[发明专利]镓掺杂钒酸钇白光发光材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无机荧光材料的制备方法，具体为镓掺杂钒酸钇白光发光材料的制备方法。

背景技术

无机荧光材料作为灯用荧光元件具有实际的应用潜力，在阴极射线管(Cathode ray tube)、照明灯、X射线探测器等领域都有广泛的应用。近年来，电致发光、等离子体发光、场发射跃迁发光的研究发展对荧光粉的工业化应用做出了巨大贡献。随着荧光材料的不断发展，对材料的稳定性，发光强度以及工业化生产能力等方面的要求越来越高。

钒酸盐作为无机荧光材料越来越受到人们的关注，它具有很好的化学稳定性和热稳定性，同时也是具有高发光效率的荧光合成材料，因此具有非常广泛的应用。钒酸钇(YVO₄)的晶体结构属于锆四方晶系，类似于硅酸锆(ZrSiO₄)结构，其空间点群为D4h群，晶胞参数是a＝b＝0.712nm，c＝0.629nm，α＝β＝γ＝90°，具有良好的机械性质和物理性质，由于其具有宽投射波段(0.4μm～5μm)和大的双折射率(Δn＝ne-n0＝0.2054)成为光学的理想元件，晶体光性为正光性单轴晶体。

钒酸钇是一种优良的发光基质，掺杂金属及稀土金属离子后，展现出良好的光学性能。例如：YVO₄:Eu³⁺可作为红色荧光粉应用在阴极射线管中，也可应用到医学影像中标识癌细胞。YVO₄:Tm³⁺宽带强吸收波段为800纳米或980纳米，恰巧是最普遍激光二极管的波长，因此广泛应用在发光二极管中。宽带吸收的钒酸盐基质和具有锐利发射峰的Er³⁺稀土金属离子相结合得到的绿色荧光粉应用在激光二极管(LD)泵浦的固体激光器中，其具有效率高、体积小、寿命长和稳定性优良等特点。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种镓掺杂钒酸钇白光发光材料的制备方法，以钒酸钇为基质，采用高温固相法合成了高纯度的镓掺杂钒酸钇(YVO₄:Ga³⁺)粉体，并讨论了镓掺杂浓度以及煅烧温度对粉体发光性能的影响。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现。

一种镓掺杂钒酸钇白光发光材料的制备方法，其具体步骤为：按照摩尔比为0.5～5％称取氧化镓和氧化钇，同时称取五氧化二钒的物质的量满足氧化钇与五氧化二钒的摩尔比在76～99.6％范围内，将称量的药品放在玛瑙研钵中充分混合研磨，然后装入氧化铝坩埚中，将其放入程序可控的马弗炉中煅烧，升温速度为3-5℃/min，在空气气氛中分别于800℃-1200℃煅烧，保温3小时，自然冷却至室温，取出样品，研磨后即为镓掺杂钒酸钇白光发光材料。

所述在空气气氛中的煅烧温度优选为1100℃。

通过激发光谱显示，镓掺杂钒酸钇发光材料在254纳米激发的发射峰位于350-700nm，说明是白光荧光粉。

上述所用原料为：Y₂O₃(A.R.99.99％)，V₂O₅(A.R.99.99％)，Ga₂O₃(A.R.99.99％)

此荧光材料可能应用到光伏电池中高效吸收太阳能，提高光转化率。也可能应用到LED中成为发射高效蓝白光荧光粉。由于其激发光波长为254纳米，还可能做为灯用荧光粉应用到低压汞灯中。

通过本发明技术方案镓掺杂钒酸钇白光发光材料的制备方法，采用高温固相法制备发光材料，制备方法简单，对制备条件的要求低，原材料的价格低廉，易于工业化生产，所得到的产品纯度高。可广泛应用于LED、低压汞灯和X射线探测器领域。

附图说明

图1是本发明中镓掺杂钒酸钇白光发光材料的X射线衍射(XRD)图；

图2是本发明中镓掺杂钒酸钇白光发光材料的扫描电镜(SEM)照片，该图是由JSM-6460型扫描电子显微镜测试得到的；

图3是本发明中镓掺杂钒酸钇白光发光材料的激发光谱；

图4是本发明中镓掺杂钒酸钇白光发光材料在254纳米激发下的发射光谱；

图5是本发明中镓掺杂钒酸钇白光发光材料的激发光谱；

图6是本发明中镓掺杂钒酸钇白光发光材料在254纳米激发下的发射光谱。

其中图3，4，5和6都是采用美国Varian公司的Cary Ecl ipse荧光光谱仪测试得到的。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施例进一步阐述本发明的技术特点。

实施例1