专利名称：铋离子掺杂的锗硅酸盐发光材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种锗硅酸盐发光材料，尤其涉及一种铋离子掺杂的锗硅酸盐发光材料。本发明还涉及一种铋离子掺杂的锗硅酸盐发光材料的制备方法。
背景技术：
目前，过渡元素和稀土发光材料作为一种新型高效的发光材料，已经发展为信息显示、照明光源、光电器件等领域重要的发光材料，通过提高发光材料的发光强度可以有效改善发光器件的性能，同时提高器件的发光效率并有效节能。因此，高发光效率的发光材料的研究和应用一直是材料化学和材料物理学领域的重要研究内容。稀土离子掺杂的锗硅酸盐发光材料具有良好的光致发光性能，受激发后所发出的荧光色纯度和亮度均较高。现有紫外led(uv-led，下同)的研究一方面集中在uv芯片，另一方面则主要集中在uv-led用的荧光粉发光材料。目前可以适合uv-led使用的荧光粉并不多，因而开发新型适用于uv-led使用的发光材料是一个研究重点。
发明内容
本发明解决其技术问题是提供一种铋(bi，下同)离子掺杂的锗硅酸盐发光材料。所采用的技术方案为该锗硅酸盐发光材料具有以下化学通式=abhbixco4,其中， χ的取值为0 < χ彡0. 08，a为纳(na)、钾(k)、锂(li)中的一种，b为钇(y)、钆(gd)、镥 (lu)、镧(la)、钪(sc)中的一种或者两种，c为锗(ge)、硅(si)中的一种或者两种；其中， χ的取值优选为0. 001彡χ彡0. 06。本发明还提供一种制备铋离子掺杂的锗硅酸盐发光材料的方法，包括以下步骤(1)、按化学通式abhbixco4中各元素的化学计量比，提供a的化合物原料，b的化合物原料，c的化合物原料及bi3 的化合物原料，研磨成混合粉体；其中，a的化合物原料为 a 的碳酸盐；b的化合物原料为b3 的氧化物、硝酸盐、碳酸盐、草酸盐中的至少一种；c的化合物原料为c4 的氧化物；bi的化合物原料为bi3 的氧化物、草酸盐中的一种或两种；χ的取值为0 < χ彡0. 08，χ的取值优选为0. 001 ^ χ ^ 0. 06 ；a为纳(na)、钾(k)、锂(li)中的一种，b为钇(y)、钆(gd)、镥(lu)、镧(la)、钪(sc)中的一种或者两种，c为锗(ge)、硅 (si)中的一种或者两种；(2)、将混合粉体于800 1350°c温度下、空气气氛中高温烧结2 20h，所得到产物冷却至室温，研磨即得到bi3 离子掺杂的锗硅酸盐发光材料。本发明的发光材料是掺杂了铋离子的锗硅酸盐发光材料，具有稳定性好、发光性能较好的特点，可以适用于uv-led的使用。本发明的制备方法工艺简单、产品质量高、成本低，可广泛应用在发光材料制造中。
图1是实施例2所制备的naya99biatllgeo4发光材料的发射光谱。其中，发射光谱的激发波长为350nm。测试该光谱使用的仪器为岛津rf-5301pc荧光光谱仪；图2为本发明锗硅酸盐发光材料的制备工艺流程图。
具体实施例方式本发明提供一种铋离子掺杂的锗硅酸盐发光材料，本发明还提供一种制备铋离子掺杂的锗硅酸盐发光材料的方法，如图2所示，包括以下步骤si、按化学通式abhbixco4中各元素的化学计量比，提供a的化合物原料，b的化合物原料，c的化合物原料及bi3 的化合物原料，研磨成混合粉体；其中，a的化合物原料为 a 的碳酸盐；b的化合物原料为b3 的氧化物、硝酸盐、碳酸盐、草酸盐中的至少一种；c的化合物原料为c4 的氧化物；bi的化合物原料为bi3 的氧化物、草酸盐中的一种或两种；χ的取值为0 < χ彡0. 08，χ的取值优选为0. 001 ^ χ ^ 0. 06 ；a为纳(na)、钾(k)、锂(li)中的一种，b为钇(y)、钆(gd)、镥(lu)、镧(la)、钪(sc)中的一种或者两种，c为锗(ge)、硅 (si)中的一种或者两种；s2、将混合粉体于800 1350°c温度下、空气气氛中高温烧结2 20h，所得到产物冷却至室温，研磨即得到bi3 离子掺杂的锗硅酸盐发光材料。上述步骤s2中，所述混合粉体的烧结过程是在空气气氛中进行的。下面结合附图，对本发明的较佳实施例作进一步详细说明。实施例1nay0.999bi0.001si04 发光材料的制备首先称取碳酸钠(nei2co3)o.^50g、氧化钇化203) 0· 5639g、氧化铋(bi2o3)o. 0012g、 二氧化硅(sio2)o. 3005g，然后将称量好的原料在玛瑙研钵中研磨混合均勻后装入刚玉坩埚中，将该刚玉坩埚放入高温箱式炉中，在空气气氛下升温到1100°c，在此条件下保温煅烧 10小时后，再冷却到室温，将冷却后的产物研磨，即可得到naya 999biatltllsio4发光材料。