[发明专利]空心结构钛酸钙发光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及发光材料领域，尤其涉及一种空心结构钛酸钙发光材料及其制备方法。

背景技术

红色荧光粉包括硫化物类、氧化物类、硫氧化物类和钛酸盐类等几大类材料，其中，钛酸盐类材料具有较高的稳定性、显色性能好等优点，可用于对荧光粉工作稳定性要求较高的场合，如低电压和高电流密度下使用的场致发射显示屏。钛酸盐类的典型代表材料CaTiO₃:Pr的CIE色度坐标为x=0.680和y=0.311，与理想红光非常接近，是一种比较理想的荧光粉，有较大的应用前景。

但是目前大多是用高温固相法制备的，所得荧光粉的形貌不均匀，需要多次反复的球磨从而获得适当的粒度(5-10μm)，球磨过程产生的缺陷和引入的杂质有时会损害发光粉的发光强度。

发明内容

本发明所要解决的问题在于提供一种形貌均匀、发光强度较好的空心结构钛酸钙发光材料。

本发明的技术方案如下：

一种空心结构钛酸钙发光材料，其结构通式为Ca_1-xTiO₃:Pr_x；其中，x的取值范围为0＜x≤0.01。

所述空心结构钛酸钙发光材料，优选，x的取值范围为0.001≤x≤0.005。

本发明制得空心结构钛酸钙发光材料，采用分散的碳小球为模板，得到的钛酸钙为球形的空心结构，不仅形貌可控，且能够有效的减少稀土金属的用量，降低了产品成本，大量节约珍贵的稀土资源。

本发明还提供上述空心结构钛酸钙发光材料的制备方法，包括如下步骤：

将浓度为0.00075~0.15g/ml的蔗糖或葡萄糖的乙醇溶液置于反应器中，密封反应器后于120~200℃下反应5~36h，冷却至室温后离心分离，并对得到的固相进行洗涤、干燥后得到碳小球模板；

按照结构通式为Ca_1-xTiO₃:Pr_x中各元素化学计量比，往浓度为1mol/L的钛酸四丁酯的乙醇溶液中加入浓度为0.005~0.1mol/L的Pr(NO₃)₃溶液和0.1~1mol/L的Ca(NO₃)₂溶液，得到混合溶液；随后调节混合溶液的pH值为2~3；接着再加入碳小球模板，搅拌0.5-6h，再接着在搅拌的情况下缓慢加入草酸沉降剂，产生沉淀，接着搅拌反应2-8h，然后抽滤并干燥，得到Ca_1-xTiO(C₂O₄)₂:Pr_x@C前驱体；其中，所述碳小球模板与Ca_1-xTiO₃:Pr_x的摩尔比为0.025:1~10:1；@表示Ca_1-xTiO(C₂O₄)₂:Pr_x包覆C(碳)，C也即为碳小球模板；

将所述前驱体研磨，并将研磨粉体于500~800℃下预烧1~6小时，降温后研磨，然后再于800～1200℃煅烧1~10h，得到Ca_1-xTiO₃:Pr_x发光材料；其中，所述研磨粉体的预烧和煅烧都是在空气气氛下，在高温箱式炉中进行的。

上述步骤中，x的取值范围为0＜x≤0.01。

所述空心结构钛酸钙发光材料的制备方法，优选，所述碳小球模板制备过程中的反应器为聚四氟乙烯内衬的反应釜。

所述空心结构钛酸钙发光材料的制备方法，优选，对所述分离固相的洗涤是依次用去离子水和无水乙醇反复洗涤多次。

所述空心结构钛酸钙发光材料的制备方法，优选，对所述洗涤后的固相的干燥是在60~80℃下进行的。

所述空心结构钛酸钙发光材料的制备方法，优选，在对所述混合溶液的pH值进行调节时，采用HNO₃进行。