一种钼酸盐荧光粉的低温合成方法技术

本发明专利技术公开了一种钼酸盐荧光粉的低温合成方法，采用高温固相法，按照化学计量比准确称量SrCO3、H2MoO4、Eu2O3作为起始原料，并选择性地加入一定量的NH4F、NaF、H3BO3、BaF2、NH4Cl、Li2CO3、Na2CO3、K2CO3，在马弗炉中进行煅烧，得到钼酸盐荧光粉，通过对物相分析、发光性质研究及能量传递机理、助熔剂的降温作用及对发光性能的影响、电荷补偿剂对荧光粉发光性能的影响以及色坐标进行具体分析，得到最优化的物质配比和制备条件，该方法降低了能耗，提高了产品的发光性能。

【技术实现步骤摘要】
一种钼酸盐荧光粉的低温合成方法
本专利技术涉及荧光材料制备方法
，尤其涉及一种钼酸盐荧光粉的低温合成方法。
技术介绍
荧光粉(俗称夜光粉)，通常分为光致储能夜光粉和带有放射性的夜光粉两类。光致储能夜光粉是荧光粉在受到自然光、日光灯光、紫外光等照射后，把光能储存起来，在停止光照射后，再缓慢地以荧光的方式释放出来，所以在夜间或者黑暗处，仍能看到发光，持续时间长达几小时至十几小时。目前，最主要的无机材料的红发光都是通过Eu3+激活实现的，W-LED使用的商业红色荧光粉主要是Y2O2S:Eu3,该红色荧光粉为硫化物，制备方法比较复杂，硫的挥发也会造成污染，器件的发光效率比较低。因此开发一种发光性能稳定、可以有效地被紫外光、近紫外光、蓝光LED芯片有效激发的红色荧光粉，已成为目前国内外研究的热点。在Eu3+激活的红色荧光粉中，钼酸盐做为基质材料的荧光粉具有诸多优异性能。但是现有的钼酸盐荧光粉的合成方法，合成的温度较高，合成温度在700℃以上，有的甚至达到900℃，为了降低成本，提高发光性能，本专利技术提供了一种钼酸盐荧光粉的低温合成方法。
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种钼酸盐荧光粉的低温合成方法。本专利技术的技术方案如下：一种钼酸盐荧光粉的低温合成方法，包括以下步骤：采用高温固相法，按照化学计量比准确称量SrCO3、H2MoO4、Eu2O3作为起始原料，加入少量无水乙醇，再用去离子水洗净的玛瑙研钵中研磨35-45min使原料充分混合均匀，将研磨均匀的药品转移到坩埚并置于马弗炉中进行煅烧，待样品随炉冷却至室温后，再次在玛瑙研钵中研磨均匀，即可。优选的，所述的起始原料还包括以下原料中的任意一种和多种的混合物：NH4F、NaF、H3BO3、BaF2、NH4Cl、Li2CO3、Na2CO3、K2CO3。以下对不同制备条件下制备的荧光粉进行分析，从而对该合成方法进行优化。主要的分析方法为：采用XRD-7000型多晶粉末X射线衍射仪对样品的物相进行测试分析，光管类型为CuKα靶，管电压60kV，管电流80mA，扫描范围：2θ=10~80º，扫描速度：10º/min。样品的激发光谱和发射光谱测试采用RF-5301PC岛津荧光光谱仪，激发源为150W氙灯，测量范围：220~750nm。一、物相分析Sr1-xMoO4:xEu3+（x=0.03、0.05、0.07、0.10、0.15、0.20、0.30、0.35）部分样品的XRD图谱如图1所示。由图1可见，Eu3+进入基质晶格取代Sr2+离子，并未导致晶体结构发生明显变化，样品所有衍射峰的位置均与SrMoO4标准卡片JCPDS08-0482良好匹配，不存在第二相，可见，生成了物相良好的纯相SrMoO4。通过JCPDS08-0482数据可以看出，SrMoO4属于单一四方晶系白钨矿结构，晶胞参数为:a=0.5394nm，c=1.202nm，α=β=γ=90°，空间群为I41/a（88）。在SrMoO4中，Sr只存在一个格位，8个O2-与一个Sr2+配位，形成一个畸变的十二面体立方体SrO8，在SrMoO4:Eu3+中，Eu3+取代Sr2+的位置同样连接8个O2-。Mo6+与4个O2-配位形成四面体配位模式，其中Mo原子占据4个O构建的Mo-O四面体中心，形成MoO42-阴离子配位单元。其结构图如图2所示。掺杂浓度较大时，衍射峰整体略向右偏移，这是由于Eu3+的半径（0.109nm）比Sr2+半径（0.191nm）小，Eu3+进入SrMoO4晶格占据了Sr2+的格位，导致Sr1-xMoO4:xEu3+样品的晶胞参数变小，晶面间距减小，根据布拉格方程2dsinθ＝λ，其中，d是晶面间距，θ是布拉格角，λ是X射线的波长（CuKα，λ＝0.154178nm），d减小则θ增大，因此衍射峰略向大角度偏移，这也证明了Eu3+对Sr2+的取代。