一种铥掺杂钛酸盐蓝色荧光粉的制备方法及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及发光材料技术领域，具体涉及一种铥掺杂钛酸盐蓝色荧光粉的制备方 法及其应用。
【背景技术】
[0002] 白光LED作为一种新型全固态照明光源，由于其具有众多的优点，广阔的应用前 景和潜在的市场，被视为21世纪的绿色照明光源。稀土元素被用作激活剂、敏化剂、共激活 剂，与相应的非稀土荧光材料相比，其发光效率及光色等性能都更胜一筹。稀土化合物的发 光是基于它们的4f电子在f-f组态之内或f-d组态之内的跃迀，它们可以发射从紫外线、 可见光到红外光区的各种波长辐射。稀土发光材料的一大应用领域即是电光源，灯用荧光 粉的产量在所有荧光粉中占首位。
[0003] 白光是由多色光混合而成，为了获得高效、高显色指数以及不同色温的白光，依据 发光学和光度学原理，可用三基色或多基色光组合。在三基色荧光粉中，蓝粉的主要作用在 于提高光效、改善显色性。目前使用的主要是Eu2+激活的铝酸盐和卤酸盐。这些荧光粉虽 然已经商品化，但是Eu 2+制备较为困难，在紫外线辐射下易出现发光亮度下降、色坐标偏移 的劣化现象。
【发明内容】
[0004] 本发明提供了一种铥掺杂钛酸盐蓝色荧光粉的制备方法及其应用，其目的是解决 以往所存在的问题，其以新型结构钛酸镧为基体，使用稀土元素铥掺杂，制备了一种铥掺杂 的蓝色荧光粉，该材料亮度高，高温稳定性好、荧光转换效率高。
[0005] 为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
[0006] -种铥掺杂钛酸盐蓝色荧光粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0007] Sl、按化学通式La2TiO5=XTm的化学计量比配制稀土和基质元素镧的可溶性的盐， 其中X= (〇. 01-〇. 09)，将它们溶解于适量去离子水中，混合均匀，制备溶液A ;
[0008] S2、取适量醇溶剂，滴加钛酸四丁酯，得到溶液B ;
[0009] S3、将溶液A和溶液B混合均匀后，在搅拌条件下加入适量的可溶性酸，调节溶液 的PH值，将反应体系在水浴中进行加热蒸发，将溶液变为具有黏性的透明状凝胶C ;
[0010] S4、将步骤S3所得的前驱体凝胶C置于刚玉坩埚内，在恒温下蒸发干燥凝胶一段 时间，使之得到干燥多孔的干凝胶蓬松体。
[0011] S5、在空气气氛下，在马弗炉中以煅烧温度900-1100°C煅烧2-5h，保温2-6h，即可 获得蓝色荧光粉体。
[0012] 所述步骤Sl中稀土元素的可溶性盐为醋酸盐、硝酸盐或碳酸盐可溶盐中的一种 或几种的混合物。
[0013] 所述步骤S2的中醇溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、丁醇中的一种或几种的混合物。
[0014] 所述化学式中La3+:Ti4+的物质的量比为1. 5-2. 5。
[0015] 所述步骤S3中加入的可溶性酸为硝酸、醋酸或碳酸可溶性酸的一种或几种。
[0016] 所述步骤S3中的PH值调节范围为3-6。
[0017] 所述步骤S3中的搅拌为机械搅拌或磁力搅拌的一种。
[0018] 所述步骤S4中的恒温条件为50-100°C，干燥时间为3_6h。
[0019] 步骤SI所述的适量去离子水，是指蒸馏水的用量为可以溶解对应的镧的可溶性 的盐、铥的可溶性盐的3-4倍；步骤S2所述的适量醇溶剂，是指醇溶剂的用量为滴加钛酸四 丁酯量的3-4倍；步骤S3所述的适量的可溶性酸，是指可溶性酸用量为溶液A与溶液B混 合均匀后总量的3-4倍。
[0020] 称取I. 82mmol~3. 96mmol硝酸镧（La (NO3) 3, A. R.)溶解于适量蒸馏水中，称 取Immol~2mmol的钛酸四丁酯（C16H36O 4Ti, A. R.)，溶解于30ml~100mL醇溶剂中；称取 0. 02mmo1 ~0· 36mmol 醋酸镑（Tm(CH3COO)3, A. R.)，滴加 IOmmol ~50mmol 可溶性酸，揽摔 1~2h，放入50°C~80°C的水浴中3~6h左右，得到胶状沉淀即前躯体溶胶C ;将前躯体 溶胶C取出置于刚玉坩埚中，在马弗炉中900-1KKTC下煅烧2-5h，保温2-6h，得到所需荧光 粉体；蒸馏水的用量为溶解对应的镧的可溶性的盐、铥的可溶性盐的质量的3-4倍。
[0021] 所述铥掺杂钛酸盐蓝色荧光粉用于光致发光LED领域。
[0022] 本发明具有以下有益效果：
[0023] 本发明以钛酸镧为基体，采用单一稀土金属铥进行掺杂，发光效率高，所得的蓝色 荧光粉体纯度高、色纯度好；采用溶胶凝胶法制备前驱体，在空气气氛中进行煅烧，煅烧温 度低，工艺简单，制备的样品纯度高，可以使用同一波长紫外光激发并获得较高发光强度。
