申请/专利权人：江苏师范大学

申请日：2019-04-26

公开（公告）日：2021-04-23

公开（公告）号：CN110003910B

主分类号：C09K11/88(20060101)

分类号：C09K11/88(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2021.04.23#授权;2019.08.06#实质审查的生效;2019.07.12#公开

摘要：本发明公开了一种Eu3+激活的氟碲酸铋红色荧光粉及其制备方法与应用，该荧光粉的化学式为Bi1‑xEuxTe3O7F，其中x为Eu3+取代Bi3+的摩尔比，且0.001≤x≤0.1；以硝酸铋、氟化铵、氧化碲和氟化铕为原料，采用固相烧结法制备得到。本发明提供的荧光粉在近紫外光370～410纳米激发下，发射出明亮的红光，发光的最强波长在615纳米；制备方法简单，烧结温度低，可用于以近紫外光为激发源的各种照明、显示和光致发光色度调节。

主权项：1.一种Eu3+激活的氟碲酸铋红色荧光粉，其特征在于，其化学式为Bi1-xEuxTe3O7F，其中x为Eu3+取代Bi3+的摩尔比，且0.001≤x≤0.1。

全文数据：一种Eu3+激活的氟碲酸铋红色荧光粉及其制备方法与应用技术领域本发明涉及一种无机发光材料，具体涉及一种Eu3+激活的氟碲酸铋红色荧光粉及其制备方法与应用，属于发光材料和显示技术领域。背景技术在稀土功能材料的发展中，尤其以稀土发光材料格外引人注目。稀土因其特殊的电子层结构，而具有一般元素所无法比拟的光谱性质，稀土发光几乎覆盖了整个固体发光的范畴，只要谈到发光，几乎离不开稀土。稀土发光材料是由稀土离子4f电子在不同能级间跃迁而产生的，其具有很强的吸收能力。稀土材料由很多不同的激发方式，可发射从紫外线到红外光的电磁波谱，转换效率高，特别在可见光区有很强的发射能力。稀土发光材料已广泛应用在显示显像、新光源、X射线增光屏等各个方面。在稀土离子之中，三价铕离子Eu3+在稀土发光中扮演着极其重要的角色。Eu3+离子具有独特的4f6电子组态，发光谱线非常窄，色纯度高，色彩鲜艳，光吸收能力强，转换效率高，是不可缺少的红色显色离子，另外，通过Eu3+离子的荧光光谱结构，可以来探测被取代阳离子在基质晶格之中的晶体学环境。近年来，有相当多的报道都关注了Eu3+离子激活的红色荧光粉，物理和化学性能稳定，耐高温，可承受大功率电子束、高能辐射和强紫外光的作用，使其成为应用于照明、显示、显像、医学放射图像、辐射场的探测和记录等领域、探寻高新技术材料的主要研究对象。目前LED用商业红色荧光粉主要是Y2O2S:Eu3+，该红色荧光粉为硫代物，因其制备过程中需用到硫化物作为原料，并需在保护气氛或还原气氛下进行煅烧，防止硫与空气中的氧反应，制备方法非常复杂；硫化物体系效率较低，化学稳定性差，易产生H2S气体而腐蚀LED芯片。发明内容本发明的目的之一是提供一种Eu3+激活的氟碲酸铋红色荧光粉，结晶度高、发光效率显著、显色纯度高。本发明的目的之二是提供上述Eu3+激活的氟碲酸铋红色荧光粉的制备方法，步骤简单，重复性好且工艺环保。本发明的目的之二是提供上述Eu3+激活的氟碲酸铋红色荧光粉的应用。为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种Eu3+激活的氟碲酸铋红色荧光粉，其化学式为Bi1-xEuxTe3O7F，其中x为Eu3+取代Bi3+的摩尔比，且0.001≤x≤0.1；基质是氟碲酸铋BiTe3O7F，铕离子Eu3+为激活离子，Eu3+替换晶格之中的Bi3+。