一种镝激活的无汞荧光灯用稀土白光发光材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种镝激活的无汞荧光灯用稀土白光发光材料，具有如下的化学组成表示式：Ｍ↓［５－２ｘ］Ｄｙ↓［ｘ］Ｒ↓［ｘ］（ＰＯ↓［４］）↓［３］Ｆ；其中，Ｍ为碱土金属离子，选自Ｃａ↑［２＋］、Ｂａ↑［２＋］、Ｓｒ↑［２＋］；Ｒ为碱金属离子，选自Ｌｉ↑［＋］、Ｎａ↑［＋］、Ｋ↑［＋］；ｘ为相应掺杂元素相对金属原子Ｍ所占的摩尔百分比系数，０．００５≤ｘ≤０．１００。主要发光离子是镝离子，电荷补偿离子为Ｒ离子。在真空紫外光激发下，该基质材料吸收一定能量后，将能量传递给镝离子，由镝离子产生白色发射。本发明专利技术还公开其制备方法，该制备方法步骤简单，制得的发光材料色坐标适当、色纯度好。另外，本发明专利技术的荧光粉中使用了在我国南方量大价廉的氧化镝，用量也较少，所以本发明专利技术可降低荧光粉的生产成本，开拓镝资源的利用途径。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及。
技术介绍
日光灯和冷阴极荧光灯是主要的室内照明光源和液晶器件理想的背光源，其基本结构和发光原理为在灯管内充有适量的汞和惰性气体，在灯管内壁涂有红、绿、蓝三种荧光粉或黄、蓝两种荧光粉，两端各有一个电极。当高压加在灯管两端后，灯管内的汞蒸气受电子激发形成等离子体，这种等离子体可辐射出254纳米(nm)的紫外光，紫外光激发涂在灯管内壁上的荧光粉发光，荧光粉发射的红—绿—蓝或黄—蓝光混合产生白光。日光灯和冷阴极荧光灯中的汞对环境有害，在日光灯和冷阴极荧光灯的生产、运输和使用过程中，不可避免地会有灯管破碎，汞流散造成对环境的污染，灯管的最后废弃也造成对环境的污染。2003年2月13日，欧盟第L37期《官方公报》公布了欧洲议会和欧盟部长理事会共同批准的《关于在电子电气设备中禁止使用某些有害物质的指令》。要求自2006年7月1日欧盟市场禁止销售含有汞等6种有害物质的电子电气设备。无汞荧光灯是取代日光灯用作照明和背光源的理想方式，该技术利用稀有气体混合气体代替汞灯(如目前广泛使用的三基色节能荧光灯和作为液晶显示器背光源的冷阴极荧光灯)中的汞蒸气加稀有气体，可避免对环境的污染。其发光原理是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，VUV光激发荧光粉发射可见光；等离子体源发出的真空紫外光与气体的成份、组成及压强有关，氙(Xe)基稀有气体混合气体等离子体产生的VUV光主要在130nm，147nm和172nm。目前，这一技术已经在等离子体平板显示(PDP)器件，如PDP电视等中成功应用。无汞荧光灯结构要远比PDP电视简单得多，是一种低成本的照明方式。随着人们环境保护意识的增强，采用无汞的“绿色”照明必将取代汞灯照明，这是一种必然趋势。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有荧光灯存在汞污染的问题，提供一种在无汞激发的条件下能发射白光而且白光色纯度好的稀土白光发光材料。本专利技术的另一个目的是提供上述稀土白光发光材料的制备方法。本专利技术镝激活的无汞荧光灯用稀土白光发光材料，具有如下的化学组成表示式M5-2xDyxRx(PO4)3F；其中，M为碱土金属离子，选自Ca2+、Ba2+、Sr2+；R为碱金属离子，选自Li+、Na+、K+；x为相应掺杂元素相对金属原子M所占的摩尔百分比系数，0.005≤x≤0.100。主要发光离子是镝(Dy)离子，电荷补偿离子为R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，可以将能量传递给镝离子。最后，由镝离子产生白色发射。本专利技术的无汞荧光灯和冷阴极荧光灯用稀土白光发光材料按以下步骤通过高温固相法合成基质原料的摩尔比为MHPO4∶MCO3∶NH4F＝3∶2∶1，按该比例称取碱土金属磷酸氢盐、碱土金属碳酸盐和氟化物原料，按掺杂摩尔分数0.005≤x≤0.10，称取Dy2O3和R2CO3，充分研磨并混合均匀后，在空气中，在温度900℃-1300℃烧结2-4小时，冷至室温，将样品取出研磨、水洗、烘干后，最终得到产品。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果本专利技术制备方法简单，制得的发光材料在172nm的真空紫外(VUV)光激发下，观测到源于三价镝离子4f-4f的电子跃迁产生波长为480纳米(4F9/2-6H15/2)和580纳米(4F9/2-6H13/2)附近的两个强的发射，蓝峰和黄峰的发射合成时发出白光，且色坐标适当、色纯度好。另外，本专利技术的荧光粉中使用了在我国南方量大价廉的氧化镝，用量也较少，所以本专利技术可降低荧光粉的生产成本，开拓镝资源的利用途径。附图说明图1为本专利技术稀土白光发光材料在573nm监测下的激发光谱图；图2为本专利技术稀土白光发光材料在172nm真空紫外光激发下该荧光粉的发光光谱图；图3为该荧光粉的色坐标在色度图中的位置示意图。