[发明专利]实现紫光发射的氧化物发光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光材料及其制备方法，尤其涉及一种实现紫光发射的氧化物发光材料及其制备方法。

背景技术

利用汞蒸汽放电产生波长为254nm紫外线的气体放电灯所产生的紫外线被广泛应用在各种工业过程中，如使用在大面积显示面板和印刷电路板等行业的光聚合和光刻中。另外，紫外光还可以用于杀菌和皮肤疾病的医学治疗等领域。然而，这种气体放电灯中要使用到汞，汞是一种毒性很大的元素，对人体及环境的危害都很大。因此，为了让人类的生活远离汞的危害，发展新型无汞的紫外发光装置变得非常紧迫和必要。

近来，氮族半导体发光二极管(LED)在紫外光区域的发光引起了人们的极大关注。能够发出365nm紫外光的LED已经进入市场，其输出功率达到250毫瓦。并且实验也已经证实在A1N同质结中能够实现210nm超短波长的紫外光发射，但是输出功率非常小，达不到实用价值。要获得所需要的发光波长并实现有效地光发射，在LED中必须使用量子阱结构，这导致LED的制作成本居高不下。另外，由于受到量子阱结构中热载流子分布的限制，LED的光谱线宽一般远远超过10nm，然而，紫外光在许多领域中的应用，如光刻和医疗领域，需要较窄的光谱线宽。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术中汞蒸汽的气体放电灯会产生汞中毒、污染环境，而能发出365nm紫外光的LED的输出功率小、制作成本高的缺陷，提供一种发光性能好、无汞、具有较窄光谱线宽的实现紫光发射的氧化物发光材料。

本发明进一步要解决的技术问题在于，提供多种制备工艺简单、易操作的实现紫光发射的氧化物发光材料制备方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种实现紫光发射的氧化物发光材料，为以下通式的化合物：(RE_1-xGd_x)₂O₃；其中x的取值范围为0＜x≤0.2；RE为Y、La、Lu、Sc中的一种或者两种。

所述x的取值范围优选为0＜x≤0.1。

实现紫光发射的氧化物发光材料的第一种制备方法：是以Gd³⁺的氧化物、盐酸盐、硝酸盐、碳酸盐或草酸盐，加上Y³⁺、La³⁺、Lu³⁺、Sc³⁺的氧化物、盐酸盐、硝酸盐、碳酸盐、草酸盐中的一种或两种为原料，通过溶胶凝胶法制成。

实现紫光发射的氧化物发光材料的第一种制备方法中，优选包括以下步骤：

(1)、以Gd³⁺的氧化物、盐酸盐、硝酸盐、碳酸盐或草酸盐，加上Y³⁺、Gd³⁺、La³⁺、Lu³⁺、Sc³⁺的氧化物、盐酸盐、硝酸盐、碳酸盐、草酸盐中的一种或两种为原料，按化学式(RE_1-xGd_x)₂O₃中各元素之间的摩尔比称取原料，其中，0＜x≤0.2；RE为Y、La、Lu、Sc中的一种或者两种；

(2)、将步骤(1)原料中的氧化物、碳酸盐或草酸盐用盐酸或硝酸溶解形成溶解液；或者将步骤(1)原料中的盐酸盐、硝酸盐直接加水溶解形成溶解液；

(3)、步骤(2)制得的溶解液中，加入柠檬酸、水、乙醇形成的混合溶液，在70～100℃下搅拌反应2～6h，然后在120～180℃下加热4～12h得干凝胶；所述混合溶液中，水与乙醇的体积比为1∶2～6，柠檬酸与原料中金属离子的摩尔比为2～4∶1；

(4)、将步骤(3)中制得的干凝胶研磨成粉，将干凝胶的粉以60～500℃/h的升温速率升温至700～1450℃后，恒温煅烧2～8h，得到实现紫光发射的氧化物发光材料。

实现紫光发射的氧化物发光材料的第一种制备方法中，所述步骤(3)是：溶解液加入混合溶液，在75～85℃水浴加热搅拌2～4h，然后在140～160℃下加热4～8h挥发溶剂得干凝胶；混合溶液中水与乙醇体积比为1∶3～5，柠檬酸与原料中金属离子的摩尔比为2～3∶1。

实现紫光发射的氧化物发光材料的第一种制备方法中，所述步骤(4)是：先将干凝胶研磨成粉，然后将干凝胶的粉放入高温箱式炉中，高温箱式炉以300～500℃/h的升温速率升温至800～1200℃，干凝胶的粉恒温煅烧3～5h，得到实现紫光发射的氧化物发光材料。