Люминофор белого свечения на основе двойного ванадата цезия цинка


 


Владельцы патента RU 2526078:

Общество с ограниченной ответственностью "Лайт-Электрик" ООО "Лайт Электрик" (RU)

Изобретение относится к области люминофоров, применяемых для изготовления светодиодных систем с белым свечением, близким к спектру солнечного света. Люминофор на основе двойного ванадата цезия цинка CsZnVO4 дополнительно содержит оксиды церия и самария и имеет состав, мас.%: CsZnVO4 99,94-99,98; Sm2O3 0,03-0,01; СеO2 0,03-0,01. Сначала смешивают стехиометрические количества Сs2СО3 и V2O5. Смесь тщательно перемешивают в этаноле, сплавляют при 680 °С в течение 1 ч. Полученный спек СsVО3 измельчают в шаровой мельнице. К измельченному продукту добавляют ZnO, СеO2 и Sm2О3, тщательно перемешивают в этаноле и сплавляют при 880.°С в течение 3 ч. Полученный люминофор обладает белым свечением, близким к спектру солнечного света, негигроскопичен, термоустойчив, т.к. его температура плавления 850°С, и не содержит дорогостоящего оксида европия. 1 ил., 3 пр.

 

Изобретение относится к области люминофоров, применяемых для изготовления светодиодных систем, включая органические светоизлучающие OLED системы с белым свечением, близким к спектру солнечного света.

Известен люминофор на смешанной органо-неорганической основе для OLED-светодиодов белого свечения (T.Nakajima, M.Isobe, T.Tsuchiya, Y.Ueda, T.Kumagai // Nature Materials, 2008, vol.7, p.735-740) В качестве неорганического ингредиента в состав известного люминофора входит метаванадат цезия CsVOs. Однако метаванадат цезия обладает невысокой температурной устойчивостью. Его температура плавления равна 643°С (А.А.Фотиев, Б.В.Слободин, М.Я.Ходос. Ванадаты. Состав, синтез, структура, свойство. М.: Наука, 1988, 272 с.).

Известен люминофор на основе чистого CsVO3 (А.А.Фотиев, Б.В.Шульгин, А.С.Москвин, Ф.Ф.Гаврилов. Ванадиевые кристаллофосфоры. - М.: Наука, 1976). Этот люминофор имеет зелено-желтый спектр свечения и обладает высоким световыходом люминесценции, с квантовой эффективностью 87%. Однако недостатками этого люминофора является его низкая температурная устойчивость, гигроскопичность и не достаточная интенсивность высвечивания в синей и красной области.

Наиболее близким по составу к заявляемому люминофору является люминофор на основе двойного пированадата цезия-кальция Cs2CaV2О7 допированный Еu2О3 (Патент Ru 2458963). Это соединение кристаллизуется в пространственной группе Р21/n, обладает яркой широкополосной люминесценцией от 400 до 700 нм. Допирование Еu2O3 усиливает красную компоненту. Однако в его составе присутствует дорогостоящая окись европия, а спектральный состав обеднен синей компонентой, что не соответствует спектру солнечного излучения.

Задачей изобретения является разработка люминофора с белым спектром свечения, близким к спектру солнечного излучения, обладающего повышенной термоустойчивостью и невысокой стоимостью.

Сущность изобретения заключается в том, что предлагаемый люминофор на основе двойного ванадата цезия цинка CsZnVO4 дополнительно содержит оксиды церия и самария.

Состав предлагаемого люминофора с белым свечением, мас.%: CsZnVO4 99,94-99,98, СеO2 0,01-0,03, Sm2O3 0,01-0,03.

Введение в состав двойного ванадата цезия цинка оксида самария в количестве 0,01-0,03 мас.% усиливает красную компоненту в спектре люминесценции такого состава (пики с максимумами 562, 600 и 650 нм, связанные с оптическими переходами 5G 5/2-6 Н 5/2, 7/2, 9/2 в ионе Sm+3).

Введение оксида церия в количестве 0,01-0,03 мас.% усиливает фиолетово-синюю компоненту в спектре люминесценции данного состава (широкая полоса от 380 до 450 нм с максимумами 396 и 422 нм, связанные с оптическими переходами 5D-4F в ионе Се+3).

Совместное допирование обеспечивает белое свечение люминофора, близкое к спектру солнечного излучения, с цветовыми координатами (0,33; 0,33).

Уменьшение содержания ионов самария и церия ниже заявляемого снижает интенсивность красной и фиолетово-синей компонент свечения, и люминофор не обеспечивает белого свечения, близкого по спектру к солнечному излучению.

Увеличение содержания Sm2О3 и СеO2 выше 0,03 мас.% приводит к появлению ортованадатов самария SmVO4 и церия CeVO4, что резко снижает световыход люминофора, изменяет его цветовые координаты и не обеспечивает белого свечения, близкого по спектру к солнечному излучению.

Пример 1. Люминофор состава CsZnVO4 (99,98 мас.%) - Sm2O3 (0,01 мас.%) - СеO2 (0,01 мас.%).

