]實施例1
[0022]分別取0.423克五氧化二鈮(Nb2O5)、0.018克七氧化四鋱(Tb4O7)和0.560克三氧化二釓(Gd2O3)放入球磨罐里，并且按球料比20:1的質(zhì)量比放入4顆直徑為I厘米和4顆直徑為
0.5厘米不銹鋼球(鋼球共20克)，然后將球磨罐放入行星式球磨機(jī)里球磨30分鐘，最后將所得混合物置于箱式實驗電阻爐中1200°C保溫4小時，隨爐緩冷至室溫后即得含鋱3%的鈮酸釓(GdNbO4:3 % Tb3+)綠色熒光粉。
[0023]圖1(a)所示為其XRD圖譜，從圖中可以看出其特征峰與GdNbO4的標(biāo)準(zhǔn)卡片(JCPDSn0.22-1104)完全吻合，3 % Tb3+離子的摻入沒有引起結(jié)構(gòu)的變化。圖2 (a)所示為其熒光光譜圖，譜圖呈現(xiàn)出激發(fā)光譜最強(qiáng)峰為270納米，說明其最強(qiáng)吸收帶為Nb043—基團(tuán)的Nb5+-02—迀移。由其發(fā)射光譜可以看出最強(qiáng)發(fā)射峰為544納米，主要源于Tb3+離子的5D4-7F5躍迀。所以顏色以較純的綠光發(fā)射為主。
[0024]實施例2
[0025]分別取0.423克五氧化二鈮(Nb2O5)、0.030克七氧化四鋱(Tb4O7)和0.549克三氧化二釓(Gd2O3)放入球磨罐里，并且按球料比20:1的質(zhì)量比放入4顆直徑為I厘米和4顆直徑為
0.5厘米不銹鋼球(鋼球共20克)，然后將球磨罐放入行星式球磨機(jī)里球磨30分鐘，最后將所得混合物置于箱式實驗電阻爐中1200°C保溫4小時，隨爐緩冷至室溫后即得含鋱5%的鈮酸釓(GdNbO4:5 % Tb3+)綠色熒光粉。
[0026]圖1(b)所示為其XRD圖譜，從圖中可以看出其特征峰與GdNbO4的標(biāo)準(zhǔn)卡片(JCPDSn0.22-1104)完全吻合，5%Tb3+離子的摻入沒有引起結(jié)構(gòu)的變化。圖2(b)所示為其熒光光譜圖，譜圖呈現(xiàn)出激發(fā)光譜最強(qiáng)峰為270納米，說明其最強(qiáng)吸收帶為Nb043—基團(tuán)的Nb5+-02—迀移。由其發(fā)射光譜可以看出最強(qiáng)發(fā)射峰為544納米，主要源于Tb3+離子的5D4-7F5躍迀。所以顏色以較純的綠光發(fā)射為主。
[0027]實施例3
[0028]分別取0.423克五氧化二鈮(Nb2O5)、0.042克七氧化四鋱(Tb4O7)和0.536克三氧化二釓(Gd2O3)放入球磨罐里，并且按球料比20:1的質(zhì)量比放入4顆直徑為I厘米和4顆直徑為
0.5厘米不銹鋼球(鋼球共20克)，然后將球磨罐放入行星式球磨機(jī)里球磨30分鐘，最后將所得混合物置于箱式實驗電阻爐中1200°C保溫4小時，隨爐緩冷至室溫后即得含鋱7%的鈮酸釓(GdNbO4:7 % Tb3+)綠色熒光粉。
[0029]圖1(c)所示為其XRD圖譜，從圖中可以看出其特征峰與GdNbO4的標(biāo)準(zhǔn)卡片(JCPDSn0.22-1104)完全吻合，7%Tb3+離子的摻入沒有引起結(jié)構(gòu)的變化。圖2(c)所示為其熒光光譜圖，譜圖呈現(xiàn)出激發(fā)光譜最強(qiáng)峰為270納米，說明其最強(qiáng)吸收帶為Nb043—基團(tuán)的Nb5+-02—迀移。由其發(fā)射光譜可以看出最強(qiáng)發(fā)射峰為544納米，主要源于Tb3+離子的5D4-7F5躍迀。所以顏色以較純的綠光發(fā)射為主。
