稀土蓝色荧光材料、其制备方法以及用途技术

一种稀土蓝色荧光材料，其组成由以下化学式表示：　　　　（Ｍ↓［１－（ｘ／２）－ｙ］Ｒ↓［ｘ］Ｅｕ↓［ｙ］）↓［５］（ＰＯ↓［４］）↓［３］Ｘ　　　　式中，Ｍ是选自Ｃａ、Ｍｇ、Ｂａ或其组合的碱土金属，Ｒ是选自Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ或其组合的碱金属，Ｘ是选自Ｆ、Ｃｌ或其组合的卤原子，ｘ的取值范围是０≤ｘ≤０．００５，ｙ的取值范围是０．００５≤ｙ≤０．０５。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种稀土蓝色荧光材料、其制备方法以及用途，更具体是涉及卤磷酸盐稀土蓝色荧光材料、其制备方法以及用途。
技术介绍
稀土蓝色荧光材料在显示和照明等领域用途广泛，其中已经开发出一些铕掺杂的卤磷酸盐。这类卤磷酸盐通常采用还原气氛经高温烧结而成，由于处理温度通常很高，因此荧光粉粉体烧结现象严重，需要多次球磨和筛分后方可投入应用。已有技术开发的这些卤磷酸盐荧光粉存在粒子颗粒大，难以微细化等不足，它们的制备方法也是高能耗和高成本的。CN1128785A(中国专利申请95101287.8)揭示了一种三基色荧光灯用蓝色荧光粉及其制备方法，该蓝色荧光粉的化学组成是铕激活的氯磷酸钙锶钡，其化学式为(Sr5-x-y-zCaxBayEuz)(PO4)3Cl·mB2O3·nLi2O，其中0≤x≤0.2，0≤y≤2.2，0.01≤z≤0.4，0≤m≤0.2，0≤n≤0.1。该荧光粉的制备方法是以碳酸锶、氯化锶、碳酸钡、碳酸钙、磷酸氢锶、磷酸氢二铵为原料，以氧化铕为激活剂，以硼酸和碳酸锂为添加剂，经过球磨混合均匀后，在弱还原气氛中于900-1200℃灼烧2-3小时进行高温固相反应，然后将灼烧产物冷却至室温，经过粉碎、洗涤、过滤和干燥，得到蓝色荧光粉。用上述方法获得的稀土卤磷酸盐荧光粉存在诸多不足，CN1408813A(中国专利申请02137037.0)中具体指出，这些荧光粉烧结现象十分严重，得到产物为大颗粒结晶体，一般均需要采用球磨粉碎，最终所获得的产品的颗粒形态不规则，大小不一，有相当数量粒子落在3-10μm范围之外。同时，球磨使荧光粉晶体晶格在一定程度上遭到破坏，造成二次特性和光衰性能下降。CN1408813A(中国专利申请02137037.0)提出了一种单分散准球形卤磷酸盐蓝色荧光粉，其化学分子式为(SraMgbBacCadEux)5(PO4)3Cl，其中a＝0.5-0.92，b＝0-0.2，c＝0-0.2，d＝0-0.3，x＝0.08-0.3，且a+b+c+d+x＝1.0，该荧光粉的粒度分布为2-10μm，中心粒径D50为4.6-8.6μm。该荧光粉采用液相共沉淀法制备，该方法分为前驱体的制备和目标产物的制备，前驱体的制备是将两种原料溶液以并流加料方式同时加入反应器，控制反应温度和pH值及反应时间，目标产物制备时要在弱还原气氛下于850-1000℃焙烧1-2小时，经冷却、洗涤、干燥获得免球磨的单分散准球形荧光粉晶体。该文献的技术方案虽然免球磨且降低了烧结温度，但是荧光粉的颗粒仍较大，其液相共沉淀法的制备方法比较复杂，对pH值和温度有严格要求，且并流加料方式对设备有一定的要求。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种克服已有技术上述缺陷的发光强度良好的稀土蓝色荧光材料。本专利技术的另一个目的是提供一种稀土蓝色荧光材料的制备方法，该方法操作简单，能降低烧结温度，烧结后无需球磨就能得到粒径微细的荧光粉。本专利技术还有一个目的是提供稀土蓝色荧光材料的用途。本专利技术提供了一种稀土蓝色荧光材料，其组成由以下化学式表示(M1-(x/2)-yRxEuy)5(PO4)3X式中，M是选自Ca、Mg、Ba或其组合的碱土金属，R是选自Li、Na、K或其组合的碱金属，X是选自F、Cl或其组合的卤原子，x的取值范围是0≤x≤0.005，y的取值范围是0.005≤y≤0.05。