Для приготовления люминофора состава CsZnVO4 (99,98 мас.%) - Sm2O3 (0,01 мас.%) - СеO2 (0,01 мас.%) предварительно готовят соединение CsVO3 из исходных реагентов Cs2Co3 и V2O5, взятых в стехиометрическом соотношении: CS2CO3 162,9 г (50 мол.%) и V2O5 90,94 г (50 мол.%). Смесь тщательно перемешивают в этаноле, сплавляют в алундовом тигле при 680°С в течение 1 ч. Полученный спек измельчают в шаровой мельнице. К полученному продукту добавляют ZnO 40,95 г (50 мол.%), СеО2 2,73 г и Sm2О3 2,73 г, тщательно перемешивают в этаноле и сплавляют в алундовом тигле при 880°С в течение 3 ч.

Спектр люминесценции получаемого люминофора приведен на Фиг.1,кривая 1. В спектре люминесценции (при возбуждении УФ диодом длиной волны 365 нм) проявляются характерные пики люминесценции, присущие ионам Sm+3 с позициями 562, 600 и 650 нм, и полоса, характерная для ионов Ce+3, с максимумами 396 и 422 нм. Они обеспечивают белый цвет свечения с координатами (0,32; 0,34).

Пример 2. Люминофор состава CsZnVO4 (99,94 мас.%) - Sm2О3 (0,03 мас.%)- СеO2(0,03 мас.%).

Для приготовления люминофора состава CsZnVO4 (99,94 мас.%) - Sm2О3 (0,03 мас.%) - СеO2(0,03 мас.%) синтез проводят по процедуре, описанной в примере 1, с соответствующими массами исходных компонентов.

Спектр люминесценции получаемого люминофора приведен на Фиг.1, кривая 2. Добавление Sm2О3 и СеO2 с массовой долей 0,03% приводит к увеличению интенсивности характерных пиков люминесценции, присущих ионам Sm+3,с позициями 562, 600 и 657 нм и небольшому увеличению интенсивости полосы свечения, характерной для ионов Се+3,с максимумами 396 и 422 нм (при возбуждении УФ диодом длиной волны 365 нм). Это приводит к изменению цветовых координат. Данный состав обеспечивает белый цвет свечения с координатами (0,33; 0,33), близкий к спектру солнечного излучения.

Пример 3. Люминофор состава CsZnVO4 (99,998 мас.%) - Sm2О3 (0,001 мас.%) - СеO2(0,001 мас.%).

Для приготовления люминофора состава CsZnVO4 (99,998 мас.%) - Sm2О3 (0,001 мас.%) - СеO2(0,001 мас.%) синтез проводят по процедуре, описанной в примере 1, с соответствующими массами исходных компонентов. Спектр люминесценции получаемого люминофора приведен на Фиг.1, кривая 3.

В данном случае содержание Sm2О3 (0,001 мас.%) и СеO2 (0,001 мас%) недостаточно, чтобы характерные полосы свечения ионов самария и церия проявились в спектре высвечивания люминофора. Цветовые координаты данного состава (0,3; 0,4), что не соответствует белому спектру свечения.

При концентрации оксидов церия и самария более 0,03 мас.% каждого в люминофоре наблюдается появление фаз ортованадатов церия и самария, что приводит к неоднородности состава люминофора, ухудшению световыхода и нестабильности его параметров.

Предложенный люминофор состава (CsZnVO4 99,94-99,98 мас.%, СеO2 0,01-0,03 мас.%, Sm2О3 0,01-0,03 мас.%) имеет белый спектр свечения, близкий к спектру солнечного излучения. Он менее гигроскопичен и более термоустойчив, чем известный люминофор CsVO3. Его преимущество перед люминофором на основе двойного пированадата цезия заключается в более широком спектре высвечивания, в котором присутствует сине-фиолетовая компонента и с лучшими цветовыми координатами (0,33;0,33). Дополнительным преимуществом является отсутствие дорогостоящего оксида европия.

Люминофор белого свечения на основе двойного ванадата цезия цинка имеет состав, мас.%:
CsZnVO4 - 99,94-99,98, Sm2O3 - 0,01-0,03, CeO2 - 0,01-0,03.



 

Похожие патенты:

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.
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 химической промышленности и дозиметрии излучений. Для получения прозрачного тканеэквивалентного детектора излучений на основе Li2B4O7 осуществляют следующие этапы: a) смешивают компоненты исходного реагента детектора, включающие деионизированную воду, борную кислоту H3BO3, примесь Mn и связующий материал двуокись кремния SiO2; b) повышают температуру смеси до 75-85°C, добавляют карбонат лития Li2CO3 и побочную примесь Be2+, которая не уменьшает прозрачность детектора в диапазоне длин волн 320-750 нм; c) осуществляют старение, сушку и предварительный обжиг полученного исходного реагента; d) измельчают, шлифуют и просеивают исходный реагент; e) формуют под давлением; f) спекают сформованные корпуса детектора.

