CN101591539B

CN101591539B - 一种稀土磷酸盐LnPO4:Ce,Tb绿色荧光粉的制备方法

Info

Publication number: CN101591539B
Application number: CN200910100430XA
Authority: CN
Inventors: 杜平凡; 席珍强; 张秀芳
Original assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Current assignee: Zhejiang University of Technology ZJUT
Priority date: 2009-07-06
Filing date: 2009-07-06
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2029-07-06
Also published as: CN101591539A

Abstract

本发明公开了一种稀土磷酸盐LnPO₄:Ce，Tb绿色荧光粉的制备方法。按摩尔比称取Ln₂O₃、CeO₂和Tb₄O₇，其中：Ln为Y，La或Gd；用浓硝酸将上述氧化物溶解并用去离子水稀释；称取2倍于稀土氧化物摩尔数的(NH₄)₂HPO₄配成稀溶液加入到稀土溶液中；通过硝酸和氨水调节混合溶液的PH值为2～7；经搅拌后，将获得的乳状液倒入到聚四氟乙烯反应釜，置于微波炉中，微波辐照8～10min；然后将获得的悬浊液经高速离心后倒去上层清液，将沉淀物洗涤烘干后得到所需样品。用微波水热法制备LnPO₄:Ce，Tb荧光粉，操作简便、合成快速；所得的粉体具有纯度高、结晶好、粒度均匀、发光稳定的特点。

Description

一种稀土磷酸盐LnPO4:Ce,Tb绿色荧光粉的制备方法

技术领域

本发明涉及无机发光材料制备方法，特别是涉及一种稀土磷酸盐绿色荧光粉LnPO₄:Ce，Tb(Ln为Y，La或Gd)的制备方法。

背景技术

稀土磷酸盐发光粉体具有发光效率高、热稳定性好等优点，被认为是最具实用价值的发光基质之一。其中的稀土磷酸盐绿色荧光粉LnPO₄:Ce，Tb(Ln为Y，La或Gd)是三基色荧光粉中一类重要的高效绿色发光粉，在灯用荧光粉、阴极射线管(CRT)、等离子显示(PDP)等应用中占有举足轻重的地位。

目前，工业上通常采用高温固相反应法合成稀土磷酸盐发光粉体。高温固相反应法需要较长的反应时间，在高温灼烧过程中有氧化磷的蒸发，使得反应过程中磷酸根与稀土元素的比例难以控制，并且颗粒粒径较大，使用时需要球磨粉碎。但球磨工艺将使颗粒晶形遭到破坏，对荧光粉的发光性能有不利影响，产生的小颗粒荧光粉会使发光强度大为降低。因此，有待开发新的稀土磷酸盐发光粉体的制备方法。

微波水热法是近几年才在国际上开展研究的一种微细粉体制备技术，与常规方法相比，具有反应温度低，反应时间短的优点，能制备出结晶完好、粒径分布均匀的粉体。因此，用微波水热法制备稀土磷酸盐发光粉体是一种创新。

发明内容

本发明的目的在于提供一种稀土磷酸盐LnPO₄:Ce，Tb绿色荧光粉(Ln为Y，La或Gd)的制备方法。该方法以稀土氧化物Ln₂O₃(Ln为Y，La或Gd)、CeO₂、Tb₄O₇以及硝酸(HNO₃)、(NH₄)₂HPO₄为原料，采用微波炉为设备快速合成了LnPO4:Ce，Tb粉体。

本发明采用的技术方案是：

按摩尔比[(1-x-4y)/2]∶x∶y称取Ln₂O₃、CeO₂和Tb₄O₇，其中：Ln＝Y，La或Gd，x＝0.15～0.2，y＝0.025～0.0375；用浓硝酸将上述三种氧化物溶解生成稀土硝酸盐，其中，浓硝酸的摩尔用量为稀土原子Ce、Tb与Ln之和的3倍，并用10倍体积的去离子水稀释；称取2倍于稀土氧化物摩尔数的(NH₄)₂HPO₄配成稀溶液，将(NH₄)₂HPO₄溶液加入到在磁力搅拌下的稀土溶液中；通过稀硝酸和氨水的配合使用来调节混合溶液的PH值，控制PH值为2～7；经搅拌后，将获得的乳状液倒入到聚四氟乙烯反应釜中，加入去离子水使溶液体积达到反应釜容积的80％；密封后，将反应釜置于微波炉中，调节功率为中档，微波辐照8～10min；然后将获得的悬浊液经高速离心后倒去上层清液，将沉淀物用去离子水冲洗，再用无水乙醇洗涤后烘干，得到绿色荧光粉LnPO₄:Ce，Tb。

本发明具有的有益效果是：

1.合成速度快。微波水热法与传统加热方法相比，被加热物质是整体从内部同时发热，升温速度快，从而显著缩短制备时间，降低能耗。

2.改进了所制备粉体的结构与性能。由于微波加热速度快，避免了制备过程中晶粒的异常长大，能够在短时间内合成纯度高、粒径细、粒度分布均匀的LnPO₄:Ce，Tb粉体材料。

