Люминофор на основе двойного пированадата цезия

Изобретение может быть использовано при изготовлении светодиодных систем, включая органические светоизлучающие системы с белым спектром свечения, индикаторов фотонного и корпускулярного излучения и рентгеновских люминесцентных экранов. Люминофор на основе двойного пированадата цезия Cs2CaV2O7 дополнительно содержит оксид европия и имеет состав, мас.%: Cs2CaV2O7 99,95-99,99, Eu2O3 0,05-0,01. Для получения люминофора сначала готовят Cs2CaV2O7 смешиванием стехиометрических количеств СаСО3 и CsVO3. Смесь тщательно перетирают и отжигают при 500-550°C в течение 110 ч с периодическим перемешиванием через 12-20 ч. К полученному продукту добавляют Eu2O3, тщательно перемешивают и отжигают при 550°C в течение 20-30 ч. Люминофор обладает белым спектром свечения, близким к спектральной чувствительности человеческого глаза, менее гигроскопичен, чем известный люминофор CsVO3, и термоустойчив, т.к. его температура плавления 700°C. 2 ил., 4 пр.

 

Изобретение относится к области люминофоров, применяемых для изготовления светодиодных систем, включая органические светоизлучающие OLED системы с белым спектром свечения, а также люминофоров, используемых для изготовления индикаторов фотонного и корпускулярного излучения и рентгеновских люминесцентных экранов.

Известен люминофор на смешанной органо-неорганической основе для OLED-светодиодов белого свечения [1]. В качестве неорганического ингредиента в состав известного люминофора входит метаванадат цезия CsVO3. Однако метаванадат цезия обладает невысокой температурной устойчивостью. Его температура плавления равна 643°C [2, с.10].

Известен люминофор на основе чистого CsVO3 [3, с.54]. Этот люминофор имеет зелено-желтый спектр свечения и обладает повышенным световыходом люминесценции, приближающимся к световыходу цинксульфидных фосфоров. Однако недостатком этого люминофора является его низкая температурная устойчивость и гигроскопичность.

Известен люминофор на основе пированадата стронция, обладающий желтовато-зеленым спектром свечения с максимумом спектра при фотовозбуждении λm=560 нм, имеющий состав Sr2V2O7 [3, с.53]. Однако координаты цветности свечения известного пированадата Sr2V2O7 не описаны. Как показали наши дополнительные эксперименты, его координаты цветности близки к (0,34; 0,45). То есть известный люминофор не обладает белым свечением, для которого характерны цветовые координаты (0,33; 0,33) или близкие к ним.

Наиболее близким по составу к заявляемому люминофору является люминофор на основе двойного пированадата цезия-кальция Cs2CaV2O7 [4, 5]. Это соединение кристаллизуется в пространственной группе P21/n, обладает яркой широкополосной люминесценцией (от синего до ближнего ИК-диапазона) с основной полосой свечения в зеленой области спектра 514 нм. Однако свечение известного люминофора не является белым. В спектре свечения этого люминофора не хватает более интенсивного вклада красной компоненты. Его цветовые координаты (0,3; 0,4) не соответствуют цветовым координатам люминофоров с белым свечением.

Задачей изобретения является разработка люминофора с белым спектром свечения, близким к спектральной чувствительности человеческого глаза, обладающего повышенной термоустойчивостью. Задача решается путем подбора как соответствующего состава, так и соответствующего активатора.

Сущность изобретения заключается в том, что предлагаемый люминофор на основе двойного пированадата цезия Cs2CaV2O7 дополнительно содержит оксид европия. Состав предлагаемого люминофора с белым свечением, мас.%: Cs2CaV2O7 99,95-99,99, Eu2O3 0,05-0,01. Дополнительное введение в состав двойного пированадата цезия оксида европия в количестве 0,01-0,05 мас.% усиливает красную компоненту в спектре люминесценции такого состава (пики с максимумами 591, 617, 643 и 657 нм, связанные с оптическими переходами 5D0-7Fj в ионе Eu3+), что обеспечивает белое свечение люминофора с цветовыми координатами (0,32; 0,34). Уменьшение содержания ионов европия ниже заявляемого снижает интенсивность красной компоненты свечения, и люминофор не обеспечивает белого свечения. Увеличение содержания Eu2O3 до более 0,05 мас.% приводит к агрегации микрофаз ортованадата европия EuVO4 и неравномерному его распределению в объеме светосостава, изменению цветовых координат и не обеспечивает белого свечения.

