一种基于重质碳酸钙的新型三基色荧光粉及其制备方法技术

一种基于重质碳酸钙的新型三基色荧光粉，由红色、绿色和蓝色稀土荧光粉组成，其中红色稀土荧光粉中掺杂元素铕为基质碳酸钙的1

【技术实现步骤摘要】
一种基于重质碳酸钙的新型三基色荧光粉及其制备方法


[0001]本专利技术属于长余辉发光材料
，具体涉及基于重质碳酸钙的新型三基色荧光粉及其制备方法，其制备方法是等离子氛围烧结技术，表面包覆层为无机物。

技术介绍

[0002]长余辉材料，也叫蓄光材料，能够在外场力作用停止后持续发光几分钟到几小时，是一种具有延迟发光效应的光致发光材料。长余辉发光材料一般由基质和激活剂两部分组成，其中基质对其性能起着重要影响，是长余辉材料的主要成分，而激活剂作为掺杂元素主要是形成发光中心和陷阱中心。按照基质种类，长余辉发光材料从最初的第一代硫化物，发展到今天逐渐形成了几个大的体系：(1)硫化物体系；(2)铝酸盐体系；(3)硅酸盐体系。最早被发现的长余辉材料是硫化钡，后来一系列的硫化物如硫化锌等相继作为长余辉材料用于荧光粉末。稀土激活的硫化物体系的显著特点是发光颜色从蓝到红的多样性,这是目前其它长余辉材料无法比拟的。但由于硫化物体系长余辉发光材料的发光性质不稳定,余辉时间短，因此稀土激活的碱土铝酸盐、硅酸盐是近年来研究最多应用最广的长余辉材料。当前国内市场上常见的长余辉荧光涂料的粉末多使用铝酸盐或者硅酸盐体系的化合物，以江西广源集团为代表的一批企业拥有较为完整的研究团队和长期的研发经验。但是基于铝酸盐和硅酸盐的长余辉材料面临两个问题：一、该类体系发光颜色集中在蓝绿波段(主要440～520nm范围内)，相对应的红色和近红外的长余辉发光材料的研究还不够成熟，具体表现为材料种类少、性能差。二、该类体系长余辉材料发光效率高，余辉时间长，但其遇水不稳定，原料纯度要求高，生产成本高。
[0003]碳酸钙具有价格低廉、化学性质稳定、粒径和形貌易控等优点，自然界碳酸钙一般有方解石型，球霰石型和文石型三种晶型，晶型不同致使掺杂离子所取代的位置不同，从而发光性能也会有很大差异，这些特性为开发以碳酸钙为基质的新型三基色荧光粉发光材料提供了很大的应用空间。
[0004]荧光粉受自身和外界环境影响，都特别容易团聚且物理化学性能不稳定。为了有效地改善和提高荧光粉的物理性能和发光性能，则通过对荧光粉表面进行包覆改性，从而使改性荧光粉得到越来越广泛的应用。荧光粉的表面改性方法，即通过物理或化学方法在荧光粉表面包覆一层无机物或有机物。常用的无机物改性剂有氧化物、氮化物及磷酸盐等，例如SiO2、TiO2。有机物改性剂则有金属醇盐和有机高分子等。荧光粉颗粒经表面包覆膜材料后，一方面将其与外界环境隔离，改善了荧光粉颗粒表面结构，有效地降低了荧光粉表面缺陷，材料的发光性能得到了提高。另一方面表面包覆还能有效地控制荧光粉的表面状态、表面电荷等物理性能，提高荧光粉的稳定性和分散性。碳酸钙粉末在高温烧结荧光粉时易分解为氧化钙并在空气中潮解，这会改变发光中心的晶体场环境从而改变电子跃迁机制。同时碳酸钙或者分解后的氧化钙表面的羟基容易成为非辐射复合中心，削弱粉末的荧光效率。但有机包覆层往往只能用于室内温湿环境，在室外容易吸收紫外线老化从而影响使用寿命。所以开发碳酸钙粉体的无机包覆技术将有助于拓展碳酸钙荧光粉体的应用场景，比
如户外交通道路标线、安全指示牌等。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供一种基于重质碳酸钙的新型三基色荧光粉的制备方法，碳酸钙具有价格低廉、化学性质稳定，并且粒径和形貌容易控制等特点，其作为荧光材料的基质能够降低稀土元素的使用量，进而降低成本，所制备的荧光材料的荧光性能好，具有热稳定性，制备方法简单能够实现工业化。
[0006]为了解决上述技术问题本专利技术提供如下的技术方案：
[0007]一种基于重质碳酸钙的新型三基色荧光粉，由红色、绿色和蓝色稀土荧光粉组成，其中红色稀土荧光粉中掺杂元素铕为基质碳酸钙的1
‑
10％摩尔质量，绿色稀土荧光粉中掺杂元素铽为基质碳酸钙的1
‑
