一种单组分高效白光荧光粉及其制备方法 【技术领域】
本发明涉及稀土荧光材料领域， 具体涉及一种单组分高效白光荧光粉及其制备方法。 背景技术 白色荧光体通常由不同比例的红、 蓝、 黄三基色荧光体调制而成。 由于基色荧光体 价格昂贵， 调制技术要求较高， 调制过程繁琐， 多种荧光体掺合后， 化学成分复杂， 会影响白 光荧光体总体发光性能。
发明内容
针对上述现有技术的不足， 本发明提出一种单组分高效白光荧光粉及其制备方 法， 采用软化学法制备纯度高、 粒径微细的稀土纳米白色荧光粉， 方法简便。
本发明的目的通过如下技术方案实现 ：
一种单组份高亮度白光荧光粉的制备方法， 其特征在于， 具体步骤如下 ：
1) 将三价稀土盐酸盐溶液与钨酸盐溶液混合， 其中， 稀土元素与钨元素的摩尔比 为 2 ～ 10 ∶ 1， 所述的三价稀土选择钇、 铕、 钆、 钪；
2) 调节上述混合溶液的 pH 值至 3 ～ 5， 生成透明的白色氯钨酸稀土凝胶 ；
3) 将氯钨酸稀土凝胶搅拌 60 ～ 180 分钟， 蒸干得均匀的透明凝胶 ；
4) 将步骤 3) 所得凝胶研细， 在 200 ～ 500℃的还原气氛中煅烧 4-6 小时， 取出洗 涤除去杂质离子并干燥。
步骤 1) 三价稀土盐酸盐溶液制备方法为将一定量的三价稀土氧化物溶于盐酸 中， 或直接采用三价稀土盐酸盐为原料溶于水中， 得到澄清透明溶液 ； 钨酸盐为钨酸钠、 钨 酸钾、 钨酸铵， 或者将黄钨酸或三氧化钨溶解于碱制备而成。
步骤 4) 中所述的还原气氛为氢气或碳热还原气氛。
所述钨酸盐溶液的钨源包括纯度为分析纯的钨酸钠、 钨酸钾、 钨酸铵、 黄钨酸或三 氧化钨。
上述方案中， 所述三价稀土氧化物包括 Y2O3、 Eu2O3、 Gd2O3、 Sc2O3， 所述三价稀土盐酸 盐包括 YCl3、 EuCl3、 GdCl3、 ScCl3。
通过上述方案制得的一系列稀土氯钨酸盐荧光粉均具有以下特征 ： 由单一组分的 氯钨酸稀土组成， 组成元素为包括钇、 铕、 钆、 钪在内的三价稀土、 钨、 氧、 氯； 在紫外光激发 下， 该荧光粉发射出强烈白光， 激发带波长为 254nm， 发射主峰在 350 ～ 650nm。
与现有技术相比， 本发明不需要任何价格掺杂， 一次完成合成， 煅烧温度较低， 降 低了能耗， 制备时间短， 提高了制备效率 ； 所制得的荧光粉荧光效率高， 激发能量低， 而且发 射带大大加宽、 发光强度高、 化学与光学性能稳定 ； 此外本发明原材料价廉易得， 生产过程 基本上没有三废。
本发明的产品可用于彩电显像管、 计算机显示器、 节能灯、 PDP 等离子显示屏以及最新发展的场发射平板显示器 (FEP) ； 掺杂微量适当的稀土离子后， 可呈现不同色调的发 光， 并可提高稀土离子的发光强度。 附图说明
图 1 是本发明实施例 1 制得的产品在 254nm 激发的发射光谱图与发射亮度照片。 图 2 是本发明实施例 1 制得的产品的 X 射线衍射光谱。 图 3 是本发明实施例 1 制得的产品的 EDS 成分分析图。 图 4 是本发明实施例 1 制得的产品的红外吸收光谱分析。 图 5 是本发明实施例 1 制得的产品的差热 - 热重 (TG-DTA) 分析。 图 6 是本发明实施例 1 制得的产品在 350 和 470nm 监控下的荧光寿命曲线。具体实施方式
下面结合具体实施方式进一步阐述本发明的技术要点。
实施例 1
首先， 将 2.25mol 的 Y2O3 在磁力搅拌下溶于 1.0L 6mol/L 的盐酸中， 得到澄清透明 的 YCl3 溶液 ；
第二步， 将分析纯钨酸钠 0.5mol 钨酸钠溶于 1.0L 的水中， 并加入到上述 YCl3 溶液中 ； 第三步， 使用盐酸调节上述混合溶液的 pH 值至 4， 生成透明的白色氯钨酸钇凝胶 ；