本实施例的naya 999biacmsio4发光材料在波长为350nm的激发光激发下发射蓝白光。实施例2nay0.99bi0.01ge04 发光材料的制备首先称取碳酸钠(nei2co3)o.^50g、氧化钇化203)0. 5589g、氧化铋(bi2o3)o. 0116g、 二氧化锗(geo2)o. 5230g，然后将称量好的原料在玛瑙研钵中研磨混合均勻后装入刚玉坩埚中，将该刚玉坩埚放入高温箱式炉中，在空气气氛下升温到1200°c，在此条件下保温煅烧 5小时后，再冷却到室温，将冷却后的产物研磨，即可得到naya99biatllgeo4发光材料。本实施例的naya99biatllgeo4发光材料在波长为350nm的激发光激发下发射蓝白光。图1是本实施例制备得到的naya99biatllgeo4发光材料在350nm波长为350nm的激发光激发下的发射光谱，光谱范围从380nm到620nm，峰值波长为445nm。实施例3lila0.994bi0.006si04 发光材料的制备
首先称取碳酸锂(li2co3)o. 1847g、硝酸镧(la(no3)3) 1. 6148g、氧化铋 (bi2o3) 0. 0070g、二氧化硅(sio2) 0. 3005g,然后将称量好的原料在玛瑙研钵中研磨混合均勻后装入刚玉坩埚中，将该刚玉坩埚放入高温箱式炉中，在空气气氛下升温到 800°c，在此条件下保温煅烧20小时后，再冷却到室温，将冷却后的产物研磨，即可得到 lilaa 994bia 006sio4 发光材料。 本实施例的liliia 994bi0.006si04发光材料在波长为350nm的激发光激发下发射蓝白光。实施例4lisc0.992bi0.008ge04 发光材料的制备首先称取取碳酸锂(li2co3)o. 1847g、氧化钪gc2o3) 0. 3420g,氧化铋 (bi2o3) 0. 0093g、二氧化锗(geo2) 0. 5230g,然后将称量好的原料在玛瑙研钵中研磨混合均勻后装入刚玉坩埚中，将该刚玉坩埚放入高温箱式炉中，在空气气氛下升温到 1000°c，在此条件下保温煅烧10小时后，再冷却到室温，将冷却后的产物研磨，即可得到 lisca 992bia 008geo4 发光材料。本实施例的lika 992bi0.008ge04发光材料在波长为350nm的激发光激发下发射蓝白光。实施例5klu0.99bi0.01ge0.7si0.304 发光材料的制备首先称取取碳酸钾(k2co3) 0. 3455g、草酸镥(lu2 (c2o4) 3) 1. 5196g、草酸铋 (bi2(c2o4)3)o. 0170g、二氧化锗(geo2) 0. 3661g、二氧化硅(sio2)o. 0901g，然后将称量好的原料在玛瑙研钵中研磨混合均勻后装入刚玉坩埚中，将该刚玉坩埚放入高温箱式炉中，在空气气氛下升温到1350°c，在此条件下保温煅烧2小时后，再冷却到室温，将冷却后的产物研磨，即可得到kluci99biatllgea7sia3o4发光材料。本实施例的klua99biatllgea7sia3o4发光材料在波长为350nm的激发光激发下发射蓝白光。实施例6kgda92bia08sio4发光材料的制备首先称取碳酸钾(k2co3)o. 3455g、氧化钆(gd2o3) 0. 8337g、草酸铋 (bi2 (c2o4) 3) 0. 1364g、二氧化硅(sio2) 0. 3005g,然后将称量好的原料在玛瑙研钵中研磨混合均勻后装入刚玉坩埚中，将该刚玉坩埚放入高温箱式炉中，在空气气氛下升温到 1300°c，在此条件下保温煅烧5小时后，再冷却到室温，将冷却后的产物研磨，即可得到 kgda92bia08sio4 发光材料。本实施例的kgda92biatl8sio4发光材料在波长为350nm的激发光激发下发射蓝白光。实施例7nay0.85gd0. ^ia 05ge04 发光材料的制备首先称取碳酸钠(na2co3)0. 2650g、碳酸轧(gd2(co3)3)o. 1236g、碳酸钇 (y2 (co3) 3) 1. 5206g、氧化铋(bi2o3)o. 0582g、二氧化锗 o^eo2) 0. 5230g，然后将称量好的原料在玛瑙研钵中研磨混合均勻后装入刚玉坩埚中，将该刚玉坩埚放入高温箱式炉中，在空气
