[发明专利]一种Tb3+掺杂硅酸钙发光材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明技术方案涉及一种硅酸钙发光材料，特别涉及一种Tb³⁺掺杂硅酸钙发光材料的制备方法。

背景技术

近几十年来，稀土发光材料的应用领域十分广泛。因其方向性好、相干性好、发光亮度高，故稀土材料已经广泛应用于照明、激光、全息摄影、医疗、信号传递等领域，并且在军事、医学和农业领域起着重要作用。在掺杂Tb³⁺制备的发光材料中，因为Tb³⁺离子外层有8个4f电子，发射光谱是主要为⁵D_J→⁷F_J的能级跃迁。在能级图中可以看出，4f⁸壳层容易激发一个电子成为半充满稳定态，这样就使对应的f→d能级间的能量差较小，能够吸收>200nm的紫外光，发生4f→5d跃迁，在激发光谱中为一宽峰，范围在220nm～270nm之间，通过弛豫到达4f能级。随着浓度升高，由于能级间的交叉驰豫，这些峰强度降低，而在⁵D₄→⁷F_J的跃迁中，强度较大的是⁵D₄→⁷F₅发生峰对应波长为542nm～550nm。

早在20世纪60年代，我国的肖志国等人针对铝酸盐体系的长余辉发光材料中存在的生产成本比较高、化学性质不稳定和发光颜色比较单一等缺点，开展了对硅酸盐体系的长余辉发光材料的研究。苏锵等人也对一种玻璃基质掺杂Mn²⁺的红色、绿色和黄色长余辉玻璃的研究，并且提出了该长余辉玻璃的制备方法，但该方法存在的制备成本较高、发光性能比较差和发光亮度与余辉性能难以满足生产要求等缺点。

发明内容

本发明的目的是针对当前技术中存在的不足，提供一种Tb³⁺掺杂硅酸钙发光材料的制备方法。该方法通过将铽离子加入到硅酸钙中，利用溶胶凝胶法制备的发光粉体。本发明具有优异的发光学性能，而且原料价廉、易得。

本发明采用的技术方案是：

一种Tb³⁺掺杂硅酸钙发光材料的制备方法，该方法包括以下步骤：

(1)将七氧化四铽溶于浓硝酸中，得到第一溶液；其中，第一溶液中铽的浓度为0.005～0.05mol/L；

(2)将硅酸乙酯溶于乙醇，得到第二溶液；其中，第二溶液中硅酸乙酯的浓度为4～4.5mol/L；

(3)将柠檬酸和硝酸钙加入到蒸馏水中，得到第三溶液；其中，摩尔比柠檬酸和硝酸钙＝1：1，溶液中柠檬酸的浓度为1.3～1.8mol/L；

(4)在第三溶液中加入第一溶液和第二溶液，搅拌后并用稀氨水调节溶液pH至1.0，然后将物料混合后在60～90℃水浴中干燥10～24h，得到湿凝胶；再将湿凝胶放入烘箱中进行烘干，直至形成干凝胶；

其中，体积比第一溶液：第二溶液：第三溶液＝1：0.7～1.2：0.9～1.3；摩尔比钙：铽＝1:0.001～0.01；

(5)将得到的干凝胶研磨后烘干，然后在800～1200℃下烧结2～4h，最后制得Tb³⁺掺杂硅酸钙发光材料。

所述的稀氨水的浓度为0.1～0.5mol/L；

所述的步骤(1)中浓硝酸的质量百分浓度为68％。

本发明的有益效果是：

(1)本发明所得到的发光材料的粉体充分利用了Tb³⁺掺杂硅酸钙后的余辉性能。尤其是余辉性能的稳定性，使得在比较简单的工艺条件下，用肉眼即可观察到余辉性能。在现实中可以用于灯光照明、色彩显示和生物医疗等多个区域，并且相对其他材料的发光性能有了较大的改善，在相同用量情况下，发光性能更加突出。

(2)本发明方法所用设备简单，成本低，产物的结构稳定且性能优异，有利于大规模的生产。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

图1为本发明实施的例1的Tb³⁺掺杂硅酸钙发光材料的激发光谱

图2为本发明实施的例1～4的Tb³⁺掺杂硅酸钙发光材料的荧光强度测试

具体实施方式

实施例1

(1)称量0.0001mol七氧化四铽溶于15ml质量百分浓度为68％的浓硝酸中待用；