RU2534538C1 - Сложный силикат редкоземельных элементов в наноаморфном состоянии - Google Patents
Сложный силикат редкоземельных элементов в наноаморфном состоянии Download PDFInfo
- Publication number
- RU2534538C1 RU2534538C1 RU2013118914/05A RU2013118914A RU2534538C1 RU 2534538 C1 RU2534538 C1 RU 2534538C1 RU 2013118914/05 A RU2013118914/05 A RU 2013118914/05A RU 2013118914 A RU2013118914 A RU 2013118914A RU 2534538 C1 RU2534538 C1 RU 2534538C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- intensity
- red
- hours
- cooled
- state
- Prior art date
Links
Landscapes
- Luminescent Compositions (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано для визуализации света ультрафиолетового диапазона, рентгеновского и электронного излучения в осветительных системах и оптических дисплеях. Сложный силикат редкоземельных элементов состава Sr2Gd8(1-x)Eu8xSi6O26 (0,001≤x≤0,5) в наноаморфном состоянии используют в качестве люминофора красного свечения. Предложенный люминофор обладает высокой интенсивностью красного свечения, при этом интенсивность оранжевого свечения к красному составляет 14-16%, т.е. уменьшена по сравнению с известными люминофорами. 3 пр.
Description
Изобретение относится к люминофорам красного цвета свечения, используемым для визуализации света ультрафиолетового диапазона, рентгеновского и электронного излучения в системах WLED и оптических дисплеях.
Известен люминофор состава SrY4(1-x)Eu4x(SiO4)О3, где 0,1≤x≤0,8, (патент РФ 2379328, МПК C09K 11/79, 11/55, 11/59, 2010 год).
Недостатком известного люминофора является невысокая интенсивность красного свечения. Интенсивность красного свечения при 632,5 нм и при 708,4 нм составляет в сумме 37000 отн. ед. При этом интенсивность оранжевой компоненты при 590,3 нм составляет 7000 отн. ед. (18,5% от интенсивности красного излучения).
Известен нанолюминофор состава Ca2Gd8Si6O26: Eu (Sensors and Actuators В: Chemical V.146 (2010) P.395), имеющий нанокристаллические частицы сферической формы.
Недостатком этого люминофора является невысокая интенсивность красного излучения (30000 отн. ед.) в интервале длин волн 610-630 нм, а также значительная интенсивность оранжевого излучения в интервале 580-600 нм (25% от интенсивности красного излучения).
Известен люминофор в нанокристаллическом состоянии состава Sr2GdxY7.9-xEu0.1(SiO4)6O2 (Materials Chemistry and Physics, V.84 (2004), P.279).
Недостатком люминофора является невысокая интенсивность красного излучения (32000 отн. ед.) в интервале длин волн 620-700 нм и высокое отношение интенсивности оранжевого излучения (580-600 нм) к интенсивности красного излучения (22%).
Таким образом, перед авторами стояла задача разработать люминофор красного цвета свечения с более высокой интенсивностью излучения, при этом характеризующегося низкой интенсивностью оранжевого излучения.
Поставленная задача решена в предлагаемом сложном силикате редкоземельных элементов состава Sr2Gd8(1-x)Eu8xSi6O26 (0,001≤x≤0,5) в наноаморфном состоянии в качестве люминофора красного свечения.
В настоящее время в патентной и научно-технической литературе не описан люминофор предлагаемого состава в наноаморфном состоянии.
Спектр люминесценции предлагаемого люминофора состава Sr2Gd8(1.x)Eu8xSi6O26 (0,001≤x≤0,5) состоит из красного излучения (620-700 нм) с интенсивностью 670000-680000 отн. ед. и оранжевой компоненты (540-600 нм). При этом отношение интенсивности оранжевой компоненты к интенсивности красной компоненты составляет 14-16%. Таким образом, отношение интенсивности оранжевого свечения к красному для наноаморфного люминофора уменьшается по сравнению с известными люминофорами.
