[发明专利]钨酸钙荧光粉的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料化学领域，具体涉及一种钨酸钙荧光粉的制备方法。

背景技术

1891年，奥地利的冯·韦尔斯巴赫最先利用掺有少量硝酸铈、硝酸钍制成的汽车纱罩作为照明工具，开创了人类利用荧光材料作为照明工具的先例。从1938年，Inman发明荧光灯以来的半个世纪中，荧光灯发光效率的提升、显色性能的改进和寿命的提高的历史就是灯用材料性能不断改进、提高和完善的发展史，而其中荧光材料的作用尤其重要。为了荧光粉开发的需要，至少对上千种化合物做过研究，可惜其中绝大部分被淘汰了，能应用的不过10余种。之所以大部分的化合物均不能应用，是因为作为荧光粉必须满足光学(稳定的基质结构、合适的激活剂，包括符合要求的荧光光谱和激发能量、高的发光效率和优良的光衰特性等)和制灯工艺的一些基本条件。1942年研究出锰和锑激活的卤磷酸钙荧光粉，制成荧光灯即日光灯以后，发光效率比白炽灯提高了4～5倍，开始了荧光(冷光)照明的时代。随着能源危机的出现，节能已成为迫切需要解决的问题。1971年，Koedam M.和Opstelten J.J.从理论上计算后指出，若能合成3种窄谱带波长为440～460nm，540～550nm，590～620nm的高效磷光体，预计可以制成各种色温的高光效、高显色性的新型荧光灯。1974年，荷兰飞利浦公司先后合成了用Ce³⁺作敏化剂、Tb³⁺作激活剂的多铝酸镁绿粉(Ce，Tb)MgAl₁₁O₁₉，用Eu²⁺激活的多铝酸钡镁蓝粉(Ba，Mg，Eu)Al₁₆O₂₇和用Eu³⁺激活的氧化钇红粉(Eu，Y)₂O₃，将这3种稀土荧光粉按一定配比混合，可制成2300～8000K的荧光灯，40W三基色荧光灯的光效为80lm/W，显色指数Ra也大于80，使荧光灯的光效和光色同时达到较高水平，解决了长期以来用卤粉所不能解决的问题。后来日本日亚公司为规避飞利浦公司的在灯用蓝、绿粉方面的专利，陆续开发出磷酸盐绿粉和卤磷酸盐蓝粉，1983年稀土硼酸盐绿粉开发成功，使三基色粉的品种进一步拓展。到80年代后期，为满足市场对光源更高的显色性能的需求，开发出四基色和五基色的荧光粉，提高了波长490nm的蓝绿色发射，引入发射650nm波段深红色的荧光粉，使显色指数从80提高至90以上。

研究表明，相较于欧美和日本，我国的节能灯和稀土三基色节能灯粉的起步相对较晚，但是发展迅速，从20世纪80年代后期开始研究和试产稀土节能荧光灯，在20世纪90年代得到了不断地发展和完善，自1996年我国实施绿色照明工程以来，节能灯在我国得到了较快地普及和应用，走在了世界前列，目前我国已成为世界上最大的稀土三基色荧光粉和节能灯的生产基地，为人类社会现代照明文化的进步作出了贡献。

钨酸钙，分子式为CaWO₄，是一种白色粉末，微溶于水、氯化铵溶液。它为自激发荧光粉，在X射线、电子和紫外线激发下均是很有效的发光材料。在253.7nm紫外线照射下发蓝色荧光，发射光谱峰值波长423nm，半宽度120nm。在阴极射线激发下发出蓝色光。由于其具有很好的蓝色荧光，在发光涂料、荧光灯、霓虹灯、X射线荧光屏、闪烁计数器及激光器等方面得到了广泛的应用。

研究表明，钨酸钙的纯度越高，其发光性能越好，越能得到更加广泛的应用。由于钨酸钙并不是一种天然矿物，现在用到的钨酸钙主要靠人工合成得到。如杨玉国、许建华等采用化学沉淀法制备获得钨酸钙纳米晶，由于加入了聚乙二醇200使纳米晶具有良好的分散性，但其发光性能不好，发光强度较弱；蔡少华等利用水热法合成除了掺杂铅的钨酸钙荧光体，但其合成出的荧光体荧光强度很弱，不能在实际生活中得到应用。

发明内容

针对以上技术现状，本发明所要解决的技术问题是提供一种反应条件温和，制备过程简单，成本低廉，同时具有良好的发光性能的钨酸钙荧光粉的制备方法。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种钨酸钙荧光粉的制备方法，其特征在于所述制备方法是以墨鱼骨为原料，利用水热合成荧光体，具体包括以下步骤：

(1)取市售墨鱼骨(主要成分为CaCO₃)，去皮，切成块状，备用；

(2)称取适量的墨鱼骨在不锈钢反应釜内，按照墨鱼骨与钨酸铵的摩尔数之比12～6∶1的比例加入钨酸铵，再加入适量的水，将反应釜密封，在120～180℃的温度下反应24～48小时；