[发明专利]一种在钨酸钇基中共掺杂离子获得白色发光荧光粉的方法

说明书

技术领域

本发明提供一种在钨酸钇基中共掺杂离子获得白色发光荧光粉的方法，它是在红色发光的铕掺杂钨酸钇材料中共掺杂其他元素的方法。该方法可以改变铕掺杂钨酸钇材料的发光颜色，调控其颜色从红光到白光。属于发光材料技术领域。

背景技术

20世纪人类在经济和科技高速发展的同时也出现了环境污染，能源短缺、生态破坏等一系列重大问题。其中，能源问题是人类的当务之急。据统计，在中国，居民照明用电占据了中国发电总量的13％左右。开发节能环保的新型照明用具是人类亟需解决的一大难题。白色发光二极管，由于其效率高，寿命长，响应快，安全，环保等优点，被誉为继白炽灯、荧光灯和高强度气体放电灯后，“第四代照明光源”。其核心在于其中的荧光粉，所以，寻找具有高转换效率、高显色指数并且安全无毒的具有一系列优良性能的新型荧光粉就成为了半导体照明领域的一个研究热点。

钨酸盐是一种自激活材料，即不需要敏化剂或者激活剂的参与就可以发光。在近紫外、X射线及阴极射线激发下，它们即可呈现出高效的发光，本征发光覆盖可见光区域中很宽的波段，且发光光谱稳定，很适合作为荧光粉的基质材料。本课题组已经利用高温固相法制备出单斜相钨酸钇(Y₂WO₆)样品，发现其在近紫外光激发下能够发射黄绿色光，其激发光谱有三个吸收峰，分别在280nm、310nm和340nm，发光来源于W-O之间的电荷转移跃迁，是Y₂WO₆的本征发光。

掺杂是指在基质中引入外来的杂质，在发光领域有着广泛的应用。通过在基底中掺杂不同的元素，相对于未掺杂的纯相材料，我们可以改善发光材料的很多性质，例如，调控材料的发光颜色，提高其发光强度等等。铕元素(Eu)是半导体发光领域常用的一种掺杂元素，在很多基质中作为激活剂的形式存在，在很多的基质中，可以获得新的发射峰。在钨酸钇基质中，铕(Eu)也充当着激活剂的角色，掺杂了铕离子的钨酸钇表现出典型的红色发光，是一种很有前途的红色荧光粉。本发明通过在铕掺杂的样品中，共掺杂入锰离子，锰离子在其中并不发光，作为敏化剂，提高了样品中短波长发射在全体发射中的比例，使样品蓝移，从而使样品从红色发光转换成了白色发光。本发明拓宽了在钨酸钇基中获得白色发光的方法，对于指导新型白色荧光粉的研发有重大意义。

发明内容

1、本发明的目的在于提供一种在钨酸钇基中共掺杂离子获得白色发光荧光粉的方法。这种方法简便，可行，它可以显著改变钨酸钇材料的发光的颜色，获得发射白光的样品。

2、本发明的技术解决方案：将锰离子(Mn⁴⁺)与铕离子(Eu³⁺)共掺杂进入钨酸钇基底中，调控掺铕离子(Eu³⁺)钨酸钇红色荧光粉的发光颜色，获得了白色发光的荧光粉。具体步骤如下：

步骤一：根据符合化学式：Y_2-x-yWO6:xMn⁴⁺yEu³⁺的摩尔比分别称取三氧化钨(WO₃，分析纯，纯度为99.9％)、氧化钇(Y₂O₃，分析纯，纯度为99.9％)、氧化锰(MnO₂，分析纯，纯度97.5％)和氧化铕(Eu₂O₃，分析纯，纯度99.9％)作为原料。

步骤二：将上述称好的原料放入玛瑙研钵中，并滴入1mL酒精帮助研磨，研磨30分钟，保证样品充分均匀混合。

步骤三：将上述均匀混合物倒入10mL的氧化铝坩埚中，并将其放入马弗炉中在空气气氛中加热，加热的温度程序为以大约3℃/min的升温速率从室温加热至1250℃，在此温度下恒温烧结5个小时。

步骤四：在降温至200℃以下后停止马弗炉供电，退火之后，让材料在炉内自然冷却到室温。

步骤五：将煅烧后的取出的样品再次置于玛瑙研钵中，研磨使其成细小粉末状，再把样品放到200目的筛子中进行过筛处理，即可得到不同离子在不同浓度下掺杂钨酸钇的样品。

3、本发明的优点是：通过简单地在掺杂铕离子(Eu³⁺)的钨酸钇基底中共掺杂入锰离子(Mn⁴⁺)，将其发光颜色从红色调控为白色光，使其在照明用荧光粉中获得更广泛的应用。

附图说明

图1：铕掺杂钨酸钇材料的发射光谱示意图。

图2：铕、锰共掺钨酸钇材料的发射光谱示意图。

图3：共掺杂钨酸钇材料的色坐标图。