一种蓝色荧光粉及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种蓝色荧光粉及其制备方法与应用。该蓝色荧光粉结构式为Gd2O3:Bi3+，为单斜相结构，能被激发波长为330～400nm的紫外光激发，发光波长在460～480nm范围内，发出最大发光波长为470nm的蓝光荧光。本发明专利技术通过配制含Gd(NO3)3、Bi(NO3)3和甘氨酸的混合溶液，加热蒸干水分，直至形成凝胶状样品；再于240～500℃下加热自燃，反应10min～2h，得到单斜相结构的Gd2O3:Bi3+。可通过1000～1250℃煅烧，冷却后得到蓝色荧光粉。该蓝色荧光粉激发波段范围与太阳光的紫外波段匹配，发生光谱与植物生长所需的最佳光波段匹配，同时具有发光强度高，粒度均匀，分散性好的特点，能用作一种很好的农用转光剂。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于荧光粉制造领域，涉及到一种荧光粉，尤其是一种蓝色荧光粉及其制备方法与应用。
技术介绍
通过改善叶片的光合作用效率，不仅可以大幅度提高作物的产量，而且还可以减少农业生产过程对环境的污染，并对保证食品安全和保持土地涵养有重要的作用，因此成为二次绿色革命的重要组成部分。利用发光材料研究开发适应植物吸收光谱成分的光转换农膜和LED人工光源的研究十分活跃。由于光合作用的载体叶绿素主要吸收红光和蓝光，对其他颜色光的吸收很少，这些发光材料以发红光和蓝光的材料为主。与有机发光材料相t匕，无机发光材料由于性能稳定，成本低而得到重视。此外，白光LED的应用，也需要能够吸收近紫外光而发出窄波长蓝光的荧光粉。 目前，蓝色荧光粉主要有Mltl (PO4)6Cl2 = Eu2+(M=Ba、Sr、Ca、Mg)，BaMgAl10O17: Eu2+,BaMgAl14O23: Eu2+，Y2SiO5: Ce3+ 和 LaPO4: Tm3+ 等。应用较多的蓝色荧光粉是 BaMgAl10O17: Eu2+，其发光效率高，生产成本低，但存在着热劣化，亮度衰减和色坐标漂移等缺陷。赵晓玲等(中国专利申请 201010560849. 6)提出了新型的荧光粉 AaM1bM2eM3dM4eOf :xEu2+，yRe2+ (其中 A 为 Li、Na、K的一种或几种组合，M1为Ca、Sr、Ba、Mn的一种或几种组合，M2为Mg或Mg和Zn的组合，M3S B、Al、Ga、In的一种或几种组合且至少含有Al，M4为Si、Ge、Sn、Ti、Zr、Hf的一种或几种组合，RE为Y、Sc、Ce、Gd、Tb、Tm、Yb、Lu中的一种或几种组合)，这些荧光粉在制备过程中有些由于需要在还原气氛中高温煅烧，难以制成粒度较小的纳米材料，对农用转光剂的应用也十分不利。现有文献关于Gd2O3 = Bi3+的报道中，采用的制备方法包括是高温固相法、溶胶-凝胶法、溶剂热和燃烧法，由于制备条件不同，所得到的Gd2O3 = Bi3+均为纯立方型晶型或立方相结构。这种晶型或结构的发射波长为400 600nm，发射波长范围很宽，覆盖了从蓝色光到橙色光之间的很宽范围，其最大发射波长在544nm左右，不利于将Gd2O3 = Bi3+作为农用转光剂推广应用。无论从结构、发光性质及应用性能诸方面讲，与单斜型的Gd2O3 = Bi3+都不同。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种蓝色荧光粉。本专利技术的另一目的在于提供所述的蓝色荧光粉的制备方法。本专利技术的再一目的在于提供所述的蓝色荧光粉的应用。本专利技术的目的通过下述技术方案实现一种蓝色荧光粉，结构式为Gd2O3: Bi3+，为单斜相结构；所述的蓝色荧光粉能被激发波长为330 400nm宽范围的紫外光激发，发光波长在460 480nm范围内，发出最大发光波长为470nm的蓝色荧光；所述的激发波长优选为330 380nm ；所述的蓝色荧光粉的制备方法，包括以下步骤(I)配制含Gd (NO3) 3、Bi (NO3) 3和甘氨酸的混合溶液，其中，Gd (NO3) 3和Bi (NO3) 3按摩尔比100:0. 