一种发光颜色可调的荧光材料制造技术

本发明专利技术提供了一种发光颜色可调的荧光材料及其制备方法。该荧光材料的化学通式为Ｓｒ↓［２－ｘ］Ｅｕ↓［ｘ］Ｍ↓［ｙ］ＣｅＯ↓［４＋（ｘ＋ｙ）／２］，其中，Ｍ＝Ｌｉ，Ｎａ或Ｋ，０．００００１≤ｘ≤０．６，０．０００１≤ｙ≤０．９。它的激发区域位于２２０－３８０ｎｍ之间，通过改变铕离子及作为共激活剂的碱金属离子在该材料中的含量，可以实现发光颜色由蓝色到白色到橙色到红色可调。通过以下三种方法得到的荧光材料的发光颜色都可以由蓝色到白色到橙色到红色逐步变化：（１）固定碱金属的掺杂量，逐渐增加铕离子的掺杂量；（２）固定铕离子的掺杂量，逐渐增加碱金属离子的掺杂量；（３）同时增加碱金属和铕离子的掺杂量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术提供了 一种发光颜色可调的荧光材料。
技术介绍
发光材料又称发光体，是一种能够把从外界吸收的各种形式的能量转 换为非平衡辐射的功能材料。发光材料已经在人类社会的各个领域中得以 广泛的应用。这得益于近半个世纪以来，人类在凝聚态物理、分子光谱、 配位化学、无机功能材料以及固体化学等众多科学领域取得的一系列研究 成果。所谓发光现象，其本质是一种能量转换形式，发光物质被某种形式的 能量激发-即吸收某种形式的能量，并将其转化为电磁辐射。当电磁辐射的 波长处于可见区域时，即可用肉眼观察到发光现象.固体发光的应用主要 有光源、显示、显像、光电子学器件、辐射场的探测以及辐射剂量的记录等。一般无机固体发光材料主要由基质和激活剂组成，此外还添加一些助 熔剂、共激活剂和敏化剂。基质是发光材料的主体，它既可以作为激活剂 等杂质离子提供分散基体，又可以与敏化剂等一起作用直接吸收辐射能量 传递给激活剂，同时还可以通过自身晶体场对激活剂等杂质离子的束缚， 直接影响到发光光谱的类型和颜色。激活剂对基质起激活作用，并形成发 光中心。助熔剂的作用是使激活剂更容易地扩散到基质晶格中形成发光中心。高温固相反应法是一种传统的合成方法，使用高温固相法合成本专利技术 的产品其优点是晶体生长质量优良，表面缺陷少，产品疏松易于粉碎，且 粉碎后不会影响其发光性能。有关可以被紫外线有效激发的蓝、绿和红色荧光材料一直是人们研究 的重要方向。林君小组曾报道过一种类似的发光颜色可调的荧光材料LaGa03: xTb3+，其中化3+离子的掺杂量为1^3+离子的0. 01—12%的mol数， 它是一种发光颜色可以实现从蓝色到绿色范围内可调的荧光材料。该荧光 材料是通过改变紫外光激发波长和TV+离子的掺杂量来实现发光颜色可调。 其缺点是发光颜色可调范围窄而且需要改变激发光源的波长。本专利技术可以 使用在220-380nm之间的任意一种固定波长的紫外光进行激发，无需改变 激发波长；本专利技术发光颜色可调范围宽。(参考文献 Xiaoming Liu, Ran Pang, Zewei Quan, Jun Yang, and Jun Lin. Tunable Luminescence Properties of Tb3+國Doped LaGa03 Nanocrystalline Phosphors. Journal of The Electrochemical Society, 154(7), J185-J189 (2007).)