附图说明

图1分别为实施例1、2、3制备的绿色荧光粉YPO₄:Ce，Tb、LaPO₄:Ce，Tb、GdPO₄:Ce，Tb的XRD谱图。

图2分别为实施例1、2、3制备的YPO₄:Ce，Tb、LaPO₄:Ce，Tb、GdPO₄:Ce，Tb的荧光发射光谱图。

图3是制备的LnPO₄:Ce，Tb粉体的SEM照片。

具体实施方式

本发明选用纯度均为分析纯的稀土氧化物Ln₂O₃(Ln为Y，La或Gd)、CeO₂、Tb₄O₇和硝酸(HNO₃)、(NH₄)₂HPO₄为原料，采用微波炉为设备快速合成了LnPO₄:Ce，Tb粉体；合成方式为微波水热合成，微波炉型号为PanasonicNN-GD587S。

实施例1：

将0.375mol的Y₂O₃、0.15mol的CeO₂和0.025mol的Tb₄O₇用3mol的浓硝酸溶解生成稀土硝酸盐，并用去离子水稀释；称取2mol的(NH₄)₂HPO₄配成稀溶液，将(NH₄)₂HPO₄溶液缓慢加入到在磁力搅拌下的稀土溶液中；通过稀硝酸和氨水的配合使将混合溶液的PH值调节为2；经充分搅拌后，将获得的乳状液倒入聚四氟乙烯反应釜中，加入去离子水使溶液体积达到反应釜容量的80％(约为800ml)；密封后，将反应釜置于微波炉中，调节功率为中档，微波辐照8min；然后将获得的悬浊液经高速离心后倒去上层清液，将沉淀物用去离子水冲洗两遍，再用无水乙醇洗涤后烘干，得到绿色荧光粉YPO₄:Ce，Tb。

其XRD谱图如图1左上方所示，荧光发射光谱图如图2左上方所示，SEM照片如图3所示。

实施例2：

将0.35mol的La₂O₃、0.15mol的CeO₂和0.0375mol的Tb₄O₇用3mol的浓硝酸溶解生成稀土硝酸盐，并用去离子水稀释；称取2mol的(NH₄)₂HPO₄配成稀溶液，将(NH₄)₂HPO₄溶液缓慢加入到在磁力搅拌下的稀土溶液中；通过稀硝酸和氨水的配合使将混合溶液的PH值调节为5；经充分搅拌后，将获得的乳状液倒入聚四氟乙烯反应釜中，加入去离子水，使溶液体积达到反应釜容量的80％(约为800ml)；密封后，将反应釜置于微波炉中，调节功率为中档，微波辐照9min；然后将获得的悬浊液经高速离心后倒去上层清液，将沉淀物用去离子水冲洗两遍，再用无水乙醇洗涤后烘干，得到绿色荧光粉LaPO₄:Ce，Tb。

其XRD谱图如图1右上方所示，荧光发射光谱图如图2右上方所示。

实施例3：

将0.325mol的Gd₂O₃、0.2mol的CeO₂和0.0375mol的Tb₄O₇用3mol的浓硝酸溶解生成稀土硝酸盐，并用去离子水稀释；称取2mol的(NH₄)₂HPO₄配成稀溶液，将(NH₄)₂HPO₄溶液缓慢加入到在磁力搅拌下的稀土溶液中；通过稀硝酸和氨水的配合使将混合溶液的PH值调节为7；经充分搅拌后，将获得的乳状液倒入聚四氟乙烯反应釜中，加入去离子水使溶液体积达到反应釜容量的80％(约为800ml)；密封后，将反应釜置于微波炉中，调节功率为中档，微波辐照10min；然后将获得的悬浊液经高速离心后倒去上层清液，将沉淀物用去离子水冲洗两遍，再用无水乙醇洗涤后烘干，得到绿色荧光粉GdPO₄:Ce，Tb。

其XRD谱图如图1下方所示，荧光发射光谱图如图2下方所示。

Claims

1.一种稀土磷酸盐LnPO₄:Ce，Tb绿色荧光粉的制备方法，其特征在于：按摩尔比[(1-x-4y)/2]:x:y称取Ln₂O₃、CeO₂和Tb₄O₇，其中：Ln为Y，La或Gd，x=0.15～0.2，y=0.025～0.0375；用浓硝酸将上述三种氧化物溶解生成稀土硝酸盐，其中，浓硝酸的摩尔用量为稀土原子Ce、Tb与Ln之和的3倍，并用10倍体积的去离子水稀释；称取2倍于稀土氧化物摩尔数的(NH₄)₂HPO₄配成稀溶液，将(NH₄)₂HPO₄溶液加入到在磁力搅拌下的稀土溶液中；通过稀硝酸和氨水的配合使用来调节混合溶液的pH值，控制pH值为2～7；经搅拌后，将获得的乳状液倒入到聚四氟乙烯反应釜中，加入去离子水使溶液体积达到反应釜容积的80％；密封后，将反应釜置于微波炉中，调节功率为中档，微波辐照8～10min；然后将获得的悬浊液经高速离心后倒去上层清液，将沉淀物用去离子水冲洗，再用无水乙醇洗涤后烘干，得到绿色荧光粉LnPO₄:Ce，Tb。