Резкое увеличение интенсивности красной компоненты и перераспределение интенсивностей красного и оранжевого свечения обусловлено, по-видимому, уменьшением безызлучательных потерь энергии возбуждения в наноаморфном состоянии за счет ослабления электронно-колебательного взаимодействия ионов Eu3+ с ближайшим кислородным окружением, что является следствием эффекта квантового ограничения в наноаморфных частицах.
Исследования, проведенные авторами, позволили сделать вывод, что новое соединение состава Sr2Gd8(1.x)Eu8xSi6O26, где 0,001≤x≤0,5, в виде наноаморфных частиц, обладающее свойством, которое позволяет использовать его в качестве люминофора в красной области свечения, может быть получено только при условии соблюдения значений 0,001≤x≤0,5. При несоблюдении этих значений целевой продукт образуется в виде смеси нанокристаллических и наноаморфных частиц. При этом наблюдается снижение интенсивности красного свечения (в 1,5 и более раз).
Люминофор в наноаморфном состоянии может быть получен следующим способом. Берут силикаты Sr2Gd8Si6O26 и Sr2Eu8Si6O26 в соотношении (0,999-0,5):(0,5-0,001) соответственно, тщательно перетирают указанные ингредиенты в присутствии этилового спирта, обжигают на воздухе при температуре 1300-1500°C в течение 100-115 ч поэтапно с измельчением смеси после каждого этапа: нагревают до 1300°C и выдерживают в течение 22-37 часов; затем продукт охлаждают и тщательно измельчают; нагревают до 1400°C и выдерживают в течение 19 часов, затем вновь продукт охлаждают и тщательно измельчают; нагревают до 1450°C и выдерживают в течение 26 часов, затем охлаждают и тщательно измельчают; нагревают до 1500°C и выдерживают в течение 33 часов, охлаждают и тщательно измельчают. Полученный продукт прессуют в таблетку диаметром 20-30 мм, высотой 5-12 мм при комнатной температуре и давлении 250-255 МПа. Затем отжигают при температуре 1400-1450°C в течение 40-45 часов. Полученную таблетку в качестве мишени помещают в устройство для получения нанопорошков посредством испарения мишени импульсным электронным пучком в газе низкого давления (патент Ru 2353573). Мишень испаряют на стеклянную подложку в вакууме (остаточное давление 4-4,5 Па). Время испарения - 30-35 минут. Условия проведения процесса: ускоряющее напряжение в установке - 40-45 кВ, длительность импульса - 90-100 мкс, частота подачи импульсов - 90-100 Гц, ток пучка - 0,3-0,4 А. Контроль состава конечного продукта осуществляют химическим анализом. Контроль наноаморфного состояния проводят с помощью электронной микроскопии, рентгенофазового анализа (РФА) и электронографии. Люминесценцию возбуждают лазером с длиной волны 514,5 нм. Спектры люминесценции получают на спектрометре и регистрируют с помощью фотоэлектронного умножителя (ФЭУ).
Получение и применение нового соединения иллюстрируются следующими примерами.
Пример 1. Берут силикаты Sr2Gd8Si6O26 и Sr2Eu8Si6O26 в соотношении 0,813:0,187, соответственно, тщательно перетирают указанные ингредиенты в присутствии этилового спирта, обжигают на воздухе при температуре 1300-1500°C в течение 115 ч поэтапно с измельчением смеси после каждого этапа: нагревают до 1300°C и выдерживают в течение 37 часов; затем продукт охлаждают и тщательно измельчают; нагревают до 1400°C и выдерживают в течение 19 часов, затем вновь продукт охлаждают и тщательно измельчают; нагревают до 1450°C и выдерживают в течение 26 часов, затем охлаждают и тщательно измельчают; нагревают до 1500°C и выдерживают в течение 33 часов, охлаждают и тщательно измельчают. Полученный продукт прессуют в таблетку диаметром 30 мм, высотой 12 мм при комнатной температуре и давлении 250-255 МПа. Затем отжигают при температуре 1400°C в течение 40 часов. Полученную таблетку в качестве мишени помещают в устройство для получения нанопорошков посредством испарения мишени импульсным электронным пучком в газе низкого давления (патент Ru 2353573). Мишень испаряют на стеклянную подложку в вакууме (остаточное давление 4-4,5 Па). Время испарения - 35 минут. Условия проведения процесса: ускоряющее напряжение в установке - 40 кВ, длительность импульса - 90 мкс, частота подачи импульсов - 90 Гц, ток пучка - 0,3 А. По данным химического анализа состав конечного продукта соответствует формуле Sr2Gd6,504Eu1,496Si6O26, где x=0,187. Наноаморфное состояние подтверждено данными электронной микроскопии, РФА и электронографии. Люминесценцию возбуждают лазером с длиной волны 514,5 нм. Спектр люминесценции состоит из красного излучения (620-700 нм) с интенсивностью 680000 отн. ед. и оранжевой компоненты (540-600 нм). Интенсивность оранжевой компоненты составляет 14% от интенсивности красного излучения.