5气氛下升温到1250°c，在此条件下保温煅烧6小时后，再冷却到室温，将冷却后的产物研磨，即可得到naya85gdaibiatl5geo4发光材料。本实施例的naya85gda piatl5geo4发光材料在波长为350nm的激发光激发下发射蓝白光。实施例8klu0.47sc0.5bi0.03ge0.3si0.704 发光材料的制备首先称取碳酸钾(k2co3)o.3455g、草酸镥(lu2(c2o4)3)o. 7214g、草酸钪 (sc2 (c2o4) 3) 0. 8849g、草酸铋(bi2 (c2o4) 3) 0. 051 lg、二氧化锗(geo2) 0. 1569g、二氧化硅 (sio2)o. 2103g，然后将称量好的原料在玛瑙研钵中研磨混合均勻后装入刚玉坩埚中，将该刚玉坩埚放入高温箱式炉中，在空气气氛下升温到120(tc，在此条件下保温煅烧10小时后，再冷却到室温，将冷却后的产物研磨，即可得到klua47sca5biatl3gea3sia7o4发光材料。
本实施例的klua47sc0. 5bi0.03ge0.3si0.704发光材料在波长为350nm的激发光激发下发射蓝白光。 应当理解的是，上述针对本发明较佳实施例的表述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本发明的专利保护范围应以所附权利要求为准。
权利要求
1.一种铋离子掺杂的锗硅酸盐发光材料，其特征在于，其化学通式为abhbixco4 ；其中，χ的取值为0 < χ彡0. 08，a为na、k、li中的一种，b为y、gd、lu、la、sc中的一种或者两种，c为ge、si中的一种或者两种。
2.根据权利要求1所述的铋离子掺杂的锗硅酸盐发光材料，其特征在于，所述χ的取值为 0. 001 彡 x 彡 0. 06。
3.—种铋离子掺杂的锗硅酸盐发光材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤按化学通式ab1jixco4中各元素的化学计量比，提供a的化合物原料，b的化合物原料，c的化合物原料及bi3 的化合物原料，研磨成混合粉体；其中，χ的取值为0 < χ < 0. 08，a 为na、k、li中的一种，b为y、gd、lu、lajc中的一种或者两种，c为ge、si中的一种或者两种；将所述混合粉体置于800 1350°c温度下烧结2 20h，冷却至室温后，研磨即得到所述铋离子掺杂的锗硅酸盐发光材料。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述原料研磨步骤中，所述χ的取值为 0. 001 彡 x 彡 0. 06。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述原料研磨步骤中，所述a的化合物原料为a 的碳酸盐。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述原料研磨步骤中，所述b的化合物原料为b3 的氧化物、硝酸盐、碳酸盐、草酸盐中的至少一种。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述原料研磨步骤中，所述c的化合物原料为c4 的氧化物。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述原料研磨步骤中，所述bi的化合物原料为bi3 的氧化物、草酸盐中的一种或两种。
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述混合物粉体烧结步骤中，所述混合粉体的烧结过程是在空气气氛中进行的。
全文摘要
本发明属于光电材料领域，其公开了一种铋离子掺杂的锗硅酸盐发光材料，其特征在于，其化学通式为ab1-xbixco4；其中，x的取值为0＜x≤0.08，a为na、k、li中的一种，b为y、gd、lu、la、sc中的一种或者两种，c为ge、si中的一种或者两种。本发明还公开了一种铋离子掺杂的锗硅酸盐发光材料的制备方法。本发明的发光材料是掺杂了铋离子的锗硅酸盐发光材料，具有稳定性好、发光性能较好的特点，可以适用于uv-led的使用。
文档编号c09k11/79gk102337130sq201010227119
公开日2012年2月1日 申请日期2010年7月14日 优先权日2010年7月14日
发明者周明杰, 汪磊, 黄杰 申请人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技术有限公司