[发明专利]一种绿色光激励荧光粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及助熔剂法合成一种绿色光激励荧光粉及其制备方法，属于稀土发光材料技术领域。

背景技术

光激励发光材料由于具有写入、读出和擦除速率快（纳秒），红外响应时间短，无限的写入和读出循环寿命以及宽的红外响应范围（0.8-1.6微米）等优点，为光学存储介质的研究开拓了一条新的路径。光激励发光材料有很多潜在的应用，如激光标签，光通信，存储，显示和成像技术。

在光激励发光材料中，载流子（电子和空穴）陷阱中心具有十分重要的作用。将光激励发光材料暴露在紫外线或可见光下，光信息被存储在材料中，随后通过红外刺激或热激活使电子和空穴复合产生可见光激励发光。

到目前为止，商业上所用的光激励发光强度最高和存储容量最大的光激励发光材料主要是碱性硫化物，如SrS: Eu， Sm， ZnS: Cu， Co。然而，其化学稳定性和热稳定性都比较差，人们致力于寻找氧化物光激励发光材料来代替硫化物。众所周知，光激励发光现象在一些氧化物的化合物中也被观测到，如Sr₃SiO₅:Eu²⁺，Tm³⁺，SrAl₂O₄:Eu²⁺，Tm³⁺， Sr₄(Si₃O₈)₂:Eu²⁺，Tm³⁺。但是，其光激励发光强度和存储容量难以满足实际应用。

一般工业上利用传统的高温固相发来制备光激励荧光粉，一般合成温度较高，不利于条件的控制，材料易烧结，晶粒较粗大，严重影响材料的发光性能。且在β-Sr₂SiO₄合成过程中高温相α-Sr₂SiO₄常常伴随出现。β-Sr₂SiO₄属于单斜晶系，特征是拥有三个互不相等的结晶轴。而α-Sr₂SiO₄属于立方晶系，有三个等长且相互垂直的结晶轴，用近红外（980nm）激发颜色偏黄光，该杂质相的出现难以实现目标产物绿色光激励荧光粉。因此，选取适宜且廉价易得的助熔剂，以避免β-Sr₂SiO₄合成过程中高温相α-Sr₂SiO₄的生成显得相当重要。目前，常用的助熔剂有氯化铵，氟化铵以及硼酸。氟化铵与硼酸有毒，对人体伤害大，不利于大规模生产。

发明内容

本发明的目的是使用助熔剂法合成一种新型绿色光激励荧光粉，其化学稳定性和热稳定性高，光激励发光强度高和存储容量大；在紫外灯辐照15min后，用近红外光源(980nm)激发可实现绿光发射；该荧光粉为固溶体可以用以下通式表示：β-Sr_2-x-ySiO₄: xEu²⁺,yTm³⁺（0.003≤x≤0.004，0.0003≤y≤0.004），产物的平均颗粒为15-20微米，其主相结构属于单斜晶系。

本发明另一目的在于提供所述绿色光激励荧光粉的制备方法，具体步骤包括如下：

（1）将SrCO₃、SiO₂、Eu₂O₃、Tm₂O₃按照最终制得的荧光粉通式配比混合后得到混合料，在混合料中加入助熔剂NHCl₄然后加入酒精研磨0.5h以上使其混合均匀；

（2）将上述混合均匀的原料在温度为1200℃～1300℃的还原气氛下烧结3～5h，并在此还原气氛下冷却至室温，研磨后即得到光激励荧光粉β-Sr₂SiO₄: Eu²⁺, Tm³⁺。

所述掺杂稀土元素Eu与荧光粉β-Sr₂SiO₄: Eu²⁺,Tm³⁺的摩尔比为0.3:100~0.4:100。