本专利技术还提供了该稀土蓝色荧光材料的制备方法，包括充分混合碱土金属磷酸盐、氯化铕、可任选的碱金属卤化物以及卤化铵得到混合物，在800-900℃于惰性气氛或还原性气氛下对混合物进行热处理1-2小时，由此得到稀土蓝色荧光材料。优选是，制得的稀土蓝色荧光材料是平均粒径为50-80纳米的粉体。在本专利技术的制备方法中，优选是碱金属卤化物选自氯化锂、氯化钠、氯化钾，或其组合，所述卤化铵选自氯化铵、氟化铵、或者两者的组合。优选是充分混合步骤中碱土金属磷酸盐、氯化铕、可任选的碱金属卤化物的用量为所需的化学计量量，卤化铵的用量为碱土金属磷酸盐摩尔用量的2.4-6倍。充分混合步骤优选是通过球磨来进行。热处理最好是在氮气气氛下于800℃进行1小时。该制备方法更好是还包括对热处理得到的产物进行洗涤、过滤和干燥的步骤。另外，充分混合的步骤中还可加入还原剂。本专利技术还提供了稀土蓝色荧光材料在显示和照明用荧光材料、转光农膜用转光材料、防伪用荧光材料以及涂料用荧光材料领域的用途。本专利技术提供的新型稀土蓝色荧光材料具有良好的发光强度，粒径微细且粒度分布较窄。本专利技术的稀土蓝色荧光材料的制备方法操作简单易行，成本低，在较低的烧结温度下无需烧结后球磨就能获得粒径微细且粒度分布较窄的荧光粉，此外还无需采用还原性气氛。本专利技术的新型稀土蓝色荧光材料用途广泛，例如可用作显示和照明用荧光材料、转光农膜用转光材料、防伪用荧光材料以及涂料用荧光材料。附图说明图1是本专利技术一个说明性实例的稀土蓝色荧光材料的荧光光谱图。图2是本专利技术一个说明性实例的稀土蓝色荧光材料的TEM显微照片。图3是本专利技术一个说明性实例的稀土蓝色荧光材料的粒径分布图。图4是本专利技术另一个说明性实例的稀土蓝色荧光材料的荧光光谱图。图5是本专利技术另一个说明性实例的稀土蓝色荧光材料的TEM显微照片。图6是本专利技术另一个说明性实例的稀土蓝色荧光材料的粒径分布图。具体实施方案本专利技术提供的卤磷酸盐稀土蓝色荧光材料中，碱金属R的含量x的取值范围是0≤x≤0.005。较优选是，0＜x≤0.005，即组成中含有一定量的选自Li、Na、K或其组合的碱金属，更优选是0.002≤x≤0.005。含有碱金属的卤磷酸盐荧光材料的荧光强度比不含碱金属的荧光材料更高，通常在600-700(相对荧光强度)的范围内。本专利技术提供的稀土蓝色荧光材料的制备方法采用固相热分解法，在原料选取上以卤化铵与碱土金属磷酸盐为原料制备荧光体卤磷酸盐基质，代替已有技术普遍采用的碱土金属碳酸盐和磷酸氢二铵或磷酸二氢铵原料。本专利技术这种独特的原料选取方式使得热处理(即烧结)温度得以降低至800-900℃，其中的原因虽然不完全清楚，但专利技术人估计是因为所选取的原料碱土金属磷酸盐与最终荧光材料产物卤磷酸盐在结构上比较接近，形成最终产物的结构所需的能量较低，而已有技术中采用的碱土金属碳酸盐的结构与最终卤磷酸盐产物的结构相差很大，这样打破旧结构重组新结构就需要较大的能量，从而需要较高的烧结温度。另外，采用的卤化铵作为助熔剂可同时降低晶化温度。本专利技术的制备方法采用卤化铵为原料的另一个优点是它在热处理反应时自身能产生还原性气体，将常态下稳定存在的正三价铕离子还原成稀土蓝色荧光材料中所需的作为激活剂的正二价铕离子。这样，热处理反应的气氛只要求是惰性气氛，而无需成本较高的还原性气氛。当然，也可以使用还原性气氛，这样的技术方案也在本专利技术的范围之内。类似地，也可以任选地使用还原剂作为添加剂。可加入的还原剂应该是那些不会对最终荧光材料的发光性能造成不利影响的还原剂。这些还原剂是本领域中是公知的，例如但不限于四氢硼钠、次亚磷酸钠。采用卤化铵作为原料还有一个优点是热处理过程中卤化铵分解产生大量气体，避免了粒子之间的团聚，从而得以制备出粒径微细的稀土蓝色荧光粉末。这些粉末的平均粒径约为50-80纳米，粒度分布较窄，主要分布在40-90纳米的范围内。因此，通过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：余锡宾，许晓琳，
申请(专利权)人：上海师范大学，
类型：发明
国别省市：