一种共掺铈、铁铝酸锂的转光荧光粉及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种共掺铈Ｃｅ、铁Ｆｅ的铝酸锂的转光荧光粉及其制备方法，该转光粉能有效地将紫外光转成红光和近红外光，可用于农用转光、人工植物照明荧光灯具、电视机遥控器、夜视装置及医疗等。该荧光粉以普通铝酸锂为基质，以Ｆｅ↑［３＋］为激活剂，以稀土离子Ｃｅ↑［３＋］为敏化剂；将Ｆｅ↑［３＋］和Ｃｅ↑［３＋］作为掺杂剂，通过硝酸溶解、混合并高温反应制备出所需转光荧光粉体，其化学组成式为ＬｉＡｌＯ↓［２］∶ｘＦｅ，ｙＣｅ，其中ｘ和ｙ为Ｆｅ、Ｃｅ离子与ＬｉＡｌＯ↓［２］分子的摩尔比，ｘ和ｙ的允许值范围均为０．１～５％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种共掺铈、铁铝酸锂的转光荧光粉及其制备方法。该发光荧光粉可以掺入到薄膜中提高转光效率，用于各种农用设施，也可用做灯粉制作荧光灯用于医疗等领域。
技术介绍
研究表明，增加对农作物红光和蓝光的照射强度，可以促使农作物生长和增产，植物生长荧光灯便是因此而发展起来的农用科学技术，它在农作物室温育苗方面十分有用。另一方面，怎样将阳光中的绿光和紫外光转换成红光和蓝光，是充分利用太阳能发展高效生态农业的重要科技问题。光致发光材料具有光转换功能，大量研究表明，将光致发光材料作为助剂掺入塑料中吹成的农膜能够有效地将日光中的绿光或紫外光，转换成红光和蓝光。应用于塑料农膜中的光致发光材料称为转光剂，添加了转光剂的塑料农膜称为转光膜。农田实验表明，用转光膜栽培的作物根系发达、茎叶茂盛，并能增产增收和提高农产品的品质。早在1976年，日本农业用光线选择利用技术研究协会就曾报道过掺蓝色荧光、红色荧光助剂的聚氯乙烯薄膜。1979年，报道了使用若丹明6G制成将黄绿光转换成红橙光的薄膜。1982年，日本山添胜彦等人将稀土荧光化合物添加到聚苯乙烯里制成发光聚合物。1987年，Tanaka等人将香豆素类及苯并哇类荧光增白剂掺入PVC树脂中制成蓝光膜10].1985年，俄罗斯Golodkova.L.N等人将稀土荧光化合物加入到PVC、PE等树脂中制成温室薄膜。-->我国在这方面的研究始于二十世纪八十年代末，回顾十多年来转光农膜的开发进程，可知国内对转光剂、转光农膜的研究十分活跃；其大棚试验规模不断扩大，作物品种不断增多，从人参栽培，水稻育秧，蔬菜瓜果种植到花卉栽培都在试验，并且均已取得了可喜的效果。转光剂、转光母料和转光农膜的商品化生产及其市场竞争正在逐步形成。在各类农用转光膜中，转光剂是核心。成为当前发光材料的研究热点之一。相关专利也不断涌现。如专利“多核稀土转光粉、其制备方法及其应用”(公开号CN1338500)公布了将紫外光转换成红光的多核稀土转光粉及其制备方法。又如专利“纳米仿生态稀土转光剂及纳米仿生态稀土转光农膜及其制备方法”(公开号CN1648172)，该专利公开了一种稀土包膜转光材料制备工艺，以无机微粒为基核，以稀土凝胶即纳米稀土粒子为包膜层，采用化学沉积的方法在无机微粒表面包覆一层纳米厚度的稀土转光材料。以单掺铁的铝酸锂的转光荧光粉的专利已有涉及[如JP11263971、JP8293285、CN1448463、JP7268318]。此物质能用于制备特殊荧光照明设备荧光粉。掺铁的铝酸锂作为荧光粉也可以将紫外光转换成红光，用作太阳能紫外转光剂，使得植物对太阳光的利用率加强。遗憾的是，掺铁的铝酸锂转光效率却不十分理想。如何提高这类材料的转光效率，成为这类材料研究的核心问题之一。为了能使转光效率提高，我们创造性地进行了一系列稀土离子敏化的实验研究，试图提高该类材料的转光效率。通过系统的分析和测试，发现了铈对铁离子的紫外敏化效应。铈、铁离子共掺的铝酸锂转光效率相对单掺铁的铝酸锂的转光效率可以提高一倍多。从而使得铈、铁离子共掺的铝酸锂荧光粉成为更有效的太阳能紫外转光剂，加强植物对太阳光的利用率；作为一种高效荧光粉，也可作为荧光灯的灯粉用于植物照明或医疗等。-->对于偏铝酸锂粉料合成有很多方法、通常有固相合成法、溶胶一凝胶法、共沉淀法等。后两者的制备过程复杂，成本贵，且反应周期较长，另外反应后存在副产物。考虑到该材料应用领域的独特性及生产的批量化、安全性，这些方法就不太适合。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种共掺铈、铁铝酸锂的转光荧光粉及其制备方法。本专利技术的目的是通过如下途径实现的：一种共掺铈、铁铝酸锂的转光荧光粉，该转光荧光粉的化学组成式为LiAlO2:xFe，yCe，其中x和y分别为掺杂的铁Fe离子、铈Ce离子与LiAlO2分子的摩尔比，x和y的允许值范围皆为0.1％～5％。