本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種用于顯示技術(shù)和照明領(lǐng)域的Er3+、Yb3+和Tm3+三摻雜氧化鑭釔透明陶瓷的制備方法，屬特種陶瓷制造工藝技術(shù)領(lǐng)域。其采用高純Er2O3、Yb2O3、Tm2O3、La2O3和Y2O3納米粉為原料，通過傳統(tǒng)陶瓷制備工藝，制定合適的燒結(jié)制度，在較低溫度條件下制備出Er3+、Yb3+和Tm3+三摻氧化鑭釔透明陶瓷，通過調(diào)節(jié)三者離子的摻雜濃度使紅、藍(lán)、綠光的發(fā)光強(qiáng)度達(dá)到1:1:1，從而輸出上轉(zhuǎn)換白光。Er3+、Yb3+和Tm3+三摻的氧化鑭釔透明陶瓷是一種應(yīng)用前景巨大的顯示技術(shù)和照明材料。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
用于上轉(zhuǎn)換白光的Er3+、Tm3+和Yb3+三摻氧化鑭釔透明陶瓷的制備方法
本專利技術(shù)涉及一種用于顯示技術(shù)和照明領(lǐng)域的Er3+、Yb3+和Tm3+三摻雜氧化鑭釔透明陶瓷的制備方法，屬特種陶瓷制造工藝
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技術(shù)介紹
近年來(lái)，稀土離子上轉(zhuǎn)換發(fā)光和集成光學(xué)受到國(guó)內(nèi)外的高度重視。其中，上轉(zhuǎn)換白光是人們一直以來(lái)熱衷的研究課題。這是因?yàn)槲覈?guó)能源能源缺口大，電力一直緊張，用于照明顯示方面的電量約占總發(fā)電量的7%。而我國(guó)又是稀土資源豐富的國(guó)家，因此合理有效地利用稀土資源，開發(fā)和推廣高效節(jié)能的稀土熒光燈及顯示器產(chǎn)品以節(jié)約電能，潛力很大。稀土元素因其特殊的電子層結(jié)構(gòu)，其發(fā)光本領(lǐng)幾乎覆蓋了整個(gè)固體發(fā)光的范疇，可以產(chǎn)生各種各樣的吸收和發(fā)射，構(gòu)成廣泛的稀土發(fā)光材料。隨著稀土分離、提純技術(shù)的進(jìn)步，相關(guān)技術(shù)的促進(jìn)，上轉(zhuǎn)換白光已廣泛應(yīng)用液晶顯示、固態(tài)彩色三維顯示、特種光源器材，應(yīng)用領(lǐng)域不斷得到拓展。在氧化鑭釔透明陶瓷添加Er3+、Yb3+、Tm3+離子可以有效的改變熒光顏色，改變?nèi)唠x子濃度的配比可以改變發(fā)光強(qiáng)度。其中，Er3+和Tm3+為發(fā)光離子，Yb3+作為敏化離子。如此三摻的透明陶瓷可以輸出450-500nm藍(lán)光、550-560綠光以及670nm紅光，通過調(diào)節(jié)三者離子間不同的摻雜濃度可使藍(lán)光、綠光、紅光的光強(qiáng)比達(dá)到1:1:1，成功實(shí)現(xiàn)上轉(zhuǎn)換白光的輸出。立方Y(jié)2O3具有良好的熱學(xué)、化學(xué)、光學(xué)性能和機(jī)械性能，是Er3+的理想摻雜基質(zhì)，同時(shí)Y2O3還具有熱導(dǎo)率高，聲子能量低的優(yōu)勢(shì)。但由于Y2O3的熔點(diǎn)高達(dá)2430°C，且在2280°C附近會(huì)發(fā)生從立方相向六方相的多晶相變，因而難以生長(zhǎng)出大尺寸和高光學(xué)質(zhì)量的Y2O3單晶。相比單晶，透明陶瓷具有摻雜濃度高，摻雜均勻性好，燒結(jié)溫度低，周期短，成本低，質(zhì)量可控性強(qiáng)，尺寸大，形狀自由度大等優(yōu)點(diǎn)；和玻璃相比，其又具有單色性好，熱導(dǎo)率高和可承受的輻射功率高等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于Y2O3材料，透明陶瓷在制備方面的優(yōu)勢(shì)更為明顯，采用透明陶瓷工藝可在遠(yuǎn)低于Y2O3熔點(diǎn)的溫度下ri700°C )制備出高光學(xué)性能的Y2O3透明陶瓷。