Пример 1. Люминофор состава Cs2CaV2O7 (99,99 мас.%) - Eu2O3 (0,01 мас.%). Для приготовления люминофора состава Cs2CaV2O7 (99,99%) - Eu2O3 (0,01%) предварительно готовят соединение Cs2CaV2O7 из исходных реагентов CaCo3 и CsVO3, взятых в стехиометрическом соотношении: СаСО3 1 г (17,73 мол.%) и CsVO3 4,64 г (82,27 мол.%). Смесь тщательно перетирают и отжигают при температуре 500-550°C в в течение 110 часов с периодическим перемешиванием через 12-20 часов. После рентгенофазного и структурного анализов, идентефицирующих фазу Cs2CaV2O7, к продукту Cs2CaV2O7 добавляют Eu2O3 в соответствующем количестве, тщательно перемешивают и отжигают при 550°С в течение 20-30 часов.

Спектр люминесценции получаемого люминофора приведен на Фиг.1, кривая 2. После добавления Eu2O3 в спектре люминесценции (при фото-, рентгеновском или электронном возбуждении) появляются характерные пики люминесценции, присущие ионам Eu3+ с позициями 591, 617, 643 и 657 нм. Они обеспечивают белый цвет свечения с координатами (0,32; 0,38). В образцах без европия (Фиг.1, кривая 1) интенсивность свечения красной области спектра люминесценции меньше, цвет свечения имеет координаты (0,3; 0,4), то есть отличается от белого цвета.

Пример 2. Люминофор состава Cs2CaV2O7 (99,95 мас.%) - Eu2O3 (0,05 мас.%). Для приготовления люминофора состава Cs2CaV2O7 (99,95%) - Eu2O3 (0,05%) синтез проводят по процедуре, описанной в примере 1, с соответствующими массами исходных компонентов.

Спектр люминесценции получаемого люминофора такой же, как и в примере 1, Фиг.1, кривая 2. Добавление Eu2O3 с массовой долей 0,05% приводит к появлению в спектре люминесценции (при фото, рентгеновском или электронном возбуждении) характерных пиков люминесценции, присущих ионам Eu3+ с позициями 591, 617, 643 и 657 нм. Интенсивность этих полос свечения не намного больше, чем таковых в составе, описанном в примере 1. Это не приводит к существенному изменению цветовых координат. Этот состав обеспечивает белый цвет свечения с координатами (0,34; 0,36), в отличие от свечения образца без европия с цветовыми координатами (0,3; 0,4), Фиг.1, кривая 1.

Пример 3. Люминофор состава Cs2CaV2O7 (99,97 мас.%) - Eu2O3 (0,03 мас.%). Для приготовления люминофора состава Cs2CaV2O7 (99,97%) - Eu2O3 (0,03%) синтез проводят по процедуре, описанной в примере 1, с соответствующими массами исходных компонентов.

Спектр люминесценции получаемого люминофора аналогичен таковому в примерах 1 и 2, Фиг.1, кривая 2. Добавление Eu2O3 с массовой долей 0,03% приводит к появлению в спектре люминесценции (при фото-, рентгеновском или электронном возбуждении) характерных пиков люминесценции, присущих ионам Eu3+ с позициями 591, 617, 643 и 657 нм. Интенсивность этих полос свечения не намного больше, чем таковых в составе, описанном в примере 1, и немного меньше, чем в примере 2. Это не приводит к существенному изменению цветовых координат. Этот состав обеспечивает белый цвет свечения с координатами (0,32; 0,34), в отличие от свечения образца без европия с цветовыми координатами (0,3; 0,4), Фиг.1, кривая 1.

Пример 4. Люминофор состава Cs2CaV2O7 (99,999 мас.%) - Eu2O3 (0,001 мас.%). Для приготовления люминофора состава Cs2CaV2O7 (99,999%) - Eu2O3 (0,001%) синтез проводят по процедуре, описанной в примере 1, с соответствующими массами исходных компонентов.

Спектр люминесценции получаемого люминофора состава Cs2CaV2O7 (99,999%) - Eu2O3 (0,001%) приведен на Фиг.2, кривая 1 (для сравнения на Фиг.2, кривая 2, приведен спектр свечения люминофора состава Cs2CaV2O7 (99,97%) - Eu2O3 (0,03%) с оптимальной концентрацией оксида европия). В данном случае содержание Eu2O3 (0,001%) настолько мало, что характерные полосы свечения европия в спектре проявляются очень слабо и практически не влияют на исходные цветовые координаты двойного пированадата цезия (0,3; 0,4), не соответствующие белому спектру свечения.

При концентрации оксида европия более 0,05 мас.% в люминофоре наблюдается агрегация микрофаз ортованадата европия EuVO4, что приводит к неоднородности состава люминофора, ухудшению и нестабильности его параметров.

Предложенный люминофор состава Cs2CaV2O7 (99,95-99,99 мас.%), Eu2O3 (0,05-0,01 мас.%) имеет белый спектр свечения, близкий к спектру чувствительности человеческого глаза. Он менее гигроскопичен, чем известный люминофор CsVO3. Его дополнительное преимущество заключается в том, что он обладает большей термоустойчивостью: его температура плавления, равная 700°С, заметно превышает температуру плавления известного люминофора CsVO3, равную 643°С.

