[发明专利]镝离子激活高压汞灯用荧光粉的制备方法

说明书

本发明属于镝离子激活高压汞灯用荧光粉的制备方法。

高压汞灯是目前被广泛使用的一种照明灯具，主要用于道路及其它场所的照明。该种灯具的工作原理是利用高压汞蒸气放电所产生的以365nm为主的紫外线激发涂于玻璃灯壳内侧的荧光粉产生可见发光。目前在高压汞灯中所使用的稀土荧光粉主要是铕激活的钒酸钇和钒磷酸钇。英国专利Brit.1,135,304(C1.09k)，通用电器公司公开了题为“铕激活钒酸钇的制备”；该方法报导了以氧化钇、氧化铕和五氧化二钒为原料制备铕激活钒酸钇荧光粉。美国专利U.S.3,647,706(C1.301-4p；C 09 k)，Lagos等人公开了题为“铕激活钒磷酸钇荧光粉的制备”；该专利报导了以氧化钇、氧化铕、磷酸二氢铵和钒酸铵为原料于1200-1400℃灼烧制备铕激活灯用荧光粉的方法。上述两种荧光粉虽然均具有较好的性能，但由于要使用在稀土矿物中含量稀少，价格昂贵的氧化铕而使此类荧光粉的成本较高。以镝为激活离子的灯用荧光粉亦有报导。例如美国专利U.S.3,501,412(C1.252-301.4；C 09 k)，R.Ropp公开了题为“镝激活稀土钒酸盐荧光粉”的专利；该方法以稀土氧化物和五氧化二钒为原料制备气体放电灯用荧光粉。日本专利JP 02 28,283[90 28,283](C1.C09K11/83)，K.Nakagawa公开了题为“稀土放电灯用白色发光荧光粉”的专利；该专利所述荧光粉的组成为Y_1-xDy_xV_1-yP_yO₄。

本发明通过大量的实验筛选发现，用铌氧四面体NbO₄部分取代镝激活钒磷酸钇中的钒氧四面体VO₄可显著改善荧光粉对激活能的吸收性能，从而较大程度地提高荧光粉的发光强度；用碳酸钠做助熔剂可改善荧光粉的结晶度。与不含铌氧四面体的镝激活荧光粉相比，掺入NbO₄基团的荧光粉的发光强度可提高20％左右。由于使用了在我国量大价廉的氧化镝取代了量少价昂的氧化铕，所以本发明即可降低荧光粉的生产成本，也为氧化镝的开发利用拓展了新的途径。

本发明的目的是以稀土氧化镝为激活离子的原料，配以相应数量的氧化钇、五氧化二钒、五氧化二铌和磷酸二氢铵等经空气中高温灼烧制备高压汞灯用荧光粉。

本发明根据高温固相反应的原理在高温下制备钒磷酸钇基质化合物；采用离子取代的方法通过固相反应将镝离子和铌氧四面体在高温状态下引入钒磷酸钇基质中钇离子和钒氧四面体的格位，从而制备镝离子激活的荧光粉。高压汞蒸气放电所产生的以365nm为主的紫外线首先被材料中的阴离子基团所吸收，而后激活能通过非辐射能量传递的方式输运到占据钇离子格位的镝离子使其处于激发态并产生白色发光。

本发明将氧化钇、氧化镝、五氧化二钒、五氧化二铌和磷酸二氢铵按如下比例混合：

             Y_1-x(VO₄)_1-a-b(PO₄)_a(NbO₄)_b∶Dy_x

其中：0＜x≤0.02，0＜a＜1.0，0＜b≤0.015混合物经研混后在适量碳酸钠存在的条件下于400℃在空气中灼烧4小时，经研磨后再于1200-1400℃在空气中灼烧4-8小时。产物经研磨、水洗、烘干后即为白色粉末状荧光粉。

本发明提供的实施例如下：

1.将55.89克氧化钇、40.38克五氧化二钒、5.75克磷酸二氢铵、0.80克五氧化二铌、0.94克氧化镝混匀，研细；加入适量的含4.79克无水碳酸钠和4.09克五氧化二钒的水溶液进一步研磨，烘干；混合物于400℃灼烧4小时；取出研细后再于1300℃灼烧8小时；研细后经水洗、烘干即得组成为Y_0.99(VO₄)_0.888(PO₄)_0.1(NbO₄)_0.012∶Dy_0.01的白色荧光粉。用该荧光粉涂制了250W内，外镇高压汞灯，流明效率分别为23.001m/w和50.401m/w。