[发明专利]一种稀土正铌酸盐发光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种紫外光或蓝光激发的红色稀土正铌酸盐发光材料及其制备方法。更确切地说涉及一种采用凝胶-燃烧法合成以Pr离子为激活离子、正铌酸盐LnNbO4为基质的红色发光材料，属于稀土发光材料技术领域。

背景技术

稀土正铌酸盐是由两性的稀土金属氧化物和酸性的铌的五氧化物组成的，其在高温质子导体、陶瓷增韧、形状记忆效应等方面有重要的潜在应用价值。稀土正铌酸盐的基本结构特征由被稀土离子分隔开的铌氧层组成，每一层由铌氧八面体构成，铌氧八面体彼此通过共有角上的氧原子连接成链状结构。在LnNbO₄的链状骨架结构中，铌氧八面体中Nb-O键容易在外界能量激发下使氧原子的外层电子迁移到Nb⁵⁺的外层空轨道形成Nb⁴⁺-O^-离子对，在紫外光的激发下可以发射蓝光，而且其吸收的能量可以传递给掺杂的激活剂离子，从而可以获得不同发射波长的发光材料，因此可以作为发光材料的基质。

稀土离子掺杂的正铌酸盐发光材料研究较少。Xiao X等人(Xiao X，et al，Novel YNbO₄:Re³⁺(Re＝Sm，Dy，Er)microcrystalline phosphos：Chemical co-precipitation synthesis from hybrid precursor and photoluminescent properties..J.Alloy Compd.，2007，433(1-2)251)采用化学共沉淀法合成了Sm，Dy和Er掺杂的YNbO₄发光材料。Huang Junli等人(Huang Junli，et al，Promising red phosphors LaNbO₄:Eu³⁺，Bi³⁺for LED solid-state lighting application，Journal of rare earths，2010，28(3)356)合成了Eu³⁺和Bi³⁺共同掺杂的LaNbO₄红色发光材料，采用的是固相反应法。

目前，专利报道的铌酸盐发光材料一般都采用高温固相反应法制备。如中国发明专利CN101962542A报道了组成为M_2-2xNb₂O₇:Eu³⁺，xA⁺的铌酸盐基红色荧光材料，采用相应的原料经高温焙烧而成。中国发明专利CN101899299A报道了在助熔剂的作用下高温焙烧合成化学通式为Ln_2-xEu_xScNbO₇的铌酸盐发光材料。固相反应法通常采用颗粒状氧化物为原料，合成温度高，产物的均匀性差。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中合成温度高，产物的均匀性差的不足，提供一种新型的红色发光材料及其制备方法。该发光材料是以Pr(镨)离子为激活离子，正铌酸镧LnNbO₄为基质，其组成式为Ln_1-xPr_xNbO4；其中，Ln为Y(钇)，La(镧)，Lu(镥)中的一种或几种，x为激活剂离子Pr的含量，其取值范围为0.01≤x≤0.10。本发明提供的发光材料能够同时被紫外光和蓝光激发，其发光颜色为红色。

本发明同时提供了该发光材料的一种制备方法，该方法是将溶胶-凝胶和燃烧合成相结合，通过加热使原料组分和柠檬酸之间发生作用，经过溶胶、凝胶、燃烧等反应阶段形成蓬松的前驱体，前驱体再经过热处理得到最终的氧化物粉末。具体包括以下步骤：

(1)将水合氧化铌Nb₂O₅·nH₂O加入柠檬酸溶液中，在磁力搅拌器上加热搅拌溶解；

(2)按化学组成式向步骤(1)的溶液中加入Ln和Pr的化合物，水浴加热搅拌，温度控制在60-90℃，连续搅拌4-5h形成浅黄色凝胶；

(3)将步骤(2)的凝胶放入预先加热到120-180℃的干燥箱中，发生燃烧反应并伴随产生黄褐色烟雾，形成蓬松的前驱体粉末；

(4)将步骤(3)的前驱体粉末经过700-1200℃的煅烧，即获得所述发光材料。