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1、10申请公布号CN104073255A43申请公布日20141001CN104073255A21申请号201410304533922申请日20140630C09K11/6720060171申请人苏州大学地址215123江苏省苏州市苏州工业园区仁爱路199号72发明人黄彦林陶正旭关莹秦琳74专利代理机构苏州创元专利商标事务所有限公司32103代理人陶海锋54发明名称一种硅酸锆盐蓝色荧光粉、制备方法及其应用57摘要本发明公开了一种硅酸锆盐蓝色荧光粉、制备方法及其应用。本发明采用高温固相法或化学合成法，制备得到一种硅酸锆盐蓝色荧光粉，它的化学通式为A22XEU2XZRSI2O7，式中，X是EU2掺杂。
2、A位的摩尔掺杂量，0001X025；A为碱金属离子NA、K、RB、CS中的一种；该硅酸锆盐蓝色荧光粉在200450纳米的紫外光激发下，发射出中心波长在430纳米附近的蓝色荧光，其发光亮度高，性能稳定，适合于制备荧光灯或作为高压汞灯用荧光粉，也可作为光致显色荧光防伪材料，具有广泛的应用前景。51INTCL权利要求书2页说明书6页附图3页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书6页附图3页10申请公布号CN104073255ACN104073255A1/2页21一种硅酸锆盐蓝色荧光粉，其特征在于它的化学通式为A22XEU2XZRSI2O7，式中，X是EU2掺杂A位的摩尔。
3、掺杂量，0001X025；A为碱金属离子NA、K、RB、CS中的一种；所述的硅酸锆盐蓝色荧光粉在200450纳米的紫外光激发下，发射出中心波长在430纳米附近的蓝色荧光。2一种制备如权利要求1所述的硅酸锆盐蓝色荧光粉的方法，其特征在于采用高温固相法，包括以下步骤（1）以含有锆离子ZR4的化合物、含有碱金属离子A的化合物、含有硅离子SI4的化合物、稀土铕离子EU3的化合物为原料，按分子式A22XEU2XZRSI2O7中对应元素的化学计量比称取各原料，式中，X是EU2掺杂A位的摩尔掺杂量，0001X025，所述的碱金属离子A为钠离子NA、钾离子K、铷离子RB、铯离子CS中的一种；将称取的各原料分别。
4、研磨，再混合均匀，得到混合物；（2）将混合物在空气气氛下煅烧，煅烧温度为100500，煅烧时间为112小时；（3）将煅烧后的混合物自然冷却，研磨并混合均匀，在还原气氛中烧结，煅烧温度为6001300，煅烧时间为115小时；冷却后得到一种在200450纳米的紫外光激发下，发射出中心波长在430纳米附近的硅酸锆盐蓝色荧光粉。3根据权利要求2所述的一种硅酸锆盐蓝色荧光粉的制备方法，其特征在于所述的含有锆离子ZR4的化合物为氧化锆、硝酸锆中的一种；所述的含有碱金属离子A的化合物分别为A的氧化物、碳酸盐、硝酸盐中的一种；所述的含有硅离子SI4的化合物为二氧化硅；所述的含有铕离子EU3的化合物为氧化铕、硝。
5、酸铕中的一种。4根据权利要求2所述的一种硅酸锆盐蓝色荧光粉的制备方法，其特征在于步骤（2）所述的煅烧温度为300500，煅烧时间为48小时；步骤（3）所述的煅烧温度为9001200，煅烧时间为510小时。5根据权利要求2所述的一种硅酸锆盐蓝色荧光粉的制备方法，其特征在于步骤（3）所述的还原气氛为氮/氢混合气体，或采用活性碳粉燃烧法得到。6一种如权利要求1所述的硅酸锆盐蓝色荧光粉的方法，其特征在于采用化学合成法，包括如下步骤（1）以含有锆离子ZR4的化合物、含有碱金属离子A的化合物、含有硅离子SI4的化合物、稀土铕离子EU3的化合物为原料，按化学分子式A22XEU2XZRSI2O7中对应元素的化。
