[发明专利]稀土磷酸盐纳米荧光粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于稀土发光材料技术领域，特别涉及一种稀土磷酸盐纳米荧光粉及其制备方法。

背景技术

自从20世纪70年代灯用稀土荧光粉商品化以来，荧光粉的研究进入了一个新的阶段。荧光粉的制备是发光材料研究的基础，稀土发光材料因具有丰富多变的荧光特性、发光的色纯度较高、高发光转换率和化学性质稳定等优点，格外引人注目。经过几十年的发展，稀土发光材料已成为一类重要的功能材料，广泛应用于荧光灯、等离子平板显示器和X射线成像技术等领域。

荧光粉的尺寸大小、均匀性及形状是影响荧光粉发光强度的非常重要的因素。对于一种效率高的荧光粉而言，必需具有颗粒小，粒径分布均匀，无团聚等特点。因为小颗粒可以提供更高的堆积密度和更小的粘合剂含量，以及分散性能。

目前产业界所用的稀土发光材料主要是各类微米级的荧光粉。随着纳米技术的兴起，研究者发现纳米荧光粉具有显著的优点，纳米尺寸的荧光粉发光强度比微米级的荧光粉要大，纳米荧光粉具有高的掺杂浓度以及较长的荧光寿命，因其颗粒较小，可用于更高分辨率的显示器，同时它可改善荧光粉的粘结流变性，减少荧光粉用量，提高均匀性；解决了实际应用中，由于荧光粉与环氧树脂的浆料混合尺寸不均匀导致整个系统光线不均一，从而影响整个体系发光颜色及强度分布等性能的问题。

传统的合成方法是由原料机械混合经高温固相反应合成，存在很多弊端：反应温度高、产品易结块、颗粒均匀性差、产品的粒径大。例如中国专利文献CN101440284A（专利申请号 200810220141.9）公开了一种铕激活磷酸盐紫光发射荧光粉的制备方法，先用化学共沉法制备前驱体，以该荧光粉化学式中各元素的原子量比例将含锶化合物、含镁化合物及含铕化合物用硝酸溶解成溶液和磷酸氢二铵溶液在40～90℃下不断搅拌连续共沉淀制备稀土磷酸盐沉淀物，沉淀结束后陈化沉淀物、然后对沉淀混合物过滤、洗涤、干燥后，得到稀土磷酸盐沉淀物；然后将稀土磷酸盐沉淀物在还原气氛下高温处理，处理温度为900～1200℃，处理1～5小时；最后在还原气氛中降到室温，将稀土磷酸盐沉淀物破碎至所需粒度，洗涤烘干得到所需产物。

热注射法是现在制备单分散油溶性荧光粉纳米粒子的一种常用方法，但此方法的缺点是反应需在较高温度下进行，需要高沸点熔剂，且所用的反应前驱体通常是价格昂贵的，毒性很大的有机金属化合物，适用范围较窄，而且其产量较低，不利于转化为实际应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备过程简单，反应条件温和，尺寸在纳米级的稀土磷酸盐纳米荧光粉及其制备方法。

实现本发明目的的技术方案是一种稀土磷酸盐纳米荧光粉，包括结构式为Bi_(1-y)PO₄:y M的纳米稀土磷酸盐颗粒，其中M是Eu³⁺或Tb³⁺或Sm³⁺，0.05<y<0.25；当M为 Eu³⁺时，该荧光粉是白色粉末，在低压汞灯波长254 nm的紫外线照射下发出肉眼可见的红光；当M为Tb³⁺时，该荧光粉是白色粉末，在低压汞灯波长254 nm的紫外线照射下发出肉眼可见的绿光；当M为Sm ³⁺时，该荧光粉是白色粉末，在低压汞灯波长254 nm的紫外线照射下发出肉眼可见的浅红色光。

上述稀土磷酸盐纳米荧光粉还包括吸附在纳米稀土磷酸盐颗粒外的一层油酸根离子，从而使得稀土磷酸盐纳米荧光粉为油溶性稀土磷酸盐纳米荧光粉；纳米稀土磷酸盐颗粒的粒径为40～80nm；纳米稀土磷酸盐颗粒在形成时，油酸根离子一端的亲水基团COO^—被吸附在纳米稀土磷酸盐颗粒的表面，而油酸根离子的另一端的作为亲油基团的有机长链则远离纳米稀土磷酸盐颗粒表面。

所述荧光粉的制备方法，包括如下步骤：

①配置油酸钠的乙醇-水溶液，然后转入洁净的烧杯中；

②制备反应前驱体：将多聚磷酸溶于乙醇中配成澄清溶液，转入步骤①放置油酸钠的乙醇-水溶液的烧杯中并搅拌得到澄清透明溶液；将摩尔比为3∶1～19∶1的硝酸铋和硝酸M固体加入上述澄清透明溶液，搅拌得到作为反应前驱体的混合溶液，其中多聚磷酸的摩尔数是硝酸铋和上述稀土硝酸盐的摩尔数之和的1∕4～1∕2；所述硝酸M为硝酸铕、硝酸铽或硝酸钐；