一种PDP用稀土红色发光材料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种ＰＤＰ（等离子体平板显示）用稀土红色发光材料及其制备方法，其主要的化学组成为：Ｍ↓［３］Ｒ↓［１－ｘ－ｙ］（ＢＯ↓［３］）↓［２］：Ｅｕ↓［ｘ］.Ｌｎ↓［ｙ］，其中Ｍ为碱金属离子Ｌｉ↑［＋］、Ｎａ↑［＋］、Ｋ↑［＋］中的１～３种，Ｒ为基质材料中的另一种阳离子，Ｌｎ为辅助激活离子，Ｒ和Ｌｎ选自Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｇｄ、Ｙ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ或Ｅｒ中，Ｅｕ为激活离子。ｘ、ｙ为相应掺杂元素相对Ｒ原子所占的摩尔百分比系数，０．００５≤ｘ≤０．１０，０．００１≤ｙ≤０．１０。其制备方法是将表示式中元素的碳酸盐、氧化物、硼酸等原料混合研磨后，在空气气氛中３００～６００℃预烧３～６小时，冷至室温后再次研磨，７００～１２００℃烧结６～２４小时，用去离子水洗涤过滤并烘干，得到最终产品，原料也可不预烧。产品在真空紫外（ＶＵＶ）光照下，产生强的６１１ｎｍ的红色发光。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种新型PDP(等离子体平板显示)用稀土红色发光材料的组成和制备方法。
技术介绍
等离子体平板显示(PDP)作为一种新型大屏幕、超薄显示方式，出现于二十世纪后期；目前已经成为最重要的大屏幕、超薄显示方式之一。等离子体平板显示(PDP)器件(如彩色电视等)用荧光粉的发光过程，是通过低压稀有气体或其混合气体在一定电压下电离成气体离子和电子形成的等离子体，气体离子和电子相互碰撞结合发出真空紫外(VUV)光，真空紫外(VUV)光激发荧光粉发光。等离子体源发出的真空紫外(VUV)光与气体的成份、组成及压强有关，目前广泛采用的氙(Xe)基稀有气体混合气体等离子体产生的真空紫外(VUV)光主要在147纳米(nm)和172纳米(nm)。目前用于等离子体平板显示(PDP)器件的荧光粉中，红粉主要是(Y，Gd)BO3:Eu3+，绿粉主要是Zn2SiO4:Mn2+，篮粉主要是BaMgAl10O17:Eu2+。用于等离子体平板显示(PDP)器件的荧光粉必须首先满足一些基本条件如，荧光粉在147nm或172nm的真空紫外(VUV)光激发下有较强的发光强度，且色坐标适当、色纯度好。目前的红色荧光粉多是稀土离子Eu3+激活的荧光粉；对于这类荧光粉，要获得较好的色纯度和适当的色坐标，通常要求Eu3+离子以位于约610纳米(nm)的电子跃迁5D0-7F2为主。而目前用于等离子体平板显示(PDP)器件中的红色荧光粉(Y，Gd)BO3:Eu3+的主发射线为位于592nm的5D0-7F1跃迁，所以其色坐标不适当、色纯度不好。RGB(红绿蓝)三基色中任何一种的色纯度都会影响等离子体平板显示(PDP)器件的整机显示效果。2002年，Y.Zhang等(Journal of Alloys and Compounds 333(2002)72-75)研究了Na2O-Y2O3-B2O3体系在900℃时的等温相图并报导了一类新的硼酸盐Na3Ln(BO3)2(Ln＝Y，Gd)的晶体结构；此前，类似化合物Na3Ln(BO3)2(Ln＝La，Nd)，Veronique Jubera等在2001年(Solid State Sciences 3(2001)469-475)也曾经有过报导。但是，未见到有关该体系或类似体系中稀土离子发光性质，特别是真空紫外(VUV)光激发下发光性质的报道。因此，本专利技术主要致力于基于M3R(BO3)2(M＝碱金属离子；R＝稀土离子)的新型适于等离子体平板显示(PDP)用稀土红色发光材料的制备。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新型PDP(等离子体平板显示)用稀土红色发光材料的组成和制备方法。本专利技术等离子体平板显示用的稀土红色发光材料，其特征为具有如下的化学组成表示式M3R1-x-y(BO3)2:Eux·Lny，其中合成基质M3R(BO3)2所选的原料为碱金属碳酸盐(M2CO3)、稀土氧化物(R2O3)、硼酸(H3BO3)，基质原料的摩尔系数比为M2CO3∶R2O3∶H3BO3＝3∶1∶4。M为碱金属离子Li+、Na+、K+中的一到三种，R为基质材料中的另一种阳离子，选自La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Y、Tb、Dy、Ho或Er中，Eu为主激活离子；Ln为辅助激活离子，其选自La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Y、Tb、Dy、Ho或Er中的一种元素；x、y为相应掺杂元素相对R原子所占的摩尔百分比系数，0.005≤x≤0.10，0.001≤y≤0.10。本专利技术所选的基质材料为M3R(BO3)2。主要发光离子是Eu3+，辅助激活离子为一种三价金属离子。在真空紫外(VUV)光激发下，当该基质材料吸收一定的能量以后，可以将能量传递给辅助激活剂和Eu3+，同时辅助激活剂也向Eu3+离子转移能量。最后，由Eu3+产生红色发射。测定本专利技术的PDP(等离子体平板显示)用稀土红色发光材料在611nm监测下的激发光谱，发现该荧光粉在147nm和172nm均有较强的吸收，且这两个波长的吸收强度基本相等，表明该荧光粉与目前PDP器件广泛采用的氙(Xe)基稀有气体混合气体等离子体产生的真空紫外(VUV)光波长吻合较好，可以实现PDP器件中的高效激发。附附图说明图1(a)给出了在172nm的真空紫外光激发下该荧光粉的发光光谱。