[发明专利]一种光色可调的掺杂稀土离子的天然硅灰石发光材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种光色可调的掺杂稀土离子的天然硅灰石发光材料，其特征在于：所述发光材料是采用未经任何改性处理的天然硅灰石矿物为基质，再通过固相热扩渗工艺将稀土离子渗透到天然硅灰石矿物的晶格中制备而成，所述稀土离子与天然硅灰石矿物的物质的量比为0.005-0.20：1；其中天然硅灰石中各组分的质量百分数为：CaO≥48.00%，SiO₂≥51.75%，其余为灼减量，各组分的质量分数之和为100%；稀土离子由稀土硝酸盐、稀土氧化物、稀土氢氧化物、稀土碳酸盐中的一种或多种化合物来提供，其中所述稀土离子为Eu和La；

制备时，包括以下步骤：

（1）制备天然硅灰石粉末：将天然硅灰石原矿置于质量分数为8-10%的稀盐酸中浸泡一天，再用去离子水清洗后烘干，使用球磨机破碎研磨，再用磁铁棒除铁，过200-300目筛，再将粉末用超声处理60-90min使其充分分散，在80-100℃下干燥10-12h后即得到天然硅灰石粉末；

（2）原料混合：将稀土硝酸盐、稀土氧化物、稀土氢氧化物、稀土碳酸盐中的一种或多种与天然硅灰石矿物粉末按照物质的量比为 0.005-0.20：1进行称量混合，再次研磨、过200目筛后即可得到天然硅灰石和稀土离子的混合体系；

（3）固相热扩渗工艺：将上述混合体系装入刚玉坩埚中，置于700~1200℃马弗炉中，在空气气氛下保温0.5~4h，即得。

2.根据权利要求1所述一种光色可调的掺杂稀土离子的天然硅灰石发光材料，其特征在于：所述发光材料可被230-270nm的远紫外光、368nm、393nm和408nm的近紫外光，以及446nm处的蓝光有效激发，其发射光谱由350~750nm之间的多组尖峰组成，光谱覆盖从紫色到红色的整个范围。

3.根据权利要求1所述一种光色可调的掺杂稀土离子的天然硅灰石发光材料，其特征在于：所述发光材料可以通过控制其中固溶的La³⁺离子浓度来实现多重发光颜色由紫至红的连续调控。

4.根据权利要求1所述一种光色可调的掺杂稀土离子的天然硅灰石发光材料，其特征在于：所述稀土硝酸盐为Eu(NO₃)₃·6H₂O和 La(NO₃)₃·6H₂O。

5.根据权利要求1所述一种光色可调的掺杂稀土离子的天然硅灰石发光材料，其特征在于：所述稀土氧化物为Eu₂O₃和 La₂O₃。

6.根据权利要求1所述一种光色可调的掺杂稀土离子的天然硅灰石发光材料，其特征在于：所述稀土氢氧化物为Eu(OH)₃和 La(OH)₃。

7.根据权利要求1所述一种光色可调的掺杂稀土离子的天然硅灰石发光材料，其特征在于：所述稀土碳酸盐为Eu₂(CO₃)₃和La₂ (CO₃)₃·8H₂O。

8.如权利要求1-7中任一项所述的一种光色可调的掺杂稀土离子的天然硅灰石发光材料的应用，其特征在于：所述发光材料与紫外LED芯片结合制备高发光性能白光LED。