6、学计量比分别称取各原料，式中，X是EU2掺杂A位的摩尔掺杂量，0001X025，所述的碱金属离子A为钠离子NA、钾离子K、铷离子RB、铯离子CS中的一种；将含有锆离子ZR4的化合物、含有碱金属离子A的化合物、稀土铕离子EU3的化合物原料分别溶解于稀硝酸溶液中，得到透明溶液；再分别按各反应物质量的0520WT添加络合剂柠檬酸或草酸，在5080的温度条件下搅拌至溶解，得到各原料溶液；（2）将步骤（1）中称取的含有硅离子SI4的化合物原料溶解于含水的乙醇溶液中，按反应物质量的0520WT添加络合剂柠檬酸或草酸，在5080的温度条件下搅拌至溶解，得到硅离子SI4的化合物原料溶液；（3）将步骤（1）和（。
7、2）得到的各原料溶液缓慢混合，在5080的温度条件下搅拌12小时后，经静置，烘干处理，得到蓬松的前驱体；（4）将前驱体置于马弗炉中煅烧，第一次煅烧温度为400500，煅烧时间为57权利要求书CN104073255A2/2页3小时，自然冷却到室温，研磨后再在还原气氛进行第二次煅烧，煅烧温度为9001000，煅烧时间为68小时，自然冷却到室温，得到一种在200450纳米的紫外光激发下，发射出中心波长在430纳米附近的硅酸锆盐蓝色荧光粉。7根据权利要求6所述的一种硅酸锆盐蓝色荧光粉的制备方法，其特征在于所述的含有锆离子ZR4的化合物为碳酸锆、硝酸锆中的一种；所述的含有碱金属离子A的化合物分别为A的碳。
8、酸盐、硝酸盐中的一种；所述的含有铕离子EU3的化合物为氧化铕、硝酸铕中的一种；所述的含有硅离子SI4的化合物为正硅酸乙酯。8根据权利要求6所述的一种硅酸锆盐蓝色荧光粉的制备方法，其特征在于步骤（4）所述的还原气氛为氮/氢混合气体，或采用活性碳粉燃烧法得到。9如权利要求1所述的硅酸锆盐蓝色荧光粉的应用，其特征在于所述的荧光粉用于制备高压汞灯、荧光灯，或作为光致显色荧光防伪材料。权利要求书CN104073255A1/6页4一种硅酸锆盐蓝色荧光粉、制备方法及其应用技术领域0001本发明涉及一种荧光粉及其制备方法，特别涉及一种在紫外光激发下实现蓝色发光的硅酸锆盐材料、制备方法及应用，属于发光材料技术领。
9、域。背景技术0002目前，稀土发光材料已经成为信息显示、照明光源、光电器件等领域的支持材料，荧光粉的高发光强度和良好的微观结构可以明显地改善器件的使用性能，其中紫外光（200450纳米）激发的荧光粉材料可用于高压汞灯、荧光灯、光致显色荧光防伪材料。近年来紫外激活的不同发光颜色的光致显色荧光材料获得了广泛的研究，可用于发展荧光显色防伪技术；高压汞灯的工作原理是利用高压汞蒸气放电所产生的以365纳米为主的紫外线，它激发涂于玻璃灯壳内侧的荧光材料产生可见光。这就使得可被紫外光有效激发出红、绿和蓝色的荧光材料成为现在的一个重要课题。0003蓝色荧光粉是三基色荧光粉最重要的组成之一，目前有关于各种蓝色荧。
10、光材料及其制备方法中铝酸盐类、磷酸盐和硅酸盐类较多，如中国发明专利CN1408811A公开了一种彩色等离子平板显示用硼铝酸盐蓝色荧光粉及其制造方法，但是这种荧光粉只在较短的紫外波段有吸收，而在长波紫外区吸收较弱；中国发明专利CN1128785A公开了三基色荧光灯用蓝色荧光粉，它是铕离子激活的氯磷酸钙锶钡，但是这种荧光粉也存在长波紫外区吸收较弱的问题，不适合作为高压汞灯用荧光粉；中国发明专利CN102533268A报道了一种蓝色发光材料，其化学组成表示式为BA1XEUXCA2MGSI2O8，其中，EU2为激活离子；X为激活离子EU2相对碱土金属离子BA2占的摩尔百分比系数，取值范围0001X01。