技术实现思路
本专利技术提供了一种发光颜色可调的荧光材料。本专利技术的另一目的是提供上述发光颜色可调的荧光材料的制备方法。 一种发光颜色可调的荧光材料，是稀土离子掺杂的碱金属铈酸盐，其 化学式为Sr2-xEuxMyCe04+(x+y)/2 ，式中，M为碱金属阳离子， O.OOOOKx^O. 6， 0.0001《y《0.9;所述碱金属阳离子为锂离子(Li+)、 钠离子(Na+)和钾离子(K+)中的一种；所述的发光颜色可调的荧光材料在波长为220-380nm的紫外线激发时 吸收能量，通过改变铕离子的含量以及利用碱金属离子作为共激活剂，得 到发光颜色为蓝色到白色到橙色到红色；具体为(1)当碱金属的掺杂量为0. 0001《y《0. 1，在0. 00001《x《0. 0001 内改变铕离子的掺杂量，得到发光颜色为蓝色的荧光材料；(2)当铕离子 的掺杂量为0.0005《x《0.001，在0. l《y《0.9范围内改变碱金属的掺 杂量，得到发光颜色为白色的荧光材料；(3)当碱金属掺杂量为 0.6《y《0.9，在0.005《x《0.05范围内改变铕离子的掺杂量，得到发光 颜色为橙色的荧光材料；(4)当铕离子的掺杂量为0.08《x《0.6，在 0.0001《y《0.9范围内改变碱金属的掺杂量，得到发光颜色为红色的荧 光材料。所述的发光颜色可调的荧光材料的制备方法，是采用高温固相法，按 以下步骤制备(1) 按化学式SiVxEuxMyCe04+(x+y)/2中的原子的摩尔比，以含有碱金属阳 离子的化合物、含有锶离子S +的化合物、含有铈离子C,的化合物与含有 铕离子Eu3+的化合物为原料；铕离子Eu3+的掺杂量为铈离子Ce"的0. 001— 60%的mol数，碱金属阳离子Li+、 Na+或K+的掺杂量为铈离子C,的0. 01 —90%的mol数，研磨并混合均匀后，在空气气氛下煅烧，煅烧温度为900 1250°C，煅烧时间为10-15小时；(2) 自然冷却后，将第一次煅烧得到的荧光粉再次研磨混合均匀后， 在空气气氛或者保护气氛中煅烧，煅烧温度为900 1250°C，煅烧时间为 10-15小时，得到发光颜色可调的荧光材料；所述的含有碱金属阳离子的化合物为碱金属氧化物、碱金属碳酸盐、碱金属氢氧化物或碱金属硝酸盐中的一种或它们的组合物；所述的碱金属 阳离子为锂离子(Li+)、钠离子(Na+)或钾离子(K+)中的一种；所述的含有锶离子S,的化合物为锶离子的氧化物、氢氧化物、硝酸 盐或碳酸盐中的一种或它们的组合物；所述的含有铕离子Eu3+的化合物为铕离子的稀土氧化物、稀土草酸盐、 稀土碳酸盐、稀土硝酸盐中的一种或它们的组合物；所述的含有铈离子Ce4+的的化合物为铈离子的稀土氧化物、稀土草酸 盐、稀土碳酸盐、稀土硝酸盐中的一种或它们的组合物；所述的保护气氛是以下的一种或它们的组合 (1)氮气气氛；(2)氩气气氛。所述的发光颜色可调荧光材料可以在220-380nm范围内的紫外线激发 时吸收能量，通过改变铕离子在该材料中的含量以及利用碱金属离子作为 共激活剂，可以实现发光颜色由蓝色到白色到橙色到红色可调。(1)当固 定碱金属的掺杂量时，随着加入铕离子的量逐渐增大，所得到的荧光材料 的发光颜色开始由蓝色到白色到橙色到红色逐步变化；(2)当固定铕离子 的掺杂量时，随着加入碱金属离子的量逐渐增大，所得到的荧光材料的发 光颜色同样开始由蓝色到白色到橙色到红色逐步变化；(3)当同时增加碱 金属和铕离子的掺杂量时，所得到的荧光材料的发光颜色同样可以由蓝色 到白色到橙色到红色逐步变化。且其制备成本低廉，原料易得，工艺简单， 操作安全、方便，无污染，可大批量生产。有益效果在现有技术中，制备稀土离子激活的稀土硅酸盐、铝酸盐、镓酸盐等，煅烧温度较高， 一般在1200-140(TC或者更高，本专利技术材料制 备的过程十分简单，煅烧温度不高，节省了能源，而且原料成本低，无污 染，可以进行批量生产。在220-380nm波长范围之间的紫外光光源激发下，通过改变铕离子在 该材料中的含量以及利用碱金属离子作为共激活剂，可以实现本专利技术所涉 及的发光颜色可调的荧光材料的发光颜色由蓝色到白色到橙色到红色可 调。(1)当固定碱金属的掺杂量时，随着加入铕离子的量逐渐增大，所得 到的荧光材料的发光颜色开始由蓝色到白色到橙色到红色逐步变化；(2) 当固定铕离子的掺杂量时，随着加入碱金属离子的量逐渐增大，所得到的 荧光材料的发光颜色同样开始由蓝色到白色到橙色到红色逐步变化；(3) 当同时增加碱金属和铕离子的掺杂量时，所得到的荧光材料的发光颜色同 样可以由蓝色到白色到橙色到红色逐步变化。 附图说明图1是发光颜色可调的荧光材料的X射线衍射本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光颜色可调的荧光材料，其特征在于，其是一种稀土离子掺杂的碱金属铈酸盐，其化学式为：Ｓｒ↓［２－ｘ］Ｅｕ↓［ｘ］Ｍ↓［ｙ］ＣｅＯ↓［４＋（ｘ＋ｙ）／２］，式中，Ｍ为碱金属阳离子，０．００００１≤ｘ≤０．６，０．０００１≤ｙ≤０．９；所述碱金属阳离子为Ｌｉ↑［＋］、Ｎａ↑［＋］和Ｋ↑［＋］中的一种；在波长为２２０－３８０ｎｍ的紫外线激发时吸收能量，通过改变铕离子的含量以及利用碱金属离子作为共激活剂，所述的发光颜色可调荧光材料实现发光颜色由蓝色到白色到橙色到红色；

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李成宇，师丽丽，苏锵，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]