一种锆磷酸盐基发光材料、制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种锆磷酸盐基发光材料、制备方法及其应用。发光材料的化学式为M7-7xEu7xZr(PO4)6，其中，M为Sr2+和Ba2+的一种；x为Eu3+的掺杂量，0≤x≤0.5；发光材料采用高温固相法或化学溶液法制备。本发明专利技术提供的发光材料既可用作以真空紫外光VUV和紫外光为激发源的荧光材料，也可用作于发光二极管、显示材料、三基色荧光灯和场发射显示器中。发光材料的发光强度可调、制备工艺简单、操作安全简便、原料价廉易得，适于规模化生产，反应过程基本没有工业三废，属于绿色环保、低能耗、高效益产业。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种锆磷酸盐基发光材料、制备方法及其应用，特别涉及一种掺杂碱金属离子的锆磷酸盐基发光材料，属于荧光材料

技术介绍
科学技术的快速发展极大的推动了荧光材料在各个领域的应用照明领域的传统荧光灯用三基色荧光材料及白光LED ;显示与显像领域阴极射线管、等离子平板电视及LED 大屏幕显示；核医学领域计算机CT、SPECT、PET成像，发光材料不断展现出其独特优势。国务院发布《国家中长期科学技术发展规划纲要(2020)》，其中将大尺寸平板显示器作为优先发展的课题，而无机发光材料成为实现这一技术的关键。目前商用的各种无机发光材料不同程度的存在发光效率低，色纯度差，化学稳定行差等缺点。因此，开发具有应用前景的发光材料并不断提高其性能意义重大。伴随新材料体系的开发，研究者已经注意到P04，ZrO2和Zr(PO4)6集团复合离子发光中心，能够有效吸收紫外光及真空紫外光，并将能量有效传递给稀土离子。如 YP04:Eu3+在真空紫外激发下产生高效红光发射，可用于等离子体平板显示红色荧光材料； CaZr (PO4) 2: Tb3+在172nm激发下发射峰位于543nm，可用于PDP绿色荧光材料。对于锆磷酸盐所具有的优异的真空紫外发光性质开始广泛关注。各国的研究者在关注锆磷酸盐的快离子导体性质以外主要展开了针对锆磷酸盐发光性质的研究。开发多功能化得材料是未来材料发展的必然趋势，很多材料都不仅仅在一个领域得到应用，如NaZr (PO4)3是一种很好的快离子导体材料，同时经过稀土离子掺杂，该材料也是一种具有应用潜力的真空紫外激发发光材料。因此，开发原料成本低，制备方法简单，集多种功能于一身，发光光谱在一定范围内可调控的新型优异发光材料体系，对提高我国自主知识产权水平，创造巨大经济效益有重大现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种发光强度可调，制备工艺简单、且绿色环保的锆磷酸盐基发光材料及其制备方法和应用，为本领域增添一类新品种，推动无机发光材料的广泛应用。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案提供一种锆磷酸盐基发光材料，它的化学式为爲-7xEu7xZr (PO4) 6，其中，#为二价碱土金属离子锶离子Sr2+或钡离子Ba2+中的一种沐是三价铕离子Eu3+的掺杂量，O彡X彡O. 5。一种锆磷酸盐基发光材料的制备方法，采用高温固相法，包括如下步骤(O按化学SM7_7xEu7xZr(PO4)6中对应元素的化学计量比称取原料，所述原料为含碱金属离子M的化合物，M为二价碱土金属离子锶离子Sr2+或钡离子Ba2+中的一种，含铕离子 Eu3+的化合物，二氧化锆和含有磷离子P5+的化合物，O < X^O. 5，研磨并混合均匀，得到混合物；(2)将混合物置于氧化铝坩埚中，在马弗炉中进行合成，烧结温度是在900 1500°C， 保温时间大于5小时,冷却后得到一种错磷酸盐基发光材料。