[发明专利]一种绿色发光材料多硼酸铽铅的制备和性能及用途

说明书

本发明涉及一种稀土发光材料多硼酸铽铅及其制备方法和应用，其特征在于：分子式为PbTbB₇O₁₃，该化合物属于单斜晶系，非心空间群为P2₁，单胞参数为a=7.7676(8)Å，b=9.0824(10)Å，c=13.2535(14)Å。该化合物包含BO₃平面三角形，BO₄四面体，并通过共用顶点氧原子的方式相互连接，形成复杂的二维阴离子骨架网络结构，记为[B₇O₁₃]⁵⁻_∞。Pb²⁺与Tb³⁺阳离子分布于[B₇O₁₃]⁵⁻_∞阴离子层中与层间并通过离子键作用与其相连，起到平衡电荷以及支撑骨架。在近紫外光激发下，材料PbTbB₇O₁₃可以发射出明亮的绿色荧光，可作为绿色荧光粉用于荧光发光材料技术领域。材料PbTbB₇O₁₃的激发光谱覆盖了330−380 nm较宽的波段，表明了该材料可以有效地被近紫外光激发，适合作为荧光粉用于近紫外LED照明器件中。

技术领域

本发明属于稀土发光材料技术领域，具体涉及一种光致绿色发光晶体材料多硼酸铽铅的制备和性能及其应用。

背景技术

生态文明建设是“十三五”规划的重要内容，我国提出将于2030年左右使二氧化碳排放达到峰值并争取尽早实现，2030年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降60%－65%。为达到这一目标，需要全社会各行各业都以节能减排为首要发展目标之一，据统计，全国照明用电量占总用电量的7%−8%，因此，照明节能是实现国家资源节能的有效途径。开发并应用高光效的光源是“绿色照明”、节能用电的有效手段。白光LED是一种继白炽灯、荧光灯、高强度放电灯之后的又一照明光源，被誉为第四代固态照明光源。所谓白光LED即白光发光二极管，它的发光核心是固体半导体芯片，利用芯片发出的光激发荧光粉发光，将来很有可能取代白炽灯和荧光灯，达到节能和绿色照明的目的。开发高效实用的荧光粉迫在眉睫，人们在无机硼酸盐、磷酸盐、钼酸盐、钨酸盐等体系中不断探索研究，一大批的稀土离子激活硼酸盐材料被报道。其中，稀土硼酸盐由于合成方法简单、性能稳定、价格低廉、紫外投射率高、种类繁多、抗光学损伤性能好，且易被各种紫外光、近紫外光以及可见光激发，并可通过硼酸根离子吸收能量传递给稀土离子，是很有实用价值的发光材料。

我国稀土资源储量丰富，据报道，我国已探明稀土资源量占全世界己探明总储量的30%以上。目前我国稀土资源利用的特点是：出口原料和粗产品，进口成品及精制品。所以，从国家能源战略眼光看，开发高附加值稀土发光材料，不但可以为LED照明领域提供实用新材料，更可以充分开发利用我国宝贵的稀土资源，推动我国经济与科技的发展，以及发展模式向高科技行业转移。我们在Pb−Tb−B−O体系中发现了一例的四元化合物多硼酸铽铅PbTbB₇O₁₃，并研究了它的单晶生长方法、晶体结构、荧光性能。关于该化合物的相关工作，至今未见报道。

发明内容

本发明的目的：（1）提供一种新化合物多硼酸铽铅，该化合物由以下分子式为PbTbB₇O₁₃；（2）提供化合物PbTbB₇O₁₃的单晶体制备方法；（3）提供化合物PbTbB₇O₁₃的粉体的制备方法；（3）提供化合物PbTbB₇O₁₃的晶体结构；（4）提供化合物PbTbB₇O₁₃的荧光性能和用途。