作为对比，目前使用的商品PDP红色荧光粉(Y，Gd)BO3:Eu3+在172nm真空紫外光激发下的发射光谱示于图1(b)。对比图1(a，b)可见，本专利技术的新型PDP(等离子体平板显示)用稀土红色发光材料的最强发射线为位于611nm的5D0-7F2跃迁。目前PDP中使用的(Y，Gd)BO3:Eu3+以位于592nm附近的5D0-7F1跃迁产生的橙红色发射为主发射线，所以本专利技术的新型PDP(等离子体平板显示)用稀土红色发光材料的色纯度和色坐标比(Y，Gd)BO3:Eu3+的色纯度和色坐标有所提高和改善。同时，对比本专利技术的新型红色PDP发光材料的化学式M3R(BO3)2与目前使用的(Y，Gd)BO3的化学式，可以发现本专利技术的荧光粉还可节约稀土、降低成本。本专利技术的新型PDP(等离子体平板显示)用稀土红色发光材料按以下步骤通过高温固相法合成按基质原料的摩尔系数比为M2CO3∶R2O3∶H3BO3＝3∶1∶4，按比例称取原料，按掺杂摩尔分数0.005≤x≤0.10，称取Eu2O3；按掺杂摩尔分数0.00≤y≤0.10，称取Ln离子的氧化物，Ln选自La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho或Er中的一种元素；充分研磨并混合均匀后，在空气气氛中，分两步烧结首先，在较低温度300～600℃预烧结3～6小时，冷至室温，取出再次充分研磨并混合均匀，700～1200℃烧结6～24小时。将样品取出研磨，然后用沸腾的去离子水洗涤过滤并烘干，最终得到产品。原料也可不预烧。本专利技术制备方法简单，制得的发光材料在真空紫外光激发下有强的位于611nm的红色发射，比(Y，Gd)BO3:Eu位于592nm的橙红色发射色纯度好；同时，这种荧光粉还比(Y，Gd)BO3节约稀土，可以降低荧光粉成本。此处通过以下实施例对本专利技术进行进一步的阐述，但是，这并不意味着本专利技术的内容局限于本文所述的细节。具体实施例方式实施1称取碳酸锂(Li2CO3)0.55g，三氧化二钆(Gd2O3)0.86g，硼酸(H3BO3)0.64g，三氧化二铕(Eu2O3)0.04g，于玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀后，分两步烧结首先，在较低温度400℃预烧结6小时，冷至室温，取出再次充分研磨并混合均匀，700℃烧结24小时。将样品取出研磨，然后用沸腾的去离子水洗涤过滤并烘干，最终得到样品。实施2称取碳酸钠(Na2CO3)0.79g，三氧化二钆(Gd2O3)0.86g，硼酸(H3BO3)0.64g，三氧化二铕(Eu2O3)0.04g，于玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀后，分两步烧结首先，在较低温度400℃预烧结6小时，冷至室温，取出再次充分研磨并混合均匀，800℃烧结8小时。将样品取出研磨，然后用沸腾的去离子水洗涤过滤并烘干，最终得到样品。实施3称取碳酸钾(K2CO3)1.04g，三氧化二钆(Gd2O3)0.86g，硼酸(H3BO3)0.64g，三氧化二铕(Eu2O3)0.04g，于玛瑙研钵本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种等离子体平板显示用的稀土红色发光材料，其特征为具有如下的化学组成表示式：Ｍ↓［３］Ｒ↓［１－ｘ－ｙ］（ＢＯ↓［３］）↓［２］：Ｅｕ↓［ｘ］.Ｌｎ↓［ｙ］，其中合成基质Ｍ↓［３］Ｒ（ＢＯ↓［３］）↓［２］所选的原料为碱金属碳酸盐（Ｍ↓［２］ＣＯ↓［３］）、稀土氧化物（Ｒ↓［２］Ｏ↓［３］）、硼酸（Ｈ↓［３］ＢＯ↓［３］），基质原料的摩尔系数比为Ｍ↓［２］ＣＯ↓［３］∶Ｒ↓［２］Ｏ↓［３］∶Ｈ↓［３］ＢＯ↓［３］＝３∶１∶４。Ｍ为碱金属离子Ｌｉ↑［＋］、Ｎａ↑［＋］、Ｋ↑［＋］中的一到三种，Ｒ为基质材料中的另一种阳离子，选自Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｙ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ或Ｅｒ中，Ｅｕ为主激活离子；Ｌｎ为辅助激活离子，其选自Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｇｄ、Ｙ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ或Ｅｒ中的一种元素；ｘ、ｙ为相应掺杂元素相对Ｒ原子所占的摩尔百分比系数，０．００５≤ｘ≤０．１０，０．００１≤ｙ≤０．１０。

【技术特征摘要】
1.一种等离子体平板显示用的稀土红色发光材料，其特征为具有如下的化学组成表示式M3R1-x-y(BO3)2:Eux·Lny，其中合成基质M3R(BO3)2所选的原料为碱金属碳酸盐(M2CO3)、稀土氧化物(R2O3)、硼酸(H3BO3)，基质原料的摩尔系数比为M2CO3∶R2O3∶H3BO3＝3∶1∶4。M为碱金属离子Li+、Na+、K+中的一到三种，R为基质材料中的另一种阳离子，选自La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Y、Tb、Dy、Ho或Er中，Eu为主激活离子；Ln为辅助激活离子，其选自La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Y、Tb、Dy、Ho或Er中的一种元素；x、y为相应掺杂元素相对R原子所...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁宏斌，苏锵，周景仁，田梓峰，林惠红，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]