本发明还提供上述Eu3+激活的氟碲酸铋红色荧光粉的制备方法，采用固相烧结法，具体步骤如下：1以硝酸铋BiNO33·5H2O、氟化铵NH4F、氧化碲TeO2和氟化铕EuF3为原料，首先按照化学式Bi1-xEuxTe3O7F，0.001≤x≤0.1中Bi，Eu和Te的摩尔比，分别称取硝酸铋BiNO33·5H2O、氟化铕EuF3和氧化碲TeO2，再按照硝酸铋BiNO33·5H2O摩尔量的1.5～2倍，称取氟化铵NH4F；2将硝酸铋BiNO33·5H2O和氟化铵NH4F分别溶于乙二醇中，搅拌混合，pH调至6～7，室温下搅拌3～5小时后静置沉淀，过滤，洗涤，将沉淀物烘干后在空气气氛中于400℃煅烧2～5小时；3将步骤2得到的煅烧物和氧化碲TeO2、氟化铕EuF3混合，并研磨均匀，将得到的混合物压制成块并在空气气氛中煅烧，煅烧温度为550～600℃，煅烧时间为3～8小时，自然冷却，研磨均匀，即得到一种Eu3+激活的氟碲酸铋红色荧光粉。优选的，步骤2中调节pH采用的是体积比1:9的氨水乙醇混合溶液。本发明还提供上述Eu3+激活的氟碲酸铋红色荧光粉的应用。在近紫外光激发下，该Eu3+离子激活的氟碲酸盐基红色荧光粉发射出红色荧光，该荧光粉可以应用到以近紫外光为激发源的照明、显示和光致发光色度调节与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：1、本发明的Eu3+离子激活的氟碲酸铋红色荧光粉，可以在370～410纳米近紫外光的激发下发射出主波长为615纳米的红色荧光，且其色度纯正、发光效率显著；2、本发明的含有氟的红色荧光粉，原料来源丰富，制备方法简单，易于操作，对于设备的要求低；产物易收集，无废水废气排放，对环境友好；3、本发明提供的Eu3+离子激活的氟碲酸铋红色荧光粉的制备方法，烧结温度较低550～600℃，生产成本低，且制备的红色荧光粉具有良好的热稳定性，粒度均匀。附图说明图1为本发明实施例1所制备样品Bi0.95Eu0.05Te3O7F的X射线粉末衍射图谱。图2为本发明实施例1所制备样品Bi0.95Eu0.05Te3O7F的扫描电镜图。图3为本发明实施例1所制备样品Bi0.95Eu0.05Te3O7F在615纳米监测下得到的激发光谱图。图4为本发明实施例1所制备样品Bi0.95Eu0.05Te3O7F在395纳米波长激发下得到的发光光谱图。图5为本发明实施例3的技术方案所制样品Bi0.97Eu0.03Te3O7F中的X射线粉末衍射图谱。图6为本发明实施例3所制备样品Bi0.97Eu0.03Te3O7F的扫描电镜图。图7为本发明实施例3所制备样品Bi0.97Eu0.03Te3O7F在615纳米监测下得到的激发光谱图。图8为本发明实施例3所制备样品Bi0.97Eu0.03Te3O7F在395纳米波长激发下得到的发光光谱图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。实施例1根据化学式Bi0.95Eu0.05Te3O7F中Bi，Eu和Te的摩尔比，分别称取硝酸铋BiNO33·5H2O：4.608克，氟化铕EuF3：0.1045克，氧化碲TeO2：4.788克。称取氟化铵NH4F：0.53克。首先，把BiNO33·5H2O和NH4F分别溶于乙二醇中，搅拌混合，用氨水乙醇混合溶液氨水:乙醇＝1:9，体积比将pH调到6，室温下充分搅拌5小时，静置充分沉淀，过滤并用蒸馏水洗涤沉淀物，烘干后在空气气氛中于400℃煅烧5小时。然后将煅烧物和氟化铕EuF3、氧化碲TeO2研磨并混合均匀，得到的混合物压制成块状在空气气氛中煅烧，煅烧温度为600℃，煅烧时间为3小时，自然冷却，研磨均匀，得到Eu3+离子激活的氟碲酸铋红色荧光粉。参见附图1，是按实施例1的技术方案所制样品Bi0.95Eu0.05Te3O7F的X射线粉末衍射图谱，测试结果显示，所制备的样品为单一的物相，且结晶度较好。参见附图2，是实施例1所制备样品电子扫描电镜图，由图可以看出该样品颗粒表面光洁，结晶均匀，没有明显的团聚现象。参见附图3，它是实施例1所制备样品615纳米监测下得到的激发光谱图，从图中可以看出，该材料的红色发光的激发来源主要为395纳米，可以很好地制备近紫外光激发荧光灯。