[发明专利]一种硅酸盐发光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于发光材料及其制备方法的领域，尤其涉及一种含金属纳米粒子的硅酸盐发光材料及其制备方法。

背景技术

目前，稀土发光材料由于具有优异的发光特性、好的稳定性、高的发光效率、强的蓝光或紫外发射带以及在电子束激发下无气体放出等优点而被广泛应用于场发射显示器(FEDs)和白光LED中。在这些稀土发光材料中，主要以硫化物、氮化物、氧化物或氮氧化物等荧光粉为主.然而，在电子束激发下，硫化物荧光粉容易分解，产生硫化物气体.这不仅毒化阴极，而且降低自身的发光效率。而氮化物和氮氧化物荧光粉的制备条件比较苛刻，对设备的要求也高。因此，研发无污染、相对廉价、容易制备、稳定性好和发光效率高的稀土氧化物荧光粉具有更大的应用前景。作为氧化物体系中的硅酸盐发光材料的稳定性能好，如Ca₂Y₂Si₂O₉：Eu，但发光效率还不够高。表面等离子体是一种沿金属与介质界面传播的波，其作用的深度仅有几十纳米。它形成的电磁场，不仅能够限制光波在亚波长尺寸结构中传播，而且能够产生和操控从光频到微波波段的电磁辐射，实现对光传播的主动操控，增大发光材料的光学态密度和增强其自发辐射速率。研究表明(Koichi Okamoto，Isamu Niki，Axel Scherer，Yukio Narukawa，Takashi Mukai，and Yoichi Kawakami.Surface plasmon enhanced spontaneous emission rate of InGaN/GaN quantum wells probed by time-resolved photoluminescence spectroscopy[J].Appl.Phys.Lett.87，071102(2005))，利用金属与介质表面形成的表面等离子体共振耦合效应，可大大提高发光材料的内量子效率，从而提高发光材料的发光强度。然而，目前还没有关于此效应与发光材料M₂LnSi₂O₉：RE(M为Mg、Ca、Sr及Ba中的一种或两种；Ln为Y、Sc、La及Lu中的一种或两种)进行结合的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种提高发光材料的发光强度的一种硅酸盐发光材料及其制备方法。

本发明的技术方案如下：

本发明其化学式为：M₂Ln_2-xSi₂O₉：xRE，yA；其中，M为Mg、Ca、Sr及Ba中的一种或两种；Ln为Y、Sc、La及Lu中的一种或两种；A为金属纳米粒子，A选自Ag、Au、Pt、Pd或Cu中的一种或二者的合金；RE为Eu、Gd、Tb、Tm、Sm、Ce及Dy中的一种或两种；x的取值为0＜x≤0.8；y的取值为0＜y≤0.005；优选，x的取值为0.01≤x≤0.4；y的取值为0.00003≤y≤0.003。

本发明制备方法包括如下步骤：

B1、按照化学式M₂Ln_2-xSi₂O₉：xRE，yA中各元素的化学计量比，称取M的源化合物、Ln的源化合物、RE的源化合物及含A的硅气凝胶，研磨、均匀混合，获得混合粉体；

B2、在空气气氛或还原气氛中，将步骤B1获得混合粉体在800～1850℃下保温煅烧1～10h，然后冷却至室温，取出煅烧物，研磨后即得含金属纳米粒子的硅酸盐发光材料，该含金属纳米粒子的硅酸盐发光材料的化学式为M₂Ln_2-xSi₂O₉：xRE，yA；其中，所述还原气氛为体积比为90∶10的N₂和H₂的混合气氛；

其中，M为Mg、Ca、Sr及Ba中的一种或两种；Ln为Y、Sc、La及Lu中的一种或两种；A为金属纳米粒子，A选自Ag、Au、Pt、Pd或Cu中的一种或二者的合金；RE为Eu、Gd、Tb、Tm、Sm、Ce及Dy中的一种或两种；x的取值为0＜x≤0.8；y的取值为0＜y≤0.005；优选，x的取值为0.01≤x≤0.4；y的取值为0.00003≤y≤0.003。

A选自Ag、Au、Pt、Pd或Cu；RE为Eu、Gd、Tb、Tm、Sm、Ce及Dy中的一种。