Пример 2. Берут силикаты Sr6Gd8Si6O26 и Sr2Eu8Si6O26 в соотношении 0,5:0,5, соответственно, тщательно перетирают указанные ингредиенты в присутствии этилового спирта, обжигают на воздухе при температуре 1300-1500°C в течение 100 ч поэтапно с измельчением смеси после каждого этапа: нагревают до 1300°C и выдерживают в течение 22 часов; затем продукт охлаждают и тщательно измельчают; нагревают до 1400°C и выдерживают в течение 19 часов, затем вновь продукт охлаждают и тщательно измельчают; нагревают до 1450°C и выдерживают в течение 26 часов, затем охлаждают и тщательно измельчают; нагревают до 1500°C и выдерживают в течение 33 часов, охлаждают и тщательно измельчают. Полученный продукт прессуют в таблетку диаметром 20 мм, высотой 5 мм при комнатной температуре и давлении 250-255 МПа. Затем отжигают при температуре 1450°C в течение 45 часов. Полученную таблетку в качестве мишени помещают в устройство для получения нанопорошков посредством испарения мишени импульсным электронным пучком в газе низкого давления (патент Ru 2353573). Мишень испаряют на стеклянную подложку в вакууме (остаточное давление 4-4,5 Па). Время испарения - 30 минут. Условия проведения процесса: ускоряющее напряжение в установке - 45 кВ, длительность импульса - 100 мкс, частота подачи импульсов - 100 Гц, ток пучка - 0.4 А. По данным химического анализа состав конечного продукта соответствует формуле Sr2Gd4Eu4Si6O26, где x=0,5. Наноаморфное состояние подтверждено данными электронной микроскопии, РФА и электронографии. Люминесценцию возбуждают лазером с длиной волны 514,5 нм. Спектр люминесценции состоит из красного излучения (620-700 нм) с интенсивностью 675000 отн. ед. и оранжевой компоненты (540-600 нм). Интенсивность оранжевой компоненты составляет 15% от интенсивности красного излучения.
Пример 3. Берут силикаты Sr2Gd8Si6O26 и Sr2Eu8Si6O26 в соотношении 0,999:0,001, соответственно, тщательно перетирают указанные ингредиенты в присутствии этилового спирта, обжигают на воздухе при температуре 1300-1500°C в течение 115 ч поэтапно с измельчением смеси после каждого этапа: нагревают до 1300°C и выдерживают в течение 37 часов; затем продукт охлаждают и тщательно измельчают; нагревают до 1400°C и выдерживают в течение 19 часов, затем вновь продукт охлаждают и тщательно измельчают; нагревают до 1450°C и выдерживают в течение 26 часов, затем охлаждают и тщательно измельчают; нагревают до 1500°C и выдерживают в течение 33 часов, охлаждают и тщательно измельчают. Полученный продукт прессуют в таблетку диаметром 30 мм, высотой 12 мм при комнатной температуре и давлении 250-255 МПа. Затем отжигают при температуре 1400°C в течение 40 часов. Полученную таблетку в качестве мишени помещают в устройство для получения нанопорошков посредством испарения мишени импульсным электронным пучком в газе низкого давления (патент RU 2353573). Мишень испаряют на стеклянную подложку в вакууме (остаточное давление 4-4,5 Па). Время испарения - 35 минут. Условия проведения процесса: ускоряющее напряжение в установке - 40 кВ, длительность импульса - 90 мкс, частота подачи импульсов - 90 Гц, ток пучка - 0,3 А. По данным химического анализа состав конечного продукта соответствует формуле Sr2Gd7,992Eu0,008Si6O26, где х=0,001. Наноаморфное состояние подтверждено данными электронной микроскопии, РФА и электронографии. Люминесценцию возбуждают лазером с длиной волны 514,5 нм. Спектр люминесценции состоит из красного излучения (620-700 нм) с интенсивностью 670000 отн. ед. и оранжевой компоненты (540-600 нм). Интенсивность оранжевой компоненты составляет 16% от интенсивности красного излучения.