参见附图4，它是实施例1所制备样品在395纳米波长激发下得到的发光光谱图，该材料主要的发光中心在615纳米的红色发光波段。实施例2根据化学式Bi0.93Eu0.07Te3O7F中Bi，Eu和Te的摩尔比，分别称取硝酸铋BiNO33·5H2O：4.511克，氟化铕EuF3：0.1463克，氧化碲TeO2：4.788克。称取氟化铵NH4F：0.689克。首先，把BiNO33·5H2O和NH4F分别溶于乙二醇中，搅拌混合，用氨水乙醇混合溶液氨水:乙醇＝1:9，体积比pH调到7，室温下充分搅拌3小时，静置充分沉淀，过滤并用蒸馏水洗涤沉淀物，烘干后在空气气氛中于400℃煅烧2小时。然后将煅烧物和氟化铕EuF3、氧化碲TeO2研磨并混合均匀，得到的混合物压制成块并在空气气氛中煅烧，煅烧温度为550℃，煅烧时间为8小时，自然冷却，研磨均匀，得到Eu3+离子激活的氟碲酸铋红色荧光粉。其物相组成、激发光谱、发光光谱与实施例1相似。实施例3根据化学式Bi0.97Eu0.03Te3O7F中Bi，Eu和Te的摩尔比，分别称取硝酸铋BiNO33·5H2O：3.9198克，氟化铕EuF3：0.0622克，氧化碲TeO2：3.99克。称取氟化铵NH4F：0.54克。首先，把BiNO33·5H2O和NH4F分别溶于乙二醇中，搅拌混合，用氨水乙醇混合溶液氨水:乙醇＝1:9，体积比pH调到6.5，室温下充分搅拌4小时，静置充分沉淀，过滤并用蒸馏水洗涤沉淀物，烘干后在空气气氛中于400℃煅烧4小时。然后将煅烧物和氟化铕EuF3、氧化碲TeO2研磨并混合均匀，得到的混合物压制成块体并在空气气氛中煅烧，煅烧温度为550℃，煅烧时间为6小时，自然冷却，研磨均匀，得到Eu3+离子激活的氟碲酸铋红色荧光粉。参见附图5，是按实施例3的技术方案所制样品Bi0.97Eu0.03Te3O7F中的X射线粉末衍射图谱，测试结果显示，所制备的样品为单一的物相，且结晶度较好。参见附图6，是实施例3所制备样品电子扫描电镜图，由图可以看出该样品颗粒表面光洁，结晶均匀，没有明显的团聚现象。参见附图7，是实施例3所制备样品615纳米监测下得到的激发光谱图，从图中可以看出，该材料的红色发光的激发来源主要为395纳米，可以很好地制备近紫外光激发荧光灯。参见附图8，是实施例3所制备样品在395纳米波长激发下得到的发光光谱图，该材料主要的发光中心在615纳米的红色发光波段。实施例4根据化学式Bi0.9Eu0.1Te3O7F中Bi，Eu和Te的摩尔比，分别称取硝酸铋BiNO33·5H2O：2.91克，氟化铕EuF3：0.14克，氧化碲TeO2：3.2克。称取氟化铵NH4F：0.36克。首先，把BiNO33·5H2O和NH4F分别溶于乙二醇中，搅拌混合，pH调到6.3，室温下充分搅拌5小时，静置充分沉淀，过滤并用蒸馏水洗涤沉淀物，烘干后在空气气氛中于400℃煅烧4小时。然后将煅烧物和氟化铕EuF3、氧化碲TeO2研磨并混合均匀，得到的混合物压制成块并在空气气氛中煅烧，煅烧温度为580℃，煅烧时间为5小时，自然冷却，研磨均匀，得到Eu3+离子激活的氟碲酸铋红色荧光粉。其物相组成、激发光谱、发光光谱与实施例3相似。实施例5根据化学式Bi0.999Eu0.001Te3O7F之中Bi、Eu和Te的摩尔比，分别称取硝酸铋BiNO33·5H2O：4.846克，氟化铕EuF3：0.02克，氧化碲TeO2：4.788克。称取氟化铵NH4F：0.56克。首先把BiNO33·5H2O和NH4F分别溶于乙二醇中，搅拌混合，pH调到6.5，室温下充分搅拌4小时，静置充分沉淀，过滤并用蒸馏水洗涤沉淀物，烘干后在空气气氛中于400℃煅烧5小时。然后将煅烧物和氟化铕EuF3、氧化碲TeO2研磨并混合均匀，得到的混合物压制成块并在空气气氛中煅烧，煅烧温度为570℃，煅烧时间为6小时，自然冷却，研磨均匀，得到Eu3+离子激活的氟碲酸铋红色荧光粉。其物相组成、激发光谱、发光光谱与实施例3相似。

