一种铈钆锰共激活的绿色稀土发光材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种铈钆锰共激活的绿色稀土发光材料及其制备方法。发光材料的组成式为Ce

说明书

技术领域

本发明涉及一种稀土发光材料及其制备方法，特别涉及一种铈钆锰共激活的绿色稀土发光材料及其制备方法。

背景技术

相比传统笨重的CRT显示设备，新型平板显示器具有大屏幕、高清晰度、数字化、轻薄的优点，有很强的竞争力，因而近几年来，应用平板显示技术(FDP)制造的新型大屏幕显示器开始逐渐占领传统CRT显示设备的市场份额并且在逐步扩张。

目前FPD技术主要包括液晶显示(LCD)、电致发光技术(ELD)、场致发射(FED)以及等离子平板显示技术(PDP)。其中液晶显示(LCD)背光源部分主要采用亮度及彩色优异的荧光灯，LCD优异与否的几个重要指标是色彩的再现性和亮度，而色彩的再现性和亮度与LCD所使用的荧光粉有着直接的关系。

颜色特性是荧光灯的一个重要技术指标，它包括两方面的含义，一是荧光灯的相关色温、另一个是其显色指数。作为显示应用，还要求色彩艳丽，目前作为显示绿色单元的无汞灯使用的是LAP、CAT。这两种荧光粉的峰值波长都在545nm，而绿色波段颜色最鲜艳的是波长在516nm～526nm左右。因此，这两种广泛使用的绿色荧光粉的缺点是颜色不够艳丽，色纯度不够高。

已有的艳丽的绿色荧光粉Zn₂SiO₄:Mn，其发射峰值波长在525nm，但其发光强度和稳定性不够优异，难以满足使用的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的绿色稀土发光材料及其制备方法。

本发明所采取的技术方案是：

一种铈钆锰共激活的绿色稀土发光材料，其组成式为Ce_yGd_xMn_zBa_1-x-yMg_1-zAl₁₂O_20.5其中 0.01≤x≤0.1, 0.01≤y≤0.1，0.01≤z≤0.5。

上述铈钆锰共激活的绿色稀土发光材料的制备方法，包括以下步骤：

1)按比例称取原料，加入0.5～2%（wt）的助熔剂，混合均匀；

2)将上述混合物装入坩埚，空气氛中，1480～1540℃烧结时间3～5小时；

3)将烧结物破碎，洗涤干净，烘干；

4)将烘干的破碎烧结物在1350～1400℃的还原气氛中处理3～6小时；

5)在还原气氛中降温至室温，破碎，洗涤干净，烘干，得到发光材料。

本发明的绿色稀土发光材料可被140～250nm紫外波段激发，其发射峰值波长为516±2 nm。符合于147nm，174nm稀有气体Xe等为激发源的无汞灯和PDP显示屏的应用要求。激发后发出的绿色光艳丽，发光强度高，发光性能稳定。

附图说明

图1为本发明绿色稀土发光材料的同步辐射测试的激发光谱图；

图2为本发明绿色稀土发光材料的147nm波长激发的发射光谱图；

图3为本发明绿色稀土发光材料的172nm波长激发的发射光谱图；

图4为本发明绿色稀土发光材料的185nm波长激发的发射光谱图；

图5为本发明绿色稀土发光材料的205nm波长激发的发射光谱图；

图6为本发明绿色稀土发光材料的XRD图；

图7为本发明实施例的绿色稀土发光材料的205nm波长激发的发射光谱图；

图8为本发明实施例的绿色稀土发光材料与Zn₂SiO₄:Mn在147nm波长激发的发射光谱的对比：1#为Zn₂SiO₄:Mn，2#为本发明绿色稀土发光材料；

图9为本发明实施例的绿色稀土发光材料与Zn₂SiO₄:Mn在172nm波长激发的发射光谱的对比：1#为Zn₂SiO₄:Mn，2#为本发明绿色稀土发光材料。

具体实施方式

一种铈钆锰共激活的绿色稀土发光材料，其组成式为Ce_yGd_xMn_zBa_1-x-yMg_1-zAl₁₂O_20.5其中 0.01≤x≤0.1, 0.01≤y≤0.1，0.01≤z≤0.5。

上述铈钆锰共激活的绿色稀土发光材料的制备方法，包括以下步骤：

1)按比例称取原料，加入0.5～2%（wt）的助熔剂，混合均匀；

2)将上述混合物装入坩埚，空气氛中，1480～1540℃烧结时间3～5小时；

3)将烧结物破碎，洗涤干净，烘干；

4)将烘干的破碎烧结物在1350～1400℃的还原气氛中处理3～6小时；

5)在还原气氛中降温至室温，破碎，洗涤干净，烘干，得到发光材料。

下面结合实施例，进一步说明本发明。

实施例1

绿色稀土发光材料的组成为Ce_0.01Gd_0.01Mn_0.01Ba_0.97Mg_0.1Al₁₂O_19.1

1)取氧化铈1.721克，氧化钆1.812克，氧化镁4.030克，碳酸锰1.149克，碳酸钡191.416克，氧化铝611.768克，4.059克助熔剂，机械混合30小时，混合均匀；