11、0，但是这种荧光粉发光效率较低，主要激发区间为短波紫外激发，不能较好适用于高低压用汞灯。发明内容0004本发明所要解决的问题是克服现有技术存在的不足，提供一种操作简单、发光效率高，二价铕离子参杂的硅酸锆盐蓝色荧光粉。0005实现本发明目的的技术方案是提供一种硅酸锆盐蓝色荧光粉，它的化学通式为A22XEU2XZRSI2O7，式中，X是EU2掺杂A位的摩尔掺杂量，0001X025；A为碱金属离子NA、K、RB、CS中的一种；所述的硅酸锆盐蓝色荧光粉在200450纳米的紫外光激发下，发射出中心波长在430纳米附近的蓝色荧光。0006本发明技术方案还包括如上所述的硅酸锆盐蓝色荧光粉的两种制备方法，一种。
12、是采用高温固相法，另一种是采用化学合成法。0007采用高温固相法包括以下步骤（1）以含有锆离子ZR4的化合物、含有碱金属离子A的化合物、含有硅离子SI4的化合物、稀土铕离子EU3的化合物为原料，按分子式A22XEU2XZRSI2O7中对应元素的化学计量比称取各原料，式中，X是EU2掺杂A位的摩尔掺杂量，0001X025，所述的碱金属离子A为钠离子NA、钾离子K、铷离子RB、铯离子CS中的一种；将称取的各原料分别研磨，再混说明书CN104073255A2/6页5合均匀，得到混合物；（2）将混合物在空气气氛下煅烧，煅烧温度为100500，煅烧时间为112小时；（3）将煅烧后的混合物自然冷却，研磨并。
13、混合均匀，在还原气氛中烧结，煅烧温度为6001300，煅烧时间为115小时；冷却后得到一种在200450纳米的紫外光激发下，发射出中心波长在430纳米附近的硅酸锆盐蓝色荧光粉。0008上述高温固相法制备方法中，所述的含有锆离子ZR4的化合物为氧化锆、硝酸锆中的一种；所述的含有碱金属离子A的化合物分别为A的氧化物、碳酸盐、硝酸盐中的一种；所述的含有硅离子SI4的化合物为二氧化硅；所述的含有铕离子EU3的化合物为氧化铕、硝酸铕中的一种。步骤（2）所述的煅烧温度为300500，煅烧时间为48小时；步骤（3）所述的煅烧温度为9001200，煅烧时间为510小时。步骤（3）所述的还原气氛为氮/氢混合气体。
14、，或采用活性碳粉燃烧法得到。0009采用化学合成法，包括如下步骤（1）以含有锆离子ZR4的化合物、含有碱金属离子A的化合物、含有硅离子SI4的化合物、稀土铕离子EU3的化合物为原料，按化学分子式A22XEU2XZRSI2O7中对应元素的化学计量比分别称取各原料，式中，X是EU2掺杂A位的摩尔掺杂量，0001X025，所述的碱金属离子A为钠离子NA、钾离子K、铷离子RB、铯离子CS中的一种；将含有锆离子ZR4的化合物、含有碱金属离子A的化合物、稀土铕离子EU3的化合物原料分别溶解于稀硝酸溶液中，得到透明溶液；再分别按各反应物质量的0520WT添加络合剂柠檬酸或草酸，在5080的温度条件下搅拌至溶。
15、解，得到各原料溶液；（2）将步骤（1）中称取的含有硅离子SI4的化合物原料溶解于含水的乙醇溶液中，按反应物质量的0520WT添加络合剂柠檬酸或草酸，在5080的温度条件下搅拌至溶解，得到硅离子SI4的化合物原料溶液；（3）将步骤（1）和（2）得到的各原料溶液缓慢混合，在5080的温度条件下搅拌12小时后，经静置，烘干处理，得到蓬松的前驱体；（4）将前驱体置于马弗炉中煅烧，第一次煅烧温度为400500，煅烧时间为57小时，自然冷却到室温，研磨后再在还原气氛进行第二次煅烧，煅烧温度为9001000，煅烧时间为68小时，自然冷却到室温，得到一种在200450纳米的紫外光激发下，发射出中心波长在430。