最后， 将上述氯钨酸钇凝胶通过磁力搅拌 120 分钟， 水浴蒸干得均匀的透明凝胶， 然后转入马弗炉在碳热还原气氛中， 450 ℃温度下煅烧 4 小时， 取出洗涤除去氯化钠等杂 质、 干燥、 磨细即可得到产品。
产品的组成、 结构和荧光性能见图 1-6。
图 1 所示为本实施例 1 所得产品的发射光谱， 该图显示该荧光粉有很宽的发射谱 带， 窗口中的荧光照片显示， 在 254nm 激发下本实施例所得产品发出耀眼白光， 发射亮度明 显大于在空气气氛下所制得的产品的发射亮度。
图 2X 射线衍射光谱显示该产品为结晶程度较差的单一组分凝胶材料， 基本对应 JCPDS 标准卡片 26-1000。
图 3EDS 光谱显示该产品由氯、 钨、 钇、 氧四种元素组成。
图 4 红外光谱显示该产品具有类似于多钨酸盐的结构。
图 5TG-DTA 分析显示该产品结构中含有 20％以上的水分。
图 6 显示该氯钨酸钇凝胶荧光粉的荧光寿命曲线。
实施例 2
首先， 将 2.5mol 的 Eu2O3 在磁力搅拌下溶于 1.0L 6mol/L 的盐酸中， 得到澄清透明 的 EuCl3 溶液 ；
第二步， 将分析纯钨酸钠 0.5mol 溶于 1.0L 的水中， 并将该钨酸钠溶液加入到上述 1.0L 的 EuCl3 溶液中 ；
第三步， 使用盐酸调节上述混合溶液的 pH 值至 2， 生成透明的白色氯钨酸铕凝胶 ；
最后， 将上述氯钨酸铕凝胶通过磁力搅拌 180 分钟， 水浴蒸干得均匀的透明凝胶，
然后转入马弗炉在碳热还原气氛中， 400℃温度下煅烧 6 小时， 取出洗涤、 干燥、 磨细即可得 到产品。
该样品显示与氯钨酸钇荧光粉相同的发光特性。
实施例 3
首先， 将 2mol 的 Gd2O3 在磁力搅拌下溶于 1.0L 6mol/L 的盐酸中， 得到澄清透明 GdCl3 溶液 ；
第二步， 将分析纯钨酸钠 1mol， 配制成 2L 的钨酸钠溶液， 加入到 1.0L 的上述 GdCl3 溶液中 ；
第三步， 使用盐酸调节上述混合溶液的 pH 值至 3， 生成透明的白色氯钨酸钆凝胶 ；
最后， 将上述氯钨酸钆凝胶通过磁力搅拌 180 分钟， 水浴蒸干得均匀的透明凝胶， 然后转入马弗炉在碳热还原气氛中， 500℃温度下煅烧 6 小时， 取出洗涤、 干燥、 磨细即可得 到产品。
EDS 成分分析显示该产品由氯、 钨、 钆、 氧四种元素组成。 红外吸收光谱显示具有类 似于多钨酸盐的结构。该样品显示与氯钨酸钇荧光粉相同的发光特性。
实施例 4
首先， 将 0.8mol 的 Sc2O3 在磁力搅拌下溶于 1.0L 6mol/L 的盐酸中， 得到澄清透明 ScCl3 溶液 ；
第二步， 使用分析纯钨酸钠 0.1mol， 配制成 1.0L 的钨酸钠水溶液， 加入到上述 1.0L 的 ScCl3 溶液中 ；
第三步， 使用盐酸调节上述混合溶液的 pH 值至 5， 生成透明的白色氯钨酸钪凝胶 ；
最后， 将上述氯钨酸钪凝胶通过磁力搅拌 180 分钟， 水浴蒸干得均匀的透明凝胶， 然后转入马弗炉在碳热还原气氛中， 500℃温度下煅烧 6 小时， 取出洗涤、 干燥、 磨细即可得 到产品。
EDS 成分分析显示该产品由氯、 钨、 钪、 氧四种元素组成。 红外吸收光谱显示具有类 似于多钨酸盐的结构。该样品显示与氯钨酸钇荧光粉相同的发光特性。
实施例 5
将实施例 1 第二步中的钨酸钠改为三氧化钨 0.5mol， 用 1.0L 2mol/L 的 NaOH 将三 氧化钨溶解， 其余所有条件不变。结果同实施例 1。
实施例 6
将实施例 1 第二步中的钨酸钠改为黄钨酸 0.5mol， 用 1.0L 2mol/L 的 NaOH 将黄钨 酸溶解， 其余所有条件不变。结果同实施例 1。
实施例 7
将实施例 1 第一步中的将 2.25mol 的 Y2O3 改为 4.5mol 的 YCl3 在磁力搅拌下溶于 1.0L 的去离子水中， 得到澄清透明的 YCl3 溶液 ； 其余所有条件不变。结果同实施例 1。