Таким образом, авторами предлагается новое химическое соединение состава Sr2Gd8(1-x)Eu8xSi6O26, где 0,001≤x≤0,5, которое может быть использовано в качестве люминофора красного света свечения.
Claims (1)
- Сложный силикат редкоземельных элементов состава Sr2Gd8(1-x)Eu8xSi6O26 (0,001≤x≤0,5) в наноаморфном состоянии в качестве люминофора красного свечения.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013118914/05A RU2534538C1 (ru) | 2013-04-23 | 2013-04-23 | Сложный силикат редкоземельных элементов в наноаморфном состоянии |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2013118914/05A RU2534538C1 (ru) | 2013-04-23 | 2013-04-23 | Сложный силикат редкоземельных элементов в наноаморфном состоянии |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2013118914A RU2013118914A (ru) | 2014-10-27 |
RU2534538C1 true RU2534538C1 (ru) | 2014-11-27 |
Family
ID=53380588
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2013118914/05A RU2534538C1 (ru) | 2013-04-23 | 2013-04-23 | Сложный силикат редкоземельных элементов в наноаморфном состоянии |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2534538C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2579135C1 (ru) * | 2014-12-09 | 2016-03-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского Отделения РАН | Силикат редкоземельных элементов в наноаморфном состоянии |
RU2626020C1 (ru) * | 2016-02-18 | 2017-07-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского Отделения РАН | Сложный силикат редкоземельных элементов в наноаморфном состоянии |
RU2686137C1 (ru) * | 2018-07-12 | 2019-04-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук | Сложный силикат редкоземельных элементов и способ его получения |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008060836A2 (en) * | 2006-11-10 | 2008-05-22 | Intematix Corporation | Aluminum- silicate based orange-red phosphors with mixed divalent and trivalent cations |
RU2379328C2 (ru) * | 2008-04-02 | 2010-01-20 | Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской Академии наук | Сложный силикат редкоземельных элементов и способ его получения |
-
2013
- 2013-04-23 RU RU2013118914/05A patent/RU2534538C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008060836A2 (en) * | 2006-11-10 | 2008-05-22 | Intematix Corporation | Aluminum- silicate based orange-red phosphors with mixed divalent and trivalent cations |
RU2379328C2 (ru) * | 2008-04-02 | 2010-01-20 | Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской Академии наук | Сложный силикат редкоземельных элементов и способ его получения |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
BENLI CHU et. al, Luminescence and energy transfer in Sr 2 Gd x Y 7.9-x Ln 0.1 (SiO 4 ) 6 O 2 (Ln= Sm, Dy, Eu), Materials Chemistry and Physics, 2004, V 84, p. 279-283. G. SEETA RAMA RAJU et. al, The influence of sintering temperature on photoluminescence properties of oxyapatite Eu 3+ :Ga 2 Gd 8 Si 6 O 26 nanophosphors, Sensors and Actuators B: Chemical, 2010, V 146, p. 395-402 * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2579135C1 (ru) * | 2014-12-09 | 2016-03-27 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского Отделения РАН | Силикат редкоземельных элементов в наноаморфном состоянии |
RU2626020C1 (ru) * | 2016-02-18 | 2017-07-21 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского Отделения РАН | Сложный силикат редкоземельных элементов в наноаморфном состоянии |