[0024] 该钛酸盐体系对稀土离子的溶解性好，Tm3+离子由3H 6能级跃迀至104能级产生 450nm的蓝光，是制备白色LED蓝色荧光粉的有效方法，也是技术上的创新之处。
[0025] 本发明所制备的铥掺杂钛酸盐蓝色荧光粉的光致发光光谱中，发光材料的激发波 长为360nm，在457nm和726nm处有两个明显的发射峰，分别对应于 1G4-3H6和3H4- 3H6的电子 跃迀形成发光峰，Tm3+离子由能级跃迀至能级产生457nm的蓝光，可以作为蓝光发光材料。
[0026] 在钛酸镧基体中，通过调控铥的掺杂量，其中：x选取范围0. 01-0. 09,研究最优成 分配比。经检测，可选的实施例中，X = 0. 03时的发光效果最优
【附图说明】
[0027] 图1为本发明实施例1中铥掺杂量不同时荧光粉末的XRD图谱；
[0028] 图2为本发明实施例2铥掺杂含量1 %监测波长457nm的激发光谱图；
[0029] 图3为本发明实施例4铥掺杂量在3%的激发波长为360nm的发射光谱图；
[0030] 图4为本发明实施例5铥掺杂量在3%的色坐标图；
[0031] 图5为本发明实施例6铥掺杂量在5%的激发波长为360nm的发射光谱图；
[0032] 图6为本发明实施例8铥掺杂量在7%的激发波长为360nm的发射光谱图；
[0033] 图7为本发明实施例10铥掺杂量在9%的激发波长为360nm的发射光谱图；
[0034] 图8为本发明实施例2-10不同铥掺杂含量在激发波长360nm的发射光谱。
【具体实施方式】：
[0035] 为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步 详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发 明。
[0036] 实施例1
[0037] 按化学通式La2Ti05:xTm(其中X = (0· 01-0. 09))的化学计量比称取2 (l-x)mmol 醋酸镧（La (CH3COO) 3, A. R.)溶解于适量蒸馏水中，称取lmmol的钛酸四丁酯（C16H36O4Ti, A. R.)，溶解于30ml甲醇中。按化学计量比为X = (1%、3%、5%、7%、9% )掺杂醋酸铥 (Tm(CH3COO)3, A. R.)，滴加 IOmmol 醋酸（CH3COOH, A. R.)，搅拌 lh，放入 60 °C 的水浴中 3h 左右，得到胶状沉淀即前躯体溶胶C。将前躯体溶胶C取出置于刚玉坩埚中，在马弗炉中 1000 tC下煅烧3h，保温2h，得到所需钛酸镧蓝色荧光粉体。
[0038] 使用DX2500型X射线衍射仪对纯La2TiO5和不同Tm 3+掺杂比例样品进行了 测试，扫描速度为〇. 04 ° /min，2 Θ范围为10-90 °。如图1所示，纯La2O3-TiO^v 体为正交晶系，空间群为Pnam，纯La2O3-TiO^品晶胞参数为：a=IO. 9772(A), 1O=Il, 3217(/\)，c=3. 9347(Λ);掺杂铥离子后，粉体依旧保持原有构型，基本没有杂质 相。
[0039] 实施例2
[0040] 称取3. 96mmol硝酸镧（La (NO3) 3, A. R.)溶解于适量蒸馏水中，称取2mmol的钛酸 四丁酯（C16H36O4Ti, A. R.)，溶解于 50ml 甲醇中。称取 0· 04mmol 醋酸铥（Tm(CH3COO) 3, A. R.)， 滴加 IOmmol硝酸（HNO3, A. R.)，搅拌I. 5h，放入60°C的水浴中6h左右，得到胶状沉淀即前 躯体溶胶C。将前躯体溶胶C取出置于刚玉坩埚中，在马弗炉中IKKTC下煅烧4h，保温lh， 得到所需荧光粉体。图2掺杂量在1 %监测波长457nm的激发光谱图。
[0041] 实施例3
[0042] 称取I. 98mmol醋酸镧（La (CH3COO) 3, A. R.)溶解于适量蒸馏水中，称取Immol的钛 酸四丁酯（C16H36O4Ti, A. R.)，溶解于 80ml 乙醇中。称取 0. 02mmol 醋酸铥（Tm(CH3COO)3, A. R.)，滴加 IOmmol醋酸（CH3COOH3, A. R.)，搅拌2h，放入80°C的水浴中4h左右，得到胶状沉 淀即前躯体溶胶C。将前躯体溶胶C取出置于刚玉坩埚中，在马弗炉中KKKTC下煅烧5h，保 温2h，得到所需荧光粉体。
[0043] 实施例4
[0044] 称取3. 88mmol醋酸镧（La (CH3COO) 3, A. R.)溶解于适量蒸馏水中，称取2mmol的钛 酸四丁酯（C16H36O4Ti, A. R.)，溶解于 100mL 乙醇中。称取 0. 12mmol 醋酸铥（Tm(CH3COO)3, A. R.)，滴加30mmol醋酸（CH3COOH, A. R.)，