二、发光性质研究及能量传递机理(1)荧光光谱分析图3为Sr0.9MoO4:0.1Eu3+样品的激发光谱和发射光谱叠加图，监测波长分别为λem=615nm和λem=464nm。由图可见，样品的激发谱由几个尖峰组成，分别位于418nm、430nm、450nm、464nm、472nm和489nm。这些吸收是由于Eu3+离子的f-f跃迁引起的。光谱中主激发峰位于464nm处，归属于Eu3+的7F0→5D2能级跃迁，属窄带蓝光激发。样品的激发图谱表明：样品可被464nm的蓝光有效激发，SrMoO4:Eu3+荧光材料可以很好的与蓝光LED芯片相匹配。其发射谱由一组尖峰组成,属于Eu3+的特征发射谱线。发射峰分别位于535nm、555nm、579nm、590nm、615nm、651nm、701nm处，分别对应于5D1-7F1、5D1-7F2、5D0-7F0、5D0-7F1、5D0-7F2、5D0-7F3、5D0-7F4跃迁。最强发射峰位于615nm处（5D0-7F2），能够呈现出强红光发射，其他跃迁5D1-7F1，5D0-7F0，5D0-7F1，5D0-7F3，5D0-7F4都比较弱，这有利于提高荧光粉的色纯度。根据Judd-Ofelt理论，电偶极跃迁的强度严重依赖于基质晶格的对称性，磁偶极子跃迁是宇称允许的，受基质晶格的影响比较小，例如Dy3+，在SrMoO4中，如果Eu3+在基质晶格中占据反演中心格位，磁偶极跃迁为主导，由于宇称禁阻，电偶极子跃迁非常弱。反之，如果Eu3+在基质晶格中占据非对称中心格位，宇称选择定则可能发生松动，电偶极跃迁则相对较强。Eu3+的5D0-7F1属磁偶极子跃迁，5D0-7F2属于电偶极跃迁，由图4可见，样品的主发射峰位于615nm处，以电偶极子跃迁5D0-7F2为主导，可见，在基质晶格中Eu3+占据非反演中心格位。（2）浓度猝灭机制为了研究不同Eu3+浓度对发光性能的影响，合成了一系列Sr1-xMoO4:xEu3+（摩尔分数x=0.03，0.05，0.07，0.10，0.15，0.20，0.25，0.30，0.35）样品。图4为不同浓度下Sr1-xMoO4:xEu3+的激发光谱，监测波长λem=615nm。图5为不同浓度下Sr1-xMoO4:xEu3+的发射光谱，监测波长λem=464nm。由图可见，随着Eu3+摩尔浓度的增加，样品的发光强度逐渐增强，当浓度为30%时发射峰强度达到最大。随着Eu3+浓度的进一步增加，发射峰强度反而降低，即发生了浓度猝灭效应，使样品的发射强度逐渐减弱。其原因是随着Eu3+浓度的增大，Eu3+之间的距离在逐渐缩小，从而激活剂Eu3+间发生了无辐射能量传递。无辐射能量传递的机理有：多级-多级相互作用、辐射再吸收以及交换作用三种。由于Sr1-xMoO4:xEu3+荧光材料的激发光谱和发射光谱几乎不重叠，因此，其无辐射能量传递的机理不是辐射再吸收；由于该体系中激活剂的跃迁(5D0-7F2)为电偶极子跃迁，交换作用也可以排除；由此判断，该荧光粉的无辐射能量传递机理为多级-多级相互作用。Blasse给出的方程如下：Rc≈(3V/4πxcN)1/3其中：Rc指临界距离;V为晶胞体积；xc是激活剂离子的猝灭浓度；Z为在基质的晶胞中激活离子可占的晶格数目。此公式可粗略计算无辐射能量传递的临界距离。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种钼酸盐荧光粉的低温合成方法，其特征在于，包括以下步骤：采用高温固相法，按照化学计量比准确称量SrCO3、H2MoO4、Eu2O3作为起始原料，加入少量无水乙醇，在用去离子水洗净的玛瑙研钵中研磨35‑45min使原料充分混合均匀，将研磨均匀的药品转移到坩埚并置于马弗炉中进行煅烧，待样品随炉冷却至室温后，再次在玛瑙研钵中研磨均匀，即可。

【技术特征摘要】
1.一种钼酸盐荧光粉的低温合成方法，其特征在于，包括以下步骤：采用高温固相法，按照化学计量比准确称量SrCO3、H2MoO4、Eu2O3作为起始原料，加入少量无水乙醇，在用去离子水洗净的玛瑙研钵中研磨35-45min使原料充分混合均匀，将研磨均匀的药品转移到坩埚并置于马弗炉中进行煅烧，待样品随炉冷却至室温后，再次在玛瑙研钵中研磨均匀，即可。2.如权利要求1所述的钼酸盐荧光粉的低温合成方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：于海辉，梁策，乔润，赵明悦，孔丽，
申请(专利权)人：东北电力大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22