16、纳米附近的硅酸锆盐蓝色荧光粉。0010在化学合成法中，所述的含有锆离子ZR4的化合物为碳酸锆、硝酸锆中的一种；所述的含有碱金属离子A的化合物分别为A的碳酸盐、硝酸盐中的一种；所述的含有铕离子EU3的化合物为氧化铕、硝酸铕中的一种；所述的含有硅离子SI4的化合物为正硅酸乙酯。步骤（4）所述的还原气氛为氮/氢混合气体，或采用活性碳粉燃烧法得到。0011本发明所述的硅酸锆盐蓝色荧光粉的应用，用于制备高压汞灯、荧光灯，或作为光致显色荧光防伪材料。0012与现有技术相比，本发明技术方案的优点在于1、本发明制备的硅酸盐具有很好的化学稳定性和热稳定性，并且容易被紫外（200450纳米）波段的光高效激发，发光。
17、强度强、发光效率高等优点，可作为高低压汞灯用荧光粉。00132、该发明的荧光粉基质可以较好地实现稀土离子EU2的填充，同时更有利于还原说明书CN104073255A3/6页6烧结，使得样品的结晶性好，重复性好。00143、本发明提供的硅酸锆盐蓝色荧光粉原料来源广泛，制备工艺简单（两步反应），易于操作，可有效地降低成本。00154、本发明所制备的荧光粉显色性较好，同时产物易收集，无废水废气排放，环境友好，尤其适合连续化生产。附图说明0016图1是按本发明实施例1技术方案制备的NA2ZRSI2O701EU2材料样品的X射线粉末衍射图谱；图2是按本发明实施例1技术方案制备的NA2ZRSI2O701E。
18、U2材料样品的扫描电镜图谱（SEM）；图3是按本发明实施例1技术方案制备的NA2ZRSI2O701EU2材料样品在310纳米的光激发下的发光光谱图；图4是按本发明实施例1技术方案制备的NA2ZRSI2O701EU2材料样品在430纳米的光监测下得到的紫外区域的激发光谱图；图5是按本发明实施例1技术方案制备的NA2ZRSI2O701EU2材料样品在激发波长为355纳米，监测波长为430纳米（上）、470纳米（下）下的发光衰减曲线。具体实施方式0017下面结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步描述。0018实施例1制备NA1998EU0002ZRSI2O7根据化学式NA1998EU0002ZRS。
19、I2O7中各元素的化学计量比分别称取碳酸钠NA2CO31059克，硝酸铕EUNO336H2O0009克，氧化锆ZRO21230克，二氧化硅SIO21202克，在玛瑙研钵中研磨并混合均匀后，选择空气气氛第一次煅烧，温度是300，煅烧时间8小时，然后冷却至室温，取出样品；将第一次煅烧的原料再次充分混合研磨均匀，在还原气氛中再次烧结，温度1200，煅烧时间5小时，然后冷至室温，取出样品，即得到粉体状硅酸锆盐蓝色荧光粉。0019参见附图1，它是按本实施例技术方案制备的材料样品X射线粉末衍射图谱，XRD测试结果显示，所制备的材料主相为硅酸盐NA2ZRSI2O7材料，结晶性较好。0020参见附图2，它是按。
20、本实施例技术方案制备的材料样品的扫描电镜图谱（SEM），从图中可以看出这种NA1998EU0002ZRSI2O7荧光粉颗粒分布均匀，结晶性较好。0021参见附图3，它是NA1998EU0002ZRSI2O7荧光粉中以紫外光310纳米激发得到的发光光谱，该材料主要的中心发光波长约为430纳米的蓝光，发光区间较宽（360500纳米），同时通过CIE计算，得知它的坐标是X0149,Y0056，也正好落在蓝色区域，它可以很好地适用于高低压用汞灯。0022参见附图4，从对按本发明技术制备的材料样品监测发射光430纳米得到的在紫外区域的激发光谱图中可以看出，该材料可以很好地被紫外光所激发（250400纳米。