RU2686137C1 (ru) * | 2018-07-12 | 2019-04-24 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии твердого тела Уральского отделения Российской академии наук | Сложный силикат редкоземельных элементов и способ его получения |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2013118914A (ru) | 2014-10-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Das et al. | Controllable white light emission from Dy 3+–Eu 3+ co-doped KCaBO 3 phosphor | |
Kumar et al. | Sunlight-activated Eu 2+/Dy 3+ doped SrAl 2 O 4 water resistant phosphorescent layer for optical displays and defence applications | |
Shan et al. | Optimization method for green SrAl2O4: Eu2+, Dy3+ phosphors synthesized via co-precipitation route assisted by microwave irradiation using orthogonal experimental design | |
Sahu et al. | Structural characterization and optical properties of dysprosium doped strontium calcium magnesium di-silicate phosphor by solid state reaction method | |
Ratnam et al. | Luminescent properties of orange emissive Sm3+-activated thermally stable phosphate phosphor for optical devices | |
Kiran et al. | Synthesis and luminescence properties of MgO: Sm3+ phosphor for white light-emitting diodes | |
Roh et al. | Enhanced photoluminescence property of Dy3+ co-doped BaAl2O4: Eu2+ green phosphors | |
Dutczak et al. | Red luminescence and persistent luminescence of Sr3Al2O5Cl2: Eu2+, Dy3+ | |
Koparkar et al. | Effect of partially replacement of Gd3+ ions on fluorescence properties of YBO3: Eu3+ phosphor synthesized via precipitation method | |
Hussin et al. | The origin of emission in strontium magnesium pyrophosphate doped with Dy2O3 | |
Singh et al. | Synthesis, photoluminescence, thermoluminescence and electron spin resonance investigations of CaAl12O19: Eu phosphor | |
Verma et al. | Photoluminescent and thermoluminescent studies of Dy 3+ and Eu 3+ doped Y 2 O 3 phosphors | |
RU2534538C1 (ru) | Сложный силикат редкоземельных элементов в наноаморфном состоянии | |
Pavitra et al. | Luminescent properties of Gd3+ sensitized low-phonon energy CaGd4O7: Tb3+ green emitting novel phosphors | |
Wang et al. | Luminescent properties of a reddish orange long afterglow phosphor SrSnO3: Sm3+ | |
Yang et al. | Ultraviolet long afterglow emission in Bi3+ doped CdSiO3 phosphors | |
Singh et al. | Structural and luminescent properties of Eu 3+-doped GdSrAl 3 O 7 nanophosphor | |
Sokolnicki | Enhanced luminescence of Tb3+ due to efficient energy transfer from Ce3+ in a nanocrystalline Lu2Si2O7 host lattice | |
Kaur et al. | RETRACTED ARTICLE: Optical properties of rare earth-doped barium aluminate synthesized by different methods-A Review | |
Xue et al. | Long afterglow properties of the blue emission from Pr3+-activated Sr5Ta4O15 phosphor | |
Huang et al. | Synthesis, vacuum ultraviolet and ultraviolet spectroscopy of Ce3+ ion doped olgite Na (Sr, Ba) PO4 | |
Jaiswal et al. | Luminescence enhancement of high temperature hexagonal phase of Ba0. 99MgAl10O17: Eu0. 01 nanophosphor synthesized at moderately low temperature | |
Zhou et al. | A novel green emitting phosphor Ca1. 5Y1. 5Al3. 5Si1. 5O12: Tb3+ | |
Munirathnam et al. | Synthesis, photoluminescence and thermoluminescence properties of LiNa3P2O7: Tb3+ green emitting phosphor | |
Noto et al. | Cathodoluminescence mapping and thermoluminescence of Pr3+ doped in a CaTiO3/CaGa2O4 composite phosphor |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20190424 |