Изобретение может быть использовано в дозиметрии слабого ионизирующего излучения, для контроля работы атомных энергетических установок, ускорителей заряженных частиц, рентгеновской аппаратуры.

Изобретение относится к области дозиметрии рентгеновского и гамма-излучения с помощью термолюминесцентных детекторов при решении задач персональной дозиметрии, особо при определении дозозатрат персонала рентгеновских кабинетов и обслуживающего персонала мобильных комплексов радиационного контроля, задач радиоэкологического мониторинга в зонах с повышенным радиационным фоном, особо на территориях хвостохранилищ отработанных урановых руд или других радиоактивных материалов и отходов.

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.

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 материалам квантовой электроники и может быть использовано в качестве активных сред низкопороговых твердотельных лазеров инфракрасного диапазона с оптической накачкой, в устройствах для отображения знаковой, графической и телевизионной информации, а также в качестве сцинтилляторов. Люминесцентное вещество имеет состав Li3BaCaGd3-xNdx(MoO4)8, где 0,05≤x≤0,13, и содержит в пересчёте на оксиды, масс. %: Li2O 2,30-2,38, ВаО 7,87-7,96, СаО 2,88-2,95, Gd2O3 27,89-28,06, Nd2O3 0,26-0,67, МоО3 - остальное. Интенсивность люминесценции на длине электронного перехода 4F3/2→4I11/2 иона Nd3+ составляет 1,14-1,63 отн. ед. 1 табл., 3 пр.

Изобретение относится к люминофорам и может быть использовано при производстве материалов для источников и преобразователей света. Готовят рабочий раствор, содержащий следующие компоненты, мас.%: тетрагидрат нитрата кальция - 1,30-1,33; гексагидрат нитрата магния - 1,41-1,44; нонагидрат нитрата алюминия - 20,71-21,11; гидрат лимонной кислоты - 14,20-14,70; бидистиллированная вода - остальное. Раствор перемешивают до завершения реакции поликонденсации, выдерживают в течение 7 суток при 25°C. Полученный гель высушивают в ротационном испарителе при температуре 40-60°C и давлении 30-50 миллибар. Затем отжигают в муфельной печи при 1200°C в течение 3-5 часов со скоростью нагрева 5-10 град/мин. Полученный однофазный гексагональный алюминат кальция-магния имеет состав CaMgAl10O17, размер агломератов 5 -35 мкм, состоящих из однородных частиц диаметром 0,1-0,7 мкм. 2 ил., 4 пр.

Изобретения могут быть использованы для проверки подлинности и защиты от подделок ценных бумаг или документов, а также высококачественных товаров. Защитный признак содержит люминесцентное вещество общей формулы В0,5ХО3:Z, в котором В является щелочноземельным металлом, Х является Nb и/или Та, Z является люминесцентным активатором, например редкоземельным металлом степени окисления +3, или Ti3+, или V4+, или Cr2+, или Cr3+, или Cr4+, или Cr5+, или Mn3+, или Mn4+, или Mn5+, или Mn6+. Атомное соотношение В:Х = 0,5:1. Решетка основного кристалла дополнительно легирована одним или несколькими элементами Е, которые действуют как сенсибилизатор люминесценции, и/или подавляют определенные длины волн эмиссии, и/или компенсируют заряды. Люминесцентное вещество получают перемешиванием оксида, или гидроксида, или карбоната, или пероксида элемента В, оксида элемента X и оксида или карбоната элемента Z. Смесь прокаливают при 900-1200°C в течение 1-20 ч. Затем продукт может быть размолот до желаемого размера частиц, которые могут быть покрыты защитным покрытием, например из SiO2. Для проверки подлинности защитного элемента, защищенной от подделки бумаги или ценного документа возбуждают указанное люминесцентное вещество, регистрируют излучённый им свет, сравнивают его свойства с известными для этого люминесцентного вещества и при достаточном соответствии устанавливают подлинность. 4 н. и 10 з.п. ф-лы, 1 ил., 8 пр.

Изобретение относится к химической промышленности и может быть использовано в светодиодной технике, в люминесцентных метках и защите ценных бумаг. Смешивают исходные компоненты шихты, вводят серосодержащий агент - смесь, содержащую серу элементарную и тиомочевину в соотношении от 72:28 до 81:19 мас. % соответственно. Соотношение шихты и серосодержащего агента от 55:45 до 52:48 мас. %, соответственно. Затем прокаливают в одну стадию при температуре 1010-1150°C в течение 2,5-3 часов. Полученные люминофоры на основе сульфидов щелочноземельных и редкоземельных металлов имеют увеличенную яркость свечения и интенсивность вспышки, при этом уменьшается трудоемкость и сокращается время проведения процесса за счет исключения промежуточных операций разбраковки, переизмельчения, дополнительного смешения с серосодержащим агентом и повторной термической обработки. 1 табл., 6 ил., 38 пр.
Наверх