10％摩尔质量，蓝色稀土荧光粉中掺杂元素铈为基质碳酸钙的1
‑
10％摩尔质量。
[0008]一种基于重质碳酸钙的新型三基色荧光粉的制备方法，制备时掺入含有铕元素、铽元素、铈元素的化合物分别为三氧化二铕、三氧化二铽、三氧化二铈，Bi
3+
、Mn
2+
作为敏化剂，K
+
或者Li
+
提供电荷，K2CO3或者Li2CO3为助熔剂和电荷补偿剂。
[0009]进一步，荧光粉体粉末密度：3
‑
4g/cm3，粒度分布：1
‑
100um，激发波长：200
‑
450nm，发光波长：400
‑
1000nm范围内，发光时间：8小时以上，耐受温度：400℃以上。
[0010]以氧化铝、氧化硅这种无机物包覆在制备出的稀土荧光粉的表面。
[0011]利用真空等离子氛围固相烧结碳酸钙粉末，使用射频电源在低压环境中激发工作气体比如氩气、二氧化碳气体等，产生等离子体氛围来活化粉体表面。
[0012]低温固相烧结碳酸钙粉末，经过等离子体氛围活化粉体表面，其烧结温度<600℃。
[0013]利用真空等离子氛围低温固相烧结碳酸钙粉末，使用射频电源在低压环境中激发工作气体，产生等离子体氛围来活化粉体表面，等离子激发频率：10
‑
20MHZ，真空度＜1
×
10
‑3Pa。
[0014]本专利技术的有益效果为：制备方法简单易行，能有效提升碳酸钙荧光粉的成品率，保护碳酸钙粉末基体不受损伤，可实现工业化，引入等离子体作为烧结氛围简化了后处理过程，环保高效，在规模化生产中拥有巨大的优势。
[0015]本专利技术所制备的三基色长余辉荧光粉体可和有机透明涂料结合，用于建筑墙体，路面等设施的涂布，用于夜间照明灯场景。
附图说明
[0016]图1为荧光粉等离子氛围烧结的制备流程图。
[0017]图2为等离子放电烧结设备示意图，其中，1为保护气等离子体，2为射频电源，3为掺杂碳酸钙粉末，4为真空泵，5为加热器。
[0018]图3为脉冲电流通过粉末使其离子化的过程，其中，1为等离子体轰击颗粒表面，2为碳酸钙颗粒，3为加热基底，4为热区。
[0019]图4为无机物表面包覆二氧化钛的制备流程。
具体实施方式
[0020]为使本专利技术的技术方案和优点更加清楚，下面将结合产品附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述。此处描述的实施例仅为本专利技术一部分实施例，基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术专利保护的范围。
[0021]参照图1～图4，一种基于重质碳酸钙的新型三基色荧光粉，由红色、绿色和蓝色稀土荧光粉组成，其中红色稀土荧光粉中掺杂元素铕为基质碳酸钙的1
‑
10％摩尔质量，绿色稀土荧光粉中掺杂元素铽为基质碳酸钙的1
‑
10％摩尔质量，蓝色稀土荧光粉中掺杂元素铈为基质碳酸钙的1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于重质碳酸钙的新型三基色荧光粉，其特征在于，由红色、绿色和蓝色稀土荧光粉组成，其中红色稀土荧光粉中掺杂元素铕为基质碳酸钙的1
‑
10％摩尔质量，绿色稀土荧光粉中掺杂元素铽为基质碳酸钙的1
‑
10％摩尔质量，蓝色稀土荧光粉中掺杂元素铈为基质碳酸钙的1
‑
10％摩尔质量。2.一种如权利要求1所述的基于重质碳酸钙的新型三基色荧光粉的制备方法，其特征在于，制备时掺入含有铕元素、铽元素、铈元素的化合物分别为三氧化二铕、三氧化二铽、三氧化二铈，Bi
3+
、Mn
2+
作为敏化剂，K
+
或者Li
+
提供电荷，K2CO3或者Li2CO3为助熔剂和电荷补偿剂。3.根据权利要求2所述的的基于重质碳酸钙的新型三基色荧光粉的制备方法，其特征在于，荧光粉体粉末密度：3
‑
4g/cm3，粒度分布：1
‑
100um，激发波长：200
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕斌，张德浩，鄢波，陈新航，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：