Источники информации

1. T.Nakajima, M.Isobe, Т.Tsuchiya, Y.Ueda, T.Kumagai // Nature Materials, 2008, vol.7, p.735-740.

2. А.А.Фотиев, Б.В.Слободин, M.Я.Ходос / Ванадаты. Состав, синтез, структура, свойство / M.: Наука, 1988, 272 с.

3. А.А.Фотиев, Б.В.Шульгин, А.С.Москвин, Ф.Ф.Гаврилов, Ванадиевые кристаллофосфоры. - M.: Наука, 1976.

4. V.G.Zubkov, A.P.Tyutyunnik, N.V.Tarakina et al., Synthesis, crystal structure and luminescence properties of pyrovanadates A2CaV2O7 (A=Rb, Ca). Solid State Sciences, 2009, vol.11, p.726-732.

5. Б.В.Слободин, Л.Л.Сурат, Р.Ф.Самигуллина, А.В.Ищенко, Б.В.Шульгин, А.Н.Черепанов / Термохимические и люминесцентные свойства соединений K2MgV2O7 и M2CaV2O7 (M=K, Rb, Cs) // Неорганические материалы, 2010, том 46, №5, с.590-597.

Люминофор на основе двойного пированадата цезия имеет состав, мас.%: Cs2CaV2O7 - 99,95-99,99, Eu2O3 - 0,01-0,05.



 

Похожие патенты:
Изобретение относится к способу получения наночастиц с диаметром менее 30 нм, содержащих ванадат металла(III). .

Изобретение относится к шихте для получения люминофора желтого цвета свечения на основе ванадата лантаноида, содержащего рубидий, используемого Для изготовления люминесцентных ламп.

Изобретение относится к люминесцентным составам красного цвета свечения, используемым для визуализации рентгеновского, электронного излучения и света ультрафиолетового диапазона.

Изобретение относится к технике люминофоров, а именно к люминесцентному материалу на основе оксидов редкоземельного элемента, иттрия и ванадия, используемому в электронной промышленности.

Изобретение относится к радиационной физике твердого тела, а именно к веществам (детекторам), предназначенным для люминесцентоной дозиметрии ионизирующих излучений, и может быть использовано в персональной и клинической дозиметрии, при мониторинге радиационной обстановки на различных объектах.

Изобретение относится к области создания люминесцентных наноструктурных композиционных керамических материалов на основе альфа-оксида алюминия и алюмомагниевой шпинели и может быть использовано при разработке светоизлучающих и светосигнальных устройств (например, светофоров), излучающих определенный цветовой тон видимого спектра.

Изобретение относится к люминесцентным составам красного цвета свечения, используемым для визуализации света ультрафиолетового диапазона, рентгеновского и электронного излучения.

Изобретение относится к детектированию ионизирующего излучения, а именно к люминофорам для термолюминесцентной дозиметрии и может быть использовано в индивидуальной и клинической дозиметрии, в контроле радиационной обстановки на ядерных реакторах, ускорителях, в лабораториях и производствах с источниками тяжелых заряженных частиц, быстрых нейтронов и смешанного гамма-нейтронного излучения.

Изобретение относится к детектированию ионизирующего излучения, а именно к люминофорам для термолюминесцентной дозиметрии и может быть использовано в индивидуальной и клинической дозиметрии, в дозиметрии окружающей среды, в космических исследованиях, в дозиметрии реакторов, ускорителей и других источников смешанного излучения, включающего быстрые нейтроны или тяжелые заряженные частицы и гамма-излучение.

Изобретение относится к электронной технике, конкретно к катодолюминофорам на основе сульфида кальция, активированного европием с короткой длительностью послесвечения, предназначенным для использования в приборах, с помощью которых ведут наблюдение и измерение параметров процессов, протекающих с большой скоростью, в частности, в фоторегистрирующих приборах.

Изобретение относится к химической промышленности, а именно к производству рентгенолюминофоров для усиливающих рентгеновских экранов. .

Изобретение относится к материалам квантовой электроники и может найти применение в качестве активных сред низкопороговых твердотельных лазеров с оптической накачкой, в устройствах информатики для отображения информации.

Изобретение относится к шихте для получения люминофора желтого цвета свечения на основе ванадата лантаноида, содержащего рубидий, используемого Для изготовления люминесцентных ламп.

Изобретение относится к способу получения оксида ванадия высокой чистоты с использованием экстракции. .

Изобретение относится к области экстракции оксида ванадия. .

Изобретение относится к способу и устройству для преобразования опасных отходов, содержащих хром шесть, в неопасные отходы. .

Изобретение относится к способам осаждения ванадия из водных растворов и может быть использовано в гидрометаллургии редких тугоплавких металлов, в частности получения оксида ванадия (V+5) высокой чистоты.
Наверх