2)将上述混合物装入刚玉坩埚，并置于高温炉中烧结，气氛为空气，烧结温度为1500℃，烧结时间为4.5小时；

3)出炉，冷却后，将烧结物破碎至D50=3.0μm，用硝酸（1:1）洗涤1次，再用80 ℃去离子水洗涤4次，离心机甩干，140℃温度下烘干；

4)将烘干物在还原气氛下N₂-H₂高温处理，处理温度为1400℃，处理时间为3.5小时；

5)在还原气氛中降到室温，将烧结物破碎，用80℃去离子水洗涤3次，140 ℃温度下烘干，过筛450目，得到绿色稀土发光材料。

实施例2

1)绿色稀土发光材料的组成为Ce_0.1Gd_0. 1Mn_0.1Ba_0.7Mg_0.1Al₁₂O_19.1

2)取氧化铈17.211克，氧化钆18.125克，氧化镁4.030克，碳酸锰11.495克，碳酸钡138.135克，氧化铝611.768克，8.00克助熔剂，机械混合30小时，混合均匀；

3)将上述混合物装入刚玉坩埚，并置于高温炉中烧结，气氛为空气，烧结温度为1500℃，烧结时间为4.5小时；

4)出炉，冷却后，将烧结物破碎至D50=3.0μm，用硝酸（1:1）洗涤1次，再用80 ℃去离子水洗涤4次，离心机甩干，140℃温度下烘干；

5)将烘干物在还原气氛下N₂-H₂高温处理，处理温度为1400℃，处理时间为3.5小时；

6)在还原气氛中降到室温，将烧结物破碎，用80℃去离子水洗涤3次，140 ℃温度下烘干，过筛450目，得到绿色稀土发光材料。

实施例3

绿色稀土发光材料的组成为Ce_0.1Gd_0. 01Mn_0.2Ba_0.69Mg_0.1Al₁₂O_19.1

1)取氧化铈17.211克，氧化钆1.812克，氧化镁4.030克，碳酸锰22.989克，碳酸钡136.162克，氧化铝611.768克，3.970克助熔剂，机械混合30小时，混合均匀；

2)将上述混合物装入刚玉坩埚，并置于高温炉中烧结，气氛为空气，烧结温度为1500℃，烧结时间为4.5小时；

3)出炉，冷却后，将烧结物破碎至D50=3.0μm，用硝酸（1:1）洗涤1次，再用80 ℃去离子水洗涤4次，离心机甩干，140℃温度下烘干；

4)将烘干物在还原气氛下N₂-H₂高温处理，处理温度为1400℃，处理时间为3.5小时；

5)在还原气氛中降到室温，将烧结物破碎，用80℃去离子水洗涤3次，140 ℃温度下烘干，过筛450目，得到绿色稀土发光材料。

实施例4

绿色稀土发光材料的组成为Ce_0.01Gd_0. 1Mn_0.1Ba_0.79Mg_0.1Al₁₂O_19.1

1)取氧化铈1.721克，氧化钆18.125克，氧化镁4.030克，碳酸锰11.495克，碳酸钡155.895克，氧化铝611.768克，8.030克助熔剂，机械混合30小时，混合均匀；

2)将上述混合物装入刚玉坩埚，并置于高温炉中烧结，气氛为空气，烧结温度为1500℃，烧结时间为4.5小时；

3)出炉，冷却后，将烧结物破碎至D50=3.0μm，用硝酸（1:1）洗涤1次，再用80 ℃去离子水洗涤4次，离心机甩干，140℃温度下烘干；

4)将烘干物在还原气氛下N₂-H₂高温处理，处理温度为1400℃，处理时间为3.5小时；

5)在还原气氛中降到室温，将烧结物破碎，用80℃去离子水洗涤3次，140 ℃温度下烘干，过筛450目，得到绿色稀土发光材料。

实施例5

绿色稀土发光材料的组成为Ce_0.01Gd_0. 01Mn_0.2Ba_0.78Mg_0.1Al₁₂O_19.1

1)取氧化铈1.721克，氧化钆1.812克，氧化镁4.030克，碳酸锰22.989克，碳酸钡153.922克，氧化铝611.768克，3.981克助熔剂，机械混合30小时，混合均匀；

2)将上述混合物装入刚玉坩埚，并置于高温炉中烧结，气氛为空气，烧结温度为1500℃，烧结时间为4.5小时；

3)出炉，冷却后，将烧结物破碎至D50=3.0μm，用硝酸（1:1）洗涤1次，再用80 ℃去离子水洗涤4次，离心机甩干，140℃温度下烘干；

4)将烘干物在还原气氛下N₂-H₂高温处理，处理温度为1400℃，处理时间为3.5小时；

5)在还原气氛中降到室温，将烧结物破碎，用80℃去离子水洗涤3次，140 ℃温度下烘干，过筛450目，得到绿色稀土发光材料。

实施例1绿色稀土发光材同步辐射测试的激发光谱图如图1所示；

实施例1绿色稀土发光材147nm波长激发的发射光谱图如图2所示；

实施例1绿色稀土发光材172nm波长激发的发射光谱图如图3所示；

实施例1绿色稀土发光材185nm波长激发的发射光谱图如图4所示；

实施例1绿色稀土发光材205nm波长激发的发射光谱图如图5所示；

实施例1绿色稀土发光材XRD图如图6所示；

本发明实施例的绿色稀土发光材料的205nm波长激发的发射光谱图如图7所示；

本发明实施例1的绿色稀土发光材料与Zn₂SiO₄:Mn在147nm波长激发的发射光谱的对比：1#为Zn₂SiO₄:Mn，2#为本发明绿色稀土发光材料如图8所示；

本发明实施例1的绿色稀土发光材料与Zn₂SiO₄:Mn在172nm波长激发的发射光谱的对比：1#为Zn₂SiO₄:Mn，2#为本发明绿色稀土发光材料如图9所示。