[发明专利]任选具有镧的铈和/或铽磷酸盐、由所述磷酸盐获得的无机发光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及任选地具有镧的铈和/或铽的磷酸盐，涉及由这种磷酸盐产生的无机发光材料(phosphor)，还涉及其制备方法。

背景技术

镧、铽和铈的混合磷酸盐及镧和铽的混合磷酸盐(下文一般地表示为LAP)因其发光特性而为本领域熟知。例如，当含有铈和铽时，它们在被具有低于可见光范围的波长的某些高能辐射(用于照明或显示系统的UV或VUV辐射)照射时发出明亮的绿光。利用这种特性的无机发光材料通常以工业规模使用，例如，用于三色荧光灯中、用于液晶显示器的背光(backlighting)系统中或用于等离子体系统中。

几种制备LAP的方法是已知的。这些方法为两种类型。首先，存在“干式”方法，其中，在磷酸氢二铵的存在下进行氧化物混合物的磷酸化或混合氧化物的磷酸化。这些可能相对长和复杂的方法特别地导致了控制所获得的产物的大小和化学同质性方面的问题。其他类型的方法包括那些被统称为“湿式方法”的方法，其中，稀土金属的混合磷酸盐或稀土金属磷酸盐的混合物的合成在液体介质中进行。

这些不同的合成导致混合的磷酸盐，其需要在还原性气氛下、通常在助熔剂(fluxing agent)或熔剂(flux)的存在下、在大约1100℃的高温下进行热处理以实现其发光应用。这是因为，为了使该混合磷酸盐成为可能最有效的无机发光材料，使铽和(在适当情况下的)铈尽可能处于3+的氧化态是必要的。

上述干式和湿式的方法具有导致粒度不受控制(尤其是粒度不够窄)的无机发光材料的缺陷，其进一步通过使用熔剂和在还原气氛下的高温热活化处理的必要性加强(这通常会导致粒度进一步受干扰)，从而导致大小不均匀的无机发光材料微粒，其可能另外包含特别是与熔剂的使用相关的或多或少量的杂质，并最终表现出不足的发光性能。

专利申请EP 0581621已提出了一种方法，其使得有可能改善LAP的粒度以使其具有窄的粒度分布，这导致特别高性能的无机发光材料。所描述的方法更特别地使用硝酸盐作为稀土金属盐并建议使用氨水作为碱，其具有排放含氮产物的缺点。因此，虽然该方法确实产生高性能的产品，但是如果为了满足越来越严格的禁止或限制这种排放的生态立法，可能使得其实施变得更加复杂。

无可否认的是，特别是可以使用除了氨水之外的强碱(例如碱金属氢氧化物)，但后者导致在LAP中碱金属的存在，这种存在被认为能够在无机发光材料的使用中(特别是在汞蒸气灯中)降低其发光性能。

因此，目前需要在无机发光材料的制备过程中使用很少或不使用硝酸盐或氨水、或甚至不需要使用熔剂的制备方法，这对于获得的产品的发光性能没有负面影响。

发明内容

本发明的主题是开发一种制备LAP的方法，没有这些产物的排放。

本发明的另一主题是提供无机发光材料，但是其具有与目前已知的那些无机发光材料相同的特性、或甚至更优良的特性。

为此，根据第一方面，本发明提供了稀土金属(Ln)磷酸盐，Ln或者为选自铈和铽中的至少一种稀土金属，或者为镧与上述两种稀土金属中的至少一种的组合，其特征在于，它具有磷镧镨矿(rhabdophane)型或混合的磷镧镨矿/独居石型的晶体结构，和它含有钾，钾含量最多为7000ppm。

根据另一方面，本发明涉及基于稀土金属(Ln)磷酸盐的无机发光材料，Ln具有与上述相同的含义，其特征在于，它具有独居石型的晶体结构，和它含有钾，钾含量最多为350ppm。

本发明的无机发光材料，尽管存在碱金属钾，但具有良好的发光性能和良好的使用寿命。它们甚至可以表现出比已知产品更好的产额。

本发明的磷酸盐(其为无机发光材料的前体)也具有有利的特性，因为它们在相同的煅烧条件下产生与通过现有技术的前体获得的无机发光材料相比具有改善的性能的无机发光材料。

通过阅读如下说明书以及旨在说明本发明的各种具体但非限制性的实施例，本发明的其他特征、细节或优点将变得更加清楚。

对于说明书的其余部分，还规定：除非另有说明，在所有给出的值的范围或限度中，界限值都包括在内，因此如此限定的值的范围或限度涵盖至少等于或大于下限和/或最多等于或小于上限的任何值。

对于说明书的其余部分，术语“稀土金属”表示由钇和元素周期表中具有57至71(包括端值)的原子序数的元素组成的组中的元素。

关于在说明书的其余部分中对于磷酸盐和无机发光材料提及的钾含量，应当注意的是给出了最小值和最大值。应该理解：本发明涵盖由这些最低值的任一个与这些最大值的任一个所限定的钾含量的任何范围。