25 3配比，甘氨酸与硝酸根离子按摩尔比3 7 :8配比；加热蒸干水分，直至形成凝胶状样品；(2)将步骤(I)制备的样品240 500°C下加热自燃，反应IOmin 2h，得到单斜相结构的荧光粉前驱体；(3)将单斜相结构的荧光粉前驱体于1000 1250°C煅烧I 5h，自然冷却后得到发光性能优异的蓝色荧光粉；发光性能优异指的是该蓝色荧光粉被激发波长为330 400nm宽范围的紫外光激发，发光波长在460 480nm范围内，发出最大发光波长为470nm的蓝色荧光；步骤(I)中所述的加热蒸发水分的条件优选为于100 120°C干燥箱中进行； 所述的蓝色荧光粉，激发波段范围与太阳光的紫外波段很好匹配，最大发射波长与植物生长所需的最佳光波段很好匹配，同时具有发光强度高，粒度均匀，分散性好的特点，能用作一种很好的农用转光剂。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果(I)本专利技术提供的单斜相的Gd2O3 = Bi3+蓝色荧光粉，稳定性好，纳米粒度均匀，晶相单一，具有很好的分散性。单斜相结构的主要优点就体现在其光谱性质上，其用途也由此引起。这种单斜相结构的荧光粉可以被宽范围的紫外光激发，发光波长与植物光合作用的响应光波长有很好的匹配关系，因此可以成为一种很好的农用转光剂用荧光粉，对促进植物生长有重要的作用。现有的文献中虽然有Gd2O3 = Bi3+发光的报道，但其结构都为立方型结构，发光性质与单斜型Gd2O3 = Bi3+荧光粉明显不同。文献中未见单斜型Gd2O3 = Bi3+荧光粉的制备及其发光性能的研究报道。立方型Gd2O3 = Bi3+荧光粉由于发光范围太宽，激发波长范围不合适，其应用价值不明显。单斜相的Gd2O3: Bi3+与立方相的材料相比，发射光谱显著变窄，最大发射波长位于470nm，与植物光合作用吸收光谱匹配得很好。同时，激发光谱范围宽，可以很好地吸收太阳光对光合作用无效的紫外光并高效地转换为植物可以利用的蓝光。(2)本专利技术提供的制备方法为燃烧法并采用甘氨酸作为助燃剂，反应温度相对较低，只需要在240°C的低温下引燃就可以得到普通高温固相法需要1300°C以上煅烧才可以得到的单斜相Gd203:Bi3+。通过在较低的温度、于较短时间内进一步煅烧，得到发光性能优秀的蓝色荧光粉。在常规高温固相法中，由于需要在接近升华温度的1300°C以上的高温下长期(一般需时3小时以上)煅烧，导致产品挥发严重，产率降低相比，同时生产过程的能量消耗生产成本也大大增加。而本技术由于煅烧温度低,产品成分基本不挥发,产率很高(产率接近100%)并大大降低了生产成本；同时，本技术操作简单，可调节反应物的比值，改变火焰温度，得到通常难以得到的不同粒径的产物，产品颗粒相对较小，均匀性好，晶相单一。对后续的使用非常有利。(3)本专利技术提供的蓝色荧光粉对绿色农业的发展具有重要意义。附图说明图I是实施例I步骤(3)制备得到的样品的X射线粉末衍射图，显示结构为单斜相结构。图2是实施例I制备的蓝色荧光粉的激发光谱图。图3是实施例I制备的蓝色荧光粉的发射光谱图。图4是实施例I制备的蓝色荧光粉的电镜图；图中标尺总长度为200nm。图5是实施例I所得样品的X射线粉末衍射图，显示结构为单斜相结构；曲线a为检测线，曲线b为单斜相结构的标准图谱。图6是对比实施例I所得样品的X射线粉末衍射图，显示结构为立方相结构；曲线a为检测线，曲线b为立方相结构的标准图谱。具体实施例方式下面结合实施例及附图对本专利技术作进一步详细的描述，但本专利技术的实施方式不限于此。实施例I(I)配制 I. OmoI/L 的 Gd(NO3)3 溶液和 O. 01mol/L 的 Bi (NO3)3 溶液。(2)将Iml Gd(NO3)3Uml Bi (NO3)3和O. 1125g甘氨酸放入瓷坩埚中，充分搅拌均匀，使甘氨酸全部溶解后，将瓷坩埚放入干燥箱中110°C下加热蒸发水分，直至样品成类似凝胶状。(3)将瓷坩埚盖住转移到烘箱中，在240°C下引燃，燃烧时间O. 5小时；用X射线粉末衍射仪测量该步骤得到的样品本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蓝色荧光粉，其特征在于：结构式为Gd2O3:Bi3+，为单斜相结构。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孟建新，邹阳，蔡建亮，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：