权利要求：1.一种Eu3+激活的氟碲酸铋红色荧光粉，其特征在于，其化学式为Bi1-xEuxTe3O7F，其中x为Eu3+取代Bi3+的摩尔比，且0.001≤x≤0.1。2.一种权利要求1所述的Eu3+激活的氟碲酸铋红色荧光粉的制备方法，其特征在于，采用固相烧结法，具体步骤如下：1以硝酸铋BiNO33·5H2O、氟化铵NH4F、氧化碲TeO2和氟化铕EuF3为原料，首先按照化学式Bi1-xEuxTe3O7F，0.001≤x≤0.1中Bi，Eu和Te的摩尔比，分别称取硝酸铋BiNO33·5H2O、氟化铕EuF3和氧化碲TeO2，再按照硝酸铋BiNO33·5H2O摩尔量的1.5～2倍，称取氟化铵NH4F；2将硝酸铋BiNO33·5H2O和氟化铵NH4F分别溶于乙二醇中，搅拌混合，pH调至6～7，室温下搅拌3～5小时后静置沉淀，过滤，洗涤，将沉淀物烘干后在空气气氛中于400℃煅烧2～5小时；3将步骤2得到的煅烧物和氧化碲TeO2、氟化铕EuF3混合，并研磨均匀，将得到的混合物压制成块并在空气气氛中煅烧，煅烧温度为550～600℃，煅烧时间为3～8小时，自然冷却，研磨均匀，即得到一种Eu3+激活的氟碲酸铋红色荧光粉。3.根据权利要求2所述的Eu3+激活的氟碲酸铋红色荧光粉的制备方法，其特征在于，步骤2中调节pH采用的是体积比1:9的氨水乙醇混合溶液。4.权利要求1所述的Eu3+激活的氟碲酸铋红色荧光粉的应用，其特征在于，所述的红色荧光粉应用于以近紫外光为激发源的照明、显示和光致发光色度调节。

百度查询： 江苏师范大学 一种Eu³⁺激活的氟碲酸铋红色荧光粉及其制备方法与应用

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