—种锆磷酸盐基发光材料的制备方法，采用化学溶液法，包括如下步骤(1)将按通SM7_7xEu7xZr(P04)6中对应元素的化学计量比称取含铕离子Eu3+的化合物溶解于稀硝酸溶液或蒸馏水中，再加入适量化学计量比的络合剂络合铕离子Eu3+ ;铕离子Eu3+ 与络合剂的摩尔比为1:1 ;所述的络合剂为柠檬酸或乙二胺四乙酸；(2)按通式M7_7xEu7xZr(PO4)6中对应元素化学计量比称取八水合二氯氧锆，溶于水溶液得到透明溶液，再加入适量化学计量比的络合剂络合锆离子；锆离子与络合剂的摩尔比为 1:2 ;所述的络合剂为柠檬酸或乙二胺四乙酸；(3)将按通SM7_7xEu7xZr(P04)6中对应元素的化学计量比称取含碱金属离子M的化合物溶解于水或稀硝酸得到透明溶液#为二价碱土金属离子锶离子Sr2+或钡离子Ba2+中的一种；(4)混合步骤(I)、(2 )和(3 )得到的溶液，搅拌混合均匀；(5)加入通式M7_7xEu7xZr(PO4)6中对应元素的化学计量比的含磷离子P5+化合物于步骤 ④得到的混合溶液中，搅拌形成溶液；(6)将步骤(5)所得到的溶液烘干形成凝胶，再加热得到气凝胶，将得到的气凝胶进行研磨，得到前躯体粉末；(7)将步骤(6)得到的前躯体粉末置于氧化铝坩埚中，在马弗炉中进行合成，先将温度升至200 500°C，保温大于2小时；继续升温至800 1100°C，保温大于2小时；最后升温至1200 1400°C，保温大于3小时；冷却后得到一种锆磷酸盐基发光材料。所述的含碱金属离子#的化合物为#的氧化物、#的碳酸盐、#的硝酸盐的一种，或一种以上的组合。所述的含铕离子Eu3+的化合物为氧化铕、硝酸铕中的一种，或它们的组合。所述的含磷的化合物为磷酸二氢铵或磷酸氢二铵中的一种，或它们的组合。所述的发光材料用作以真空紫外光VUV和紫外光为激发源的荧光材料。所述的发光材料用作发光二极管、显示材料、三基色荧光灯或场发射显示器中。测量结果显示，本专利技术提供的锆磷酸盐基发光材料的特点为当通式 M7_7xEu7xZr (PO4)6中，Z=O时，Sr7Zr (PO4) 6是很好的自激活发光材料，发光为宽带发射，发光峰位在470 nm左右，在真空紫外区域和紫外区域有很好的吸收，可以用于真空紫外或紫外激发发光；Ba7Zr (PO4)6发光峰位于500 nm左右，在真空紫外或紫外区域有很好的吸收，可以用于真空紫外或紫外激发发光；当通式M7_7xEu7xZr (PO4) 6 中0〈x彡O. 5时，随着Eu3+浓度增大，发光最强峰位均位于613nm，发光强度高，可以应用为很好的橙光材料。因此本专利技术所述的锆磷酸盐基发光材料可应用于发光二极管、显示材料、三基色荧光灯和场发射显示器中。本专利技术所述锆磷酸盐发光材料的发光机理主要分为以下两种I.当通式M7_7xEu7xZr (PO4) 6中x=0时，Sr7Zr (PO4) 6的发光是一种自陷激子发光材料，是以PO4和ZrPO4作为发光中心，在150nm具有宽带吸收，室温条件下发射峰位在470nm左右的蓝光。2.当通式 M7_7xEu7xZr (PO4) 6 中 0〈x 彡 O. 5 时，M7_7xEu7xZr (PO4) 6 是 Eu3+ 掺杂得到的5发光材料，发光中心由PO4和Zr(PO4)6向Eu3+离子能量传递，同时Eu3+离子本征的电子能级也吸收特定波长的光。所以该类材料的激发谱包含基质材料发光基团的宽带吸收和Eu3+的 f-f特征吸收。发光最强峰位均位于613nm，发光强度高，可以应用为很好的橙光材料。与现有技术相比，本专利技术的锆磷酸盐基发光材料具有以下优点I、基质材料Sr7Zr(PO4)6是很好的自激活发光材料，为宽带发射发光峰位在 470-500nm，在真空紫外区域和紫外区域有很好的吸收，可以用于真空紫外或紫外激发发光。2>Eu3+掺杂的M7_7xEu7xZr (PO4) 6发光最强峰位均位于613nm,发光强度高,可以应用为很好的橙光材料。3、本专利技术的锆磷酸盐基发光材料发光强度可调、制备工艺简单、操作安全可靠、原料价廉易得，适于规模化生产，反应过程无工艺三废产生，属于绿色环保、低能耗、高效益产业。附图说明图I为本专利技术实施例I制得的Sr7Zr(PO4)6样品的X射线粉末衍射图谱与标准卡片PDF # 29-本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄彦林，徐传艳，李亚东，韦之豪，袁蓓玲，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：