[0030]圖1(a)、1(b)、I(C)依次為實施例1、實施例2和實施例3的XRD圖譜，說明鋱離子的加入沒有改變GdNbO4的晶體結(jié)構(gòu)。而圖2(a)、(b)、(c)的熒光光譜圖則說明鋱離子能夠明顯的影響發(fā)光強(qiáng)度，且隨鋱離子的含量增加而增加。
【主權(quán)項】
1.一種鈮酸釓摻鋱綠色熒光粉的合成方法，按以下步驟進(jìn)行: 1)配料:稱取一定質(zhì)量的三氧化二釓、七氧化四鋱和五氧化二鈮粉末放入球磨罐里，控制七氧化四鋱摩爾量占稀土元素總摩爾量比例小于7%，同時控制稀土總摩爾量與五氧化二鈮的摩爾量為1:1; 2)球磨:球磨罐里加入若干個的直徑不同的不銹鋼球，將步驟I)獲得的配料混合后以280-320轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速，在一定的球料質(zhì)量比下將球磨罐于行星式球磨機(jī)中研磨一定時間； 3)焙燒:將球磨后的產(chǎn)物置于爐中于一定溫度下焙燒一定時間，得到最終產(chǎn)物。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈮酸釓摻鋱綠色熒光粉的合成方法，其特征在于:所述步驟2)中，一定的球料質(zhì)量比為20:1，球磨時間30分鐘。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的鈮酸釓摻鋱綠色熒光粉的合成方法，其特征在于:所述步驟3)中的一定溫度為1180-12200C，一定時間為3.5-4.5小時。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鈮酸釓摻鋱綠色熒光粉的合成方法，其特征在于:所述步驟I)中，七氧化四鋱與三氧化二釓的摩爾比為1:99?1:9。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鈮酸釓摻鋱綠色熒光粉的合成方法，其特征在于:所述直徑不同的不銹鋼球，是指直徑相差一倍的不銹鋼球。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的鈮酸釓摻鋱綠色熒光粉的合成方法，其特征在于:所述步驟3)中，焙燒時以200°C每小時升溫，且保溫4小時后隨爐緩冷至室溫。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鈮酸釓摻鋱綠色熒光粉的合成方法。目的是提供的方法應(yīng)能有效降低固相燒結(jié)溫度，且獲得的熒光粉具有較強(qiáng)發(fā)光強(qiáng)度。技術(shù)方案是：一種鈮酸釓摻鋱綠色熒光粉的合成方法，按以下步驟進(jìn)行：1)配料：稱取一定質(zhì)量的三氧化二釓、七氧化四鋱和五氧化二鈮粉末放入球磨罐里，控制七氧化四鋱摩爾量占稀土元素總摩爾量比例小于7％，同時控制稀土總摩爾量與五氧化二鈮的摩爾量為1:1；2)球磨：球磨罐里加入若干個直徑不同的不銹鋼球，將步驟1)獲得的配料混合后以280-320轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速，在一定的球料質(zhì)量比下將球磨罐于行星式球磨機(jī)中研磨一定時間；3)焙燒：將球磨后的產(chǎn)物置于爐中于一定溫度下焙燒一定時間，得到最終產(chǎn)物。
【IPC分類】C09K11/78
【公開號】CN105670625
【申請?zhí)枴緾N201610129734
【發(fā)明人】周偉杰, 高林輝, 王廣發(fā)
【申請人】浙江理工大學(xué)
【公開日】2016年6月15日
【申請日】2016年3月8日