此外，通過在Y2O3粉體中添加La2O3，還可制備出氧化鑭釔透明陶瓷，其進(jìn)一步降低了Y2O3透明陶瓷的燒結(jié)溫度，并且La2O3與Y2O3固溶后還會(huì)形成“類玻璃結(jié)構(gòu)”，對(duì)Y2O3陶瓷帶來(lái)一系列光譜性能方面的改善:例如吸收帶寬增加，因而對(duì)泵浦源冷卻系統(tǒng)要求低；發(fā)射帶寬及熒光壽命增大等等。綜上所述，Er3+、Yb3+和Tm3+三摻的氧化鑭釔透明陶瓷是一種應(yīng)用前景巨大的顯示技術(shù)和照明材料。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于為光源帶來(lái)環(huán)保節(jié)能、長(zhǎng)壽命的作用，推動(dòng)照明顯示光源多樣性，特提出一種Er3+、Yb3+和Tm3+三摻的氧化鑭釔透明陶瓷及其制備方法。其采用高純Er203、Yb2O3> Tm2O3> La2O3和Y2O3納米粉為原料，通過傳統(tǒng)陶瓷制備工藝，制定合適的燒結(jié)制度，在較低溫度條件下制備出Er3+、Yb3+和Tm3+三摻氧化鑭釔透明陶瓷，通過調(diào)節(jié)三者離子的摻雜濃度使紅、藍(lán)、綠光的發(fā)光強(qiáng)度達(dá)到1: 1: 1，從而輸出上轉(zhuǎn)換白光。本專利技術(shù)一種用于顯示技術(shù)和照明領(lǐng)域的Er3+、Yb3+和Tm3+三摻氧化鑭釔透明陶瓷的制備方法，其特征在于具有以下的工藝過程和步驟: a.采用高純Er203、Yb2O3>Tm2O3> La2O3和Y2O3納米粉為原料，各粉料的摩爾配比按化學(xué)分子式(ErxYbyTmzYa9_x_y_zLa。.J2O3,式中的 x = 0.01-0.05，y = 0.1-0.13，ζ = 0.01-0.05 ； b.將按上述配方配制好的粉體原料進(jìn)行攪拌混和，混合料溶于無(wú)水乙醇中，用球磨機(jī)混磨6~10小時(shí)。球磨時(shí)球磨子與粉料的質(zhì)量比為1:2~1:3，無(wú)水乙醇與粉料的比例為每Ig粉料加入無(wú)水乙醇5mL,球磨轉(zhuǎn)速為50-60轉(zhuǎn)/分鐘； c.將球磨好的粉體在烘箱內(nèi)烘干，隨后在1050-1250?下預(yù)燒8~10小時(shí)； d.預(yù)燒后的混合料進(jìn)行造粒，并在200MPa冷等靜壓下壓成片狀試樣； e.將上述試樣置于氫氣爐或真空爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度范圍為1550~1650°C,保溫時(shí)間為25~45小時(shí)，最終獲得致密的(ErxYbyTmzYa9HzLaai)2O3透明陶瓷。【附圖說(shuō)明】圖1為本專利技術(shù)Er3+、Yb3+和Tm3+三摻摻氧化鑭釔透明陶瓷的發(fā)射光譜。【具體實(shí)施方式】[0011 ] 現(xiàn)將本專利技術(shù)的具體實(shí)施例敘述于后。實(shí)施例1 本實(shí)施例的過程和步驟敘述如下: 1.采用高純Er203、Yb2O3>Tm2O3> La2O3和Y2O3納米粉為原料，各粉料的摩爾配比按化學(xué)分子式(ErxYbyTmzYtl.9_x_y_zLa。.J2O3,式中的 x = 0.01, y = 0.10, ζ = 0.01 ； 2.將按上述配方配制好的粉體原料進(jìn)行攪拌混和，混合料溶于無(wú)水乙醇中，用球磨機(jī)混磨8小時(shí)。球磨時(shí)球磨子與粉料的質(zhì)量比為1:2,球磨轉(zhuǎn)速為50轉(zhuǎn)/分鐘； 3.將球磨好的粉體在烘箱內(nèi)烘干，隨后在1200°C下預(yù)燒8~10小時(shí)； 4.預(yù)燒后的混合料進(jìn)行造粒，并在200MPa冷等靜壓下壓成片狀試樣； 5.將上述試樣置于氫氣爐或真空爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度范圍為1580°C，保溫時(shí)間為45小時(shí)，得到致密的Er3+、Yb3+和Tm3+三摻氧化鑭釔透明陶瓷。實(shí)施例2 本實(shí)施例的工藝步驟與上述實(shí)施例1完全相同，所不同的是(ErxYbyTmzYa9HzLaai)2O3式中的X = 0.01，y = 0.11，ζ = 0.01 ;燒結(jié)溫度1600°C，保溫時(shí)間45h，得到致密的Er3+、Yb3+和Tm3+三摻氧化鑭釔透明陶瓷。