具体实施例方式实施例1称取磷酸氢二铵((NH4)2HPO4)0.79g，碳酸钙(CaCO3)0.48g，硝酸钡(Ba(NO3)2)1.25g，氟化铵(NH4F)0.08g，三氧化二镝(Dy2O3)0.03g，碳酸钠(Na2CO3)0.01g，于玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀后，在空气中，在温度1200℃烧结1小时，冷至室温，将样品取出研磨、水洗、烘干后，最终得到产品。实施例2称取磷酸氢二铵((NH4)2HPO4)0.79g，碳酸钙(CaCO3)0.46g，硝酸钡(Ba(NO3)2)1.20g，氟化铵(NH4F)0.08g，三氧化二镝(Dy2O3)0.06g，碳酸钾(K2CO3)0.028g，于玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀后，在空气中，在温度1100℃烧结2小时，冷至室温，将样品取出研磨、水洗、烘干后，最终得到产品。实施例3称取磷酸氢二铵((NH4)2HPO4)0.79g，碳酸钙(CaCO3)0.44g，硝酸钡(Ba(NO3)2)1.15g，氟化铵(NH4F)0.08g，三氧化二镝(Dy2O3)0.09g，碳酸锂(Li2CO3)0.021g，于玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀后，在空气中，在温度1000℃烧结3小时，冷至室温，将样品取出研磨、水洗、烘干后，最终得到产品。实施例4称取磷酸氢二铵((NH4)2HPO4)0.79g，碳酸锶(SrCO3)0.47g，碳酸钙(CaCO3)0.32g，硝酸钡(Ba(NO3)2)0.84g，氟化铵(NH4F)0.08g，三氧化二镝(Dy2O3)0.03g，碳酸钠(Na2CO3)0.01g，于玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀后，在空气中，在温度1200℃烧结1小时，冷至室温，将样品取出研磨、水洗、烘干后，最终得到产品。实施例5称取磷酸氢二铵((NH4)2HPO4)0.79g，碳酸锶(SrCO3)0.45g，碳酸钙(CaCO3)0.31g，硝酸钡(Ba(NO3)2)0.80g，氟化铵(NH4F)0.08g，三氧化二镝(Dy2O3)0.06g，碳酸钾(K2CO3)0.028g，于玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀后，在空气中，在温度1100℃烧结2小时，冷至室温，将样品取出研磨、水洗、烘干后，最终得到产品。实施例6称取磷酸氢二铵((NH4)2HPO4)0.79g，碳酸锶(SrCO3)0.43g，碳酸钙(CaCO3)0.30g，硝酸钡(Ba(NO3)2)0.76g，氟化铵(NH4F)0.08g，三氧化二镝(Dy2O3)0.09g，碳酸锂(Li2CO3)0.021g，于玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀后，在空气中，在温度1000℃烧结3小时，冷至室温，将样品取出研磨、水洗、烘干后，最终得到产品。实施例7称取磷酸氢二铵((NH4)2HPO4)0.79g，碳酸锶(SrCO3)1.42g，氟化铵(NH4F)0.08g，三氧化二镝(Dy2O3)0.03g，碳酸钠(Na2CO3)0.01g，于玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀后，在空气中，在温度1200℃烧结1小时，冷至室温，将样品取出研磨、水洗、烘干后，最终得到产品。实施例8称取磷酸氢二铵((NH4)2HPO4)0.79g，碳酸锶(SrCO3)1.36g，氟化铵(NH4F)0.08g，三氧化二镝(Dy2O3)0.06g，碳酸钾(K2CO3)0.028g，于玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀后，在空气中，在温度1100本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种镝激活的无汞荧光灯用稀土白光发光材料，其特征为具有如下的化学组成表示式：Ｍ↓［５－２ｘ］Ｄｙ↓［ｘ］Ｒ↓［ｘ］（ＰＯ↓［４］）↓［３］Ｆ；Ｍ为碱土金属离子，选自Ｃａ↑［２＋］、Ｂａ↑［２＋］、Ｓｒ↑［２＋］；Ｒ为碱金属离子，选自 Ｌｉ↑［＋］、Ｎａ↑［＋］、Ｋ↑［＋］；ｘ为相应掺杂元素相对金属原子Ｍ所占的摩尔百分比系数，０．００５≤ｘ≤０．１００。

【技术特征摘要】
1.一种镝激活的无汞荧光灯用稀土白光发光材料，其特征为具有如下的化学组成表示式M5-2xDyxRx(PO4)3F；M为碱土金属离子，选自Ca2+、Ba2+、Sr2+；R为碱金属离子，选自Li+、Na+、K+；x为相应掺杂元素相对金属原子M所占的摩尔百分比系数，0.005≤x≤0.100。2.一种权利要求1所述镝激活的无汞荧光灯用稀土白光发光...

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