21、）。0023参见附图5，它是按本实施例技术方案制备的材料样品在激发光波长为355纳米，说明书CN104073255A4/6页7监测光波长为430纳米（上）、470纳米（下）的发光衰减曲线，从图中可以计算出这种紫外激发出蓝光的荧光粉衰减时间为2020纳秒（上）、2034纳秒。0024实施例2制备K198EU002ZRSI2O7根据化学式K198EU002ZRSI2O7中各元素的化学计量比分别称取氧化钾K2O0931克，氧化铕EU2O30036克，硝酸锆ZRNO345H2O4300克，二氧化硅SIO21202克，在玛瑙研钵中研磨并混合均匀后，选择空气气氛第一次煅烧，温度是500，煅烧时间4小时，然。
22、后冷却至室温，取出样品；将第一次煅烧的原料再次充分混合研磨均匀，在还原气氛中再次烧结，温度900，煅烧时间4小时，然后冷至室温，取出样品，即得到粉体状硅酸锆盐蓝色荧光粉。其主要的结构性能、样品形貌、激发光谱、发光光谱和衰减曲线与实施例1相似。0025实施例3制备RB18EU02ZRSI2O7根据化学式RB18EU02ZRSI2O7中各元素的化学计量比分别称取碳酸铷RB2CO32079克，氧化铕EU2O30352克，氧化锆ZRO21230克，二氧化硅SIO21202克，在玛瑙研钵中研磨并混合均匀后，选择空气气氛第一次煅烧，温度是400，煅烧时间6小时，然后冷却至室温，取出样品；将第一次煅烧的原料。
23、再次充分混合研磨均匀，在还原气氛中再次烧结，温度1000，煅烧时间7小时，然后冷至室温，取出样品，即得到粉体状硅酸锆盐蓝色荧光粉。其主要的结构性能、样品形貌、激发光谱、发光光谱和衰减曲线与实施例1相似。0026实施例4制备CS15EU05ZRSI2O7根据化学式CS15EU05ZRSI2O7中各元素的化学计量比分别称取碳酸铯CS2CO32445克，硝酸铕EUNO336H2O2230克，氧化锆ZRO21230克，二氧化硅SIO21202克，在玛瑙研钵中研磨并混合均匀后，选择空气气氛第一次煅烧，温度是450，煅烧时间7小时，然后冷却至室温，取出样品；将第一次煅烧的原料再次充分混合研磨均匀，在还原气。
24、氛中再次烧结，温度1100，煅烧时间6小时，然后冷至室温，取出样品，即得到粉体状硅酸锆盐蓝色荧光粉。其主要的结构性能、样品形貌、激发光谱、发光光谱和衰减曲线与实施例1相似。0027实施例5制备NA1998EU0002ZRSI2O7根据化学式NA1998EU0002ZRSI2O7中各元素的化学计量比，分别称取碳酸钠NA2CO31059克，硝酸铕EUNO336H2O0009克，碳酸锆ZRCO322113克，正硅酸乙酯SIOC2H544160克，以及以上各药品总质量的20WT的柠檬酸，将称取的碳酸钠NA2CO3、硝酸铕EUNO336H2O以及碳酸锆ZRCO32分别溶于稀硝酸溶液中，然后分别加入一定量。
25、的柠檬酸，分别在50的温度条件下搅拌直至其溶解；正硅酸乙酯SIOC2H54则溶解在一定量的乙醇水溶液中，并加入柠檬酸，也在50的温度条件下搅拌直至其溶解；接着将上面获得的各种透明溶液混合在一起再加入柠檬酸于80搅拌直至完全溶解；最后将上述混合液体在5080的温度条件下搅拌2小时后，静置，烘干，得到蓬松的前驱体；将前躯体置于马弗炉中煅烧，煅烧温度为400，煅烧时间为7小时，冷却至室温，取出后并充分研磨，第二次在还原气氛中再次煅烧，煅烧温度为1000，煅烧时间为6小时，即得到粉体状硅酸锆盐蓝色荧光粉。其主要的结构性能、样品形貌、激发光谱、发光光谱和衰减曲线与实施例1说明书CN104073255A5。