實(shí)施例3 本實(shí)施例的工藝步驟與上述實(shí)施例1完全相同，所不同的是(ErxYbyTmzYa9HzLaai)2O3式中的X = 0.02，y = 0.10，ζ = 0.01 ;燒結(jié)溫度1630°C，保溫時(shí)間40h，得到致密的Er3+、Yb3+和Tm3+三摻氧化鑭釔透明陶瓷。實(shí)施例4 本實(shí)施例的工藝步驟與上述實(shí)施例1完全相同，所不同的是(ErxYbyTmzYa9HzLaai)2O3式中的X = 0.01，y = 0.10，ζ = 0.02 ;燒結(jié)溫度1630°C，保溫時(shí)間45h，得到致密的Er3+、Yb3+和Tm3+三摻氧化鑭釔透明陶瓷。實(shí)施例5 本實(shí)施例的工藝步驟與上述實(shí)施例1完全相同，所不同的是(ErxYbyTmzYa9HzLaai)2O3式中的X = 0.02，y = 0.10，ζ = 0.02 ;燒結(jié)溫度1600°C，保溫時(shí)間45h，得到致密的Er3+、Yb3+和Tm3+三摻氧化鑭釔透明陶瓷。實(shí)施例6 本實(shí)施例的工藝步驟與上述實(shí)施例1完全相同，所不同的是(ErxYbyTmzYa9HzLaai)2O3式中的X = 0.03，y = 0.10，ζ = 0.01 ;燒結(jié)溫度1600°C，保溫時(shí)間45h，得到致密的Er3+、Yb3+和Tm3+三摻氧化鑭釔透明陶瓷。實(shí)施例7 本實(shí)施例的工藝步驟與上述實(shí)施例1完全相同，所不同的是(ErxYbyTmzYa9HzLaai)2O3式中的X = 0.01，y = 0.10，ζ = 0.03本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種用于上轉(zhuǎn)換白光的Er3+、Yb3+和Tm3+三摻氧化鑭釔透明陶瓷的制備方法，其特征在于具有以下的工藝過程和步驟：a.采用高純Er2O3、Yb2O3、Tm2O3、La2O3和Y2O3納米粉為原料，各粉料的摩爾配比按化學(xué)分子式(ErxYbyTmzY0.9?x?y?zLa0.1)2O3，式中的x?=?0.01~0.05，y?=?0.1~0.13，z?=?0.01~0.05；b.將按上述配方配制好的粉體原料進(jìn)行攪拌混和，混合料溶于無(wú)水乙醇中，用球磨機(jī)混磨6~10小時(shí)；球磨時(shí)球磨子與粉料的質(zhì)量比為1:2~1:3，無(wú)水乙醇與粉料的比例為每1g粉料加入無(wú)水乙醇5mL，球磨轉(zhuǎn)速為50~60轉(zhuǎn)/分鐘；c.將球磨好的粉體在烘箱內(nèi)烘干，隨后在1050~1250℃下預(yù)燒8~10小時(shí)；d.預(yù)燒后的混合料進(jìn)行造粒，并在200MPa冷等靜壓下壓成片狀試樣；e.將上述試樣置于氫氣爐或真空爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度范圍為1500～1650℃，保溫時(shí)間為25~45小時(shí)，最終獲得致密的(ErxYbyTmzY0.9?x?y?zLa0.1)2O3透明陶瓷。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種用于上轉(zhuǎn)換白光的Er3+、Yb3+和Tm3+三摻氧化鑭釔透明陶瓷的制備方法，其特征在于具有以下的工藝過程和步驟: a.采用高純Er203、Yb2O3>Tm2O3> La2O3和Y2O3納米粉為原料，各粉料的摩爾配比按化學(xué)分子式(ErxYbyTmzYa9_x_y_zLa。.J2O3,式中的 x = 0.01~0.05，y = 0.1~0.13，ζ = 0.01~0.05 ； b.將按上述配方配制好的粉體原料進(jìn)行攪拌混和，混合料溶于無(wú)水乙醇中，用球磨機(jī)混...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：段琪瑱，楊秋紅，李瑞娟，蔣岑，陸神洲，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：上海大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：上海;31
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