[发明专利]稀土离子激活的铟酸盐高效荧光材料、制备方法及其用途

说明书

本发明涉及一种稀土离子激活的铟酸盐氧化物高效荧光粉材料、制备方法及其用途，该荧光材料化学式(A_1‑xB)InO₄:xRe，其中0.001≤x≤0.3，B为Ca、Sr和/或Ba，A为La、Y、Sc、Lu和/或Gd，Re为Nd³⁺、Sm³⁺、Eu³⁺、Yb³⁺、Ho³⁺、Er³⁺、Tm³⁺、Tb³⁺、Dy³⁺和/或Pr³⁺。以氧化物A₂O₃、Re₂O₃和碳酸盐BCO₃为原料，采用固相反应法制备；以金属离子硝酸盐为原料，采用溶胶‑凝胶法制备；以稀土离子氧化物和二价金属碳酸盐为原料，采用溶胶‑凝胶法制备。采用波长在210～370nm范围的紫外光作为光源激发或者在300～450nm的波长范围内，采用三价稀土离子激活剂的4f电子跃迁对应的特征波长的光激发，可实现材料高效发光。

技术领域

本发明涉及一种稀土离子激活的铟酸盐高效荧光材料、制备方法及其用途，属稀土发光材料领域。

背景技术

稀土掺杂的荧光材料是最重要的稀土功能材料之一，主要应用于节能灯、半导体照明、平板显示等领域，已经成为节能照明、信息显示、光电探测等领域的支撑材料之一，对科技进步和社会发展发挥着日益重要的作用。

稀土掺杂的荧光材料由基质和掺杂到基质中的稀土离子激活剂构成，荧光材料的发光特性主要取决于稀土离子4f壳层电子的性质，随着4f壳层电子数的变化，稀土离子表现出不同的电子跃迁形式和极其丰富的能级跃迁。因而，稀土离子可以发射出从紫外到红外光区的各种波长的光而形成多种多样的发光材料。近三十年来稀土发光材料获得了令人瞩目的发展，同时，随着稀土荧光材料在众多领域的广泛应用，也对材料的发光性能提出了更高的要求。特别是在白光LED照明和显示中的应用，使得稀土发光材料的研究和产业发展产生了颠覆性的变化，如：CRT、PDP、FED等显示器退出历史舞台，灯用稀土三基色荧光粉产销量急剧下降，而对高效的白光荧光粉的需求更为迫切。

影响稀土荧光材料发光效率的因素主要包括以下两个方面：

其一，诱导稀土离子发光的能量传递方式和稀土离子的4f电子跃迁的几率，大多数三价稀土离子发光来源于未填满的4f壳层的电子跃迁(称为f-f跃迁)，由于4f层电子被5s和5p电子层的8个电子所屏蔽，晶体场对谱线位置的影响较小，因此晶体场中的4f电子能级一般类似于自由原子的分立能级，发射光谱均为线状光谱。对于稀土自由离子而言，4fⁿ组态内的各种电子态的宇称是相同的，它们之间的跃迁矩阵元为零，根据稀土电子跃迁的宇称选择定则，稀土离子4fⁿ组态内能级之间电偶极跃迁是禁戒的，磁偶极跃迁是允许的。在凝聚态中，由于晶体场奇次项的作用，可以使与4fⁿ组态相反宇称的组态混入到4fⁿ组态之中，使得4fⁿ组态内的状态不再是单一的状态，而是两种宇称的混合态，这样的电子态之间的电偶极跃迁矩阵元不为零，致使4fⁿ组态内的电偶极跃迁成为可能，因此可以观察到基于4fⁿ组态内f-f跃迁的发光现象。但由于f-f跃迁几率仍然较小，使得由此所产生的光吸收和光发射较弱，这是影响稀土荧光材料发光效率的主要因素之一。