[发明专利]一种疏水性碳酸钙上转换红色荧光粉及其制备方法

说明书

一种疏水性碳酸钙上转换红色荧光粉，包括红色偏橙红色荧光粉，所述红色偏橙红色的波长范围为580‑630nm，所述红色偏橙红色荧光粉中掺杂元素铕为基质碳酸钙的2‑12％摩尔质量，色度由激活剂三氧化二铕及敏化剂三氧化二钇的掺杂比例调节。以及提供一种疏水性碳酸钙上转换红色荧光粉的制备方法，使用等离子辅助低温烧结制备粉体以及使用水热法置换表面活性成分增强粉体的表面疏水性。本发明比现有的上转换荧光粉末制备方法更加简便、廉价，同时应用范围更广、发光性能更强。表面疏水性是本产物更适合作为涂料应用。

技术领域

本发明属于荧光发光材料技术领域，具体涉及一种疏水性碳酸钙上转换红色荧光粉及其制备方法，其制备方法是等离子烧结及水热置换技术，表面包覆层为有机物。

背景技术

上转换发光是指连续吸收两个或两个以上长波光子，发射出较短波长的光。上转换是通过光子的连续吸收发生的，通常被认为不同于同时吸收两个光子的双光子过程。上转换荧光主要应用在红外光激发发出可见光的红外探测，生物标识，和长余辉发光的警示标识，防火通道指示牌或者室内墙壁涂装充当夜灯的作用等。

以稀土氟化物为基质的上转换荧光粉已经成为一个材料研究的热点。这是因为氟化物声子能量低、稀土离子掺杂浓度高、稳定性好等。另一方面氧化物基质虽然声子能量较高，但具有熔点高、稳定性好和热膨胀系数小、制备工艺简单、环境条件要求较低的优点。除此之外还有碳酸盐、钨酸盐等其他类型的基质。

碳酸钙具有价格低廉、化学性质稳定、粒径和形貌易控等优点，但是碳酸钙表面亲水疏油，比表面积大，表面能高，颗粒间极易团聚，形成二次粒子，导致基于碳酸钙的荧光性能劣化。为了有效改善和提高荧光粉的物理性能和发光性能，通过对荧光粉表面进行包覆改性，从而使改性荧光粉得到越来越广泛的应用。荧光粉的表面改性方法，即通过物理或化学方法在荧光粉表面包覆一层无机物或有机物。有机物改性剂则有金属醇盐和有机高分子等。荧光粉颗粒经表面包覆膜材料后，一方面将其与外界环境隔离，改善了荧光粉颗粒表面结构，有效地降低了荧光粉表面缺陷，材料的发光性能得到了提高，使基于碳酸钙的荧光粉更适于做成涂料。

但是常用的水热法表面改性技术存在着粉体晶型难控制，有机物易干扰稀土掺杂效果，导致发光效能低的缺点。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种疏水性碳酸钙的上转换红色荧光粉，可实现由红外辐射激发的红光，适用于道路设施警示，产品防伪。本发明还提供了一种适用于上述疏水性碳酸钙的上转换三基色荧光粉的低温烧结制备方法和水热置换技术改善粉体的表面疏水性。该方法利用真空等离子氛围固相烧结碳酸钙粉末，有烧结温度低，稀土掺杂均匀的特点。等离子体能活化粉体表面，烧结后的粉末使用水热法，利用有机表面活性剂修饰获得疏水性的产物。所制备的荧光材料的荧光性能好，具有热稳定性，制备方法简单能够实现工业化。

为了解决上述技术问题本发明提供如下的技术方案：

一种疏水性碳酸钙上转换红色荧光粉，包括红色偏橙红色荧光粉，所述红色偏橙红色的波长范围为580-630nm，所述红色偏橙红色荧光粉中掺杂元素铕为基质碳酸钙的2-12％摩尔质量，色度由激活剂三氧化二铕及敏化剂三氧化二钇的掺杂比例调节。

进一步，所述红色偏橙红色荧光粉中，荧光粉体粉末密度：3-4g/cm³，粒度分布：1-100um，激发波长：900-1064nm，发光波长：550-650nm范围内，耐受温度：200℃以上。

一种疏水性碳酸钙上转换红色荧光粉的制备方法，使用等离子辅助低温烧结制备粉体以及使用水热法置换表面活性成分增强粉体的表面疏水性。

进一步，制备时掺入含有铕元素化合物为三氧化二铕，Bi³⁺、Y³⁺作为敏化剂，K⁺或者Li⁺提供电荷，作为电荷补偿剂。