[发明专利]偏硅酸钙发光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及发光材料技术领域，特别是涉及偏硅酸钙发光材料及其制备方法。

背景技术

20世纪60年代，Ken Shoulder提出了基于场发射阴极阵列(Field EmissiveArrays,FEAs)电子束微型装置的设想，利用FEAs设计和制造平板显示与光源器件。这种新型的场发射器件的工作原理与和传统的阴极射线管(Cathode-Ray Tube,CRT)类似，通过电子束轰击红、绿、蓝三色荧光粉发光实现成像或照明用途，该种器件在亮度、视角、响应时间、工作温度范围、能耗等方面均具有潜在的优势。

获得性能优良的场发射器件的关键因素之一是制备高性能荧光材料。目前场发射器件所采用的荧光材料主要是用于传统阴极射线管和投影电视显象管的硫化物系列、氧化物系列和硫氧化物系列荧光粉。硫化物系列和硫氧化物系列荧光粉具有发光亮度较高，且具有一定的导电性的特性，但在大束流电子束的轰击下容易发生分解，放出单质硫“毒化”阴极针尖，并生成其他沉淀物覆盖在荧光粉表面，降低了荧光粉的发光效率。氧化物、铝酸盐荧光粉稳定性能好，但也具有发光效率不够高的缺点。

偏硅酸钙发光材料，如CaSiO₃:Pb,Mn是一种常见的阴极射线发光和光致发光荧光粉，因其具有良好的化学稳定性、热稳定性和价格低廉等优点而被普遍使用，但其发光效率较低，还需更进一步的提高。

发明内容

基于此，有提供一种发光效率较高的偏硅酸钙发光材料及其制备方法。

一种偏硅酸钙发光材料，具有如下化学通式：具有如下化学通式：Ca_1-x-ySiO₃:Pb_x,Mn_y,M_z，所述M掺杂在Ca_1-x-ySiO₃:Pb_x,Mn_y中，所述M为银(Ag)、金(Au)、铂(Pt)、钯(Pd)和铜(Cu)金属纳米粒子中的至少一种，0<x≤0.05，0＜y≤0.1，z为M与Si(硅)的摩尔之比，0<z≤1×10^-2。

在其中一个实施例中，0.01≤x≤0.03。

在其中一个实施例中，0.02≤y≤0.07。

在其中一个实施例中，1×10^-5≤z≤5×10^-3。

一种偏硅酸钙发光材料的制备方法，包括：

将Ag、Au、Pt、Pd及Cu中的至少一种的金属盐溶液与助剂和还原剂混合并反应，制得含有M的溶胶；所述M选自Ag、Au、Pt、Pd和Cu金属纳米粒子中的至少一种；

按照M与Si的摩尔之比z，将二氧化硅气凝胶溶解至所述含有M的溶胶中，在50℃~75℃温度下搅拌0.5h~3h，超声，干燥，研磨后在600℃~1200℃下煅烧0.5~4h，得到掺杂M的二氧化硅气凝胶，0<z≤1×10^-2；及

按照Ca_1-x-ySiO₃:Pb_x,Mn_y,M_z各元素的摩尔之比，分别称取钙(Ca)的化合物、Pb的化合物、Mn的化合物及所述掺杂M的二氧化硅(SiO₂)气凝胶，研磨后升温至500℃~900℃煅烧2h~10h，再于还原气氛中900℃~1500℃温度下处理0.5h~6h，随炉冷却降温至室温，得到化学通式为Ca_1-x-ySiO₃:Pb_x,Mn_y,M_z的偏硅酸钙发光材料，所述M掺杂在Ca_1-x-ySiO₃:Pb_x,Mn_y中，0<x≤0.05，0<y≤0.1。

在其中一个实施例中，所述金属盐溶液中金属离子的浓度为5×10^-4mol/L~2.5×10^-2mol/L。

在其中一个实施例中，所述助剂为聚乙烯砒咯烷酮、柠檬酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠和十二烷基磺酸钠中的至少一种，所述助剂的添加量在所述含有M的溶胶中的浓度为1×10^-4g/mL～5×10^-2g/mL。