该转光荧光粉的发射波长范围为630～850nm。一种共掺铈、铁铝酸锂的转光荧光粉的制备方法，根据如下步骤制备：A.按所述转光荧光粉化学组成式的比例称取九水硝酸铝Al(NO3)3·9H2O、碳酸锂Li2CO3、六水氯化铁FeCl3·6H2O氧化铈CeO2；B.使用硝酸溶解的方法将上述原料以及助熔剂硼酸H3BO3混合均匀后，澄清；C.将澄清的溶液蒸发，成为固体，然后在400～500℃的马沸炉中将其分解至氧化物；D.取出氧化物研磨约1小时，最后放到马沸炉中在1000～1100℃煅烧10～11个小时后自然冷却至室温得成品。所述硼酸的含量以与LiAlO2分子的摩尔比计，其值小于5％。本专利技术与现有的技术相比有以下优点：(1)该专利技术制备的转光荧光粉与相对应的单掺铁的荧光粉相比。同等强度紫外光源激发下发光强度显著提高，更能有效的吸收太阳光中的紫外光并转换为红光和近红外光；-->(2)该专利技术的制备的转光荧光粉的发射波长在630-850nm，可用于人工植物照明荧光灯具、电视机遥控器、夜视装置及医疗应用等；(3)基质在高温下具有良好的化学、热稳定性和力学稳定性。与其他材料相容性好，尤其是有极好的耐辐照特性；(4)目前现有的农用大棚普遍使用薄膜，该转光材料能掺入塑料薄膜中，有利于该转光荧光粉的推广。作为固相合成法也有其不利的一面，如时间周期长，需要研磨，耗时耗能，我们通过一种用硝酸溶解反应物，使之能充分混合反应的制备方法，大大提高了制备效率。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明：图1为实施例1制备掺杂铈离子的浓度为2％、铁的浓度为1％的转光荧光粉的发射光谱图；图2为实施例2制备掺杂铈离子的浓度为5％、铁的浓度为1％的转光荧光粉的发射光谱图；图3为实施例3制备掺杂铈离子的浓度为2％、铁离子的浓度为5％的转光荧光粉的发射光谱图；图4为实施例4制备掺杂铈离子的浓度为0.5％、铁离子的浓度为1.5％的转光荧光粉的发射光谱图。具体实施方式本专利技术所公布的转光荧光粉的化学组成式为LiAlO2:xFe，yCe，其中x和y分别为铁Fe离子、铈Ce离子与LiAlO2分子的摩尔比，x和y的允许值范围皆为0.1～5％。该转光荧光粉的发射波长范围为630～850nm。。该转光荧光粉的具体制备方法参照下面四个实施例：-->实施例一：按照样品的化学式LiAlO2：1％Fe2％Ce，分别称取Li2CO3 2.218g、Al(NO3)3·9H2O22.508g、FeCl3·6H2O 0.162g、CeO2 0.207g、H3BO3 0.015g，用酸溶解的方法将上述原料混合均匀后，将其蒸发至固体，然后在400～500℃的马沸炉中将其分解至氧化物；取出氧化物研磨约1小时，最后放到马沸炉中在1000℃煅烧9小时，自然冷却至室温，获得转光荧光粉。图1是是本实施例制备的LiAlO2：1％Fe2％Ce转光荧光粉发射光谱，图中的实线为掺铈的浓度为2％、铁的浓度为1％，作为比较，虚线给出的是掺铈的浓度为0％、铁的浓度为1％。如图1所示，本实施例制备的转光荧光粉的发光强度是没有掺铈离子的样品的1.8倍，这种荧光粉更能有效的将紫外光转换成植物可吸收的红光和近红外光，其中心波长为742nm。实施例2：按照样品的化学式LiAlO2：1％Fe5％Ce，分别称取Li2CO3 1.109g、Al(NO3)3·9本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种共掺铈、铁铝酸锂的转光荧光粉，其特征在于该转光荧光粉的化学组成式为ＬｉＡｌＯ↓［２］：ｘＦｅ，ｙＣｅ，其中ｘ和ｙ分别为掺杂的铁Ｆｅ离子、铈Ｃｅ离子与ＬｉＡｌＯ↓［２］分子的摩尔比，ｘ和ｙ的允许值范围皆为０．１％～５％。

【技术特征摘要】
1.一种共掺铈、铁铝酸锂的转光荧光粉，其特征在于该转光荧光粉的化学组成式为LiAlO2:xFe，yCe，其中x和y分别为掺杂的铁Fe离子、铈Ce离子与LiAlO2分子的摩尔比，x和y的允许值范围皆为0.1％～5％。2.如权利要求1所述的共掺铈、铁铝酸锂的转光荧光粉，其特征在于该转光荧光粉的发射波长的范围为630～850nm。3.一种共掺铈、铁铝酸锂的转光荧光粉的制备方法，其特征在于：共掺铈、铁铝酸锂的转光荧光粉根据如下步骤制备：A.按权利要求1所述转光荧光粉化学组成式的比例称取九水硝酸铝Al(...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖思国，强人峰，丁建文，阳效良，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：43[中国|湖南]