26、/6页8相似。0028实施例6制备K198EU002ZRSI2O7根据化学式K198EU002ZRSI2O7中各元素的化学计量比，分别称取硝酸钾KNO32000克，氧化铕EU2O30036克，碳酸锆ZRCO322113克，正硅酸乙酯SIOC2H544160克，以及以上各药品总质量的05WT的草酸，将称取的硝酸钾KNO3、氧化铕EU2O3以及碳酸锆ZRCO32分别溶于稀硝酸溶液中，然后分别加入一定量的草酸，分别在80的温度条件下搅拌直至其溶解；正硅酸乙酯SIOC2H54则溶解在一定量的乙醇水溶液中，并加入草酸，也在80的温度条件下搅拌直至其溶解；接着将上面获得的各种透明溶液混合在一起再加入草酸于。
27、80搅拌直至完全溶解；最后将上述混合液体在5080的温度条件下搅拌1小时后，静置，烘干，得到蓬松的前驱体；将前躯体置于马弗炉中煅烧，煅烧温度为500，煅烧时间为5小时，冷却至室温，取出后并充分研磨，第二次在还原气氛中再次煅烧，煅烧温度为900，煅烧时间为8小时，即得到粉体状硅酸锆盐蓝色荧光粉。其主要的结构性能、样品形貌、激发光谱、发光光谱和衰减曲线与实施例1相似。0029实施例7制备RB18EU02ZRSI2O7根据化学式RB18EU02ZRSI2O7中各元素的化学计量比，分别称取碳酸铷RB2CO32079克，氧化铕EU2O30352克，碳酸锆ZRCO322113克，正硅酸乙酯SIOC2H54。
28、4160克，以及以上各药品总质量的15WT的柠檬酸，将称取的碳酸铷RB2CO3、氧化铕EU2O3以及碳酸锆ZRCO32分别溶于稀硝酸溶液中，然后分别加入一定量的柠檬酸，分别在60的温度条件下搅拌直至其溶解；正硅酸乙酯SIOC2H54则溶解在一定量的乙醇水溶液中，并加入柠檬酸，也在60的温度条件下搅拌直至其溶解；接着将上面获得的各种透明溶液混合在一起再加入柠檬酸于60搅拌直至完全溶解；最后将上述混合液体在5080的温度条件下搅拌1小时后，静置，烘干，得到蓬松的前驱体；将前躯体置于马弗炉中煅烧，煅烧温度为450，煅烧时间为6小时，冷却至室温，取出后并充分研磨，第二次在还原气氛中再次煅烧，煅烧温度为。
29、950，煅烧时间为7小时，即得到粉体状硅酸锆盐蓝色荧光粉。其主要的结构性能、样品形貌、激发光谱、发光光谱和衰减曲线与实施例1相似。0030实施例8制备CS15EU05ZRSI2O7根据化学式CS15EU05ZRSI2O7中各元素的化学计量比，分别称取硝酸铯CSNO32925克，氧化铕EU2O30880克，硝酸锆ZRNO345H2O4300克，正硅酸乙酯SIOC2H544160克，以及以上各药品总质量的10WT的草酸，将称取的硝酸铯CSNO3、氧化铕EU2O3以及硝酸锆ZRNO345H2O分别溶于稀硝酸溶液中，然后分别加入一定量的草酸，分别在70的温度条件下搅拌直至其溶解；正硅酸乙酯SIOC2H。
30、54则溶解在一定量的乙醇水溶液中，并加入草酸，也在70的温度条件下搅拌直至其溶解；接着将上面获得的各种透明溶液混合在一起再加入草酸于70搅拌直至完全溶解；最后将上述混合液体在5080的温度条件下搅拌15小时后，静置，烘干，得到蓬松的前驱体；将前躯体置于马弗炉中煅烧，煅烧温度为500，煅烧时间为6小时，冷却至室温，取出后并充分研磨，第二次在还原气氛中再次煅烧，煅烧温度为1000，煅烧时间为8小时，即得到粉体状硅酸锆盐蓝色荧光粉。其主要的说明书CN104073255A6/6页9结构性能、样品形貌、激发光谱、发光光谱和衰减曲线与实施例1相似。说明书CN104073255A1/3页10图1图2说明书附图CN104073255A102/3页11图3图4说明书附图CN104073255A113/3页12图5说明书附图CN104073255A12。