专利名称：一种强红光发射的荧光材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及强红光发射的荧光材料及其制备方法，属于发光材料技术领域。
背景技术：
日亚化学公司1993年率先在蓝色GaN LED技术上取得突破并产业化，于1996年研制出白光LED，具体做法是以发黄光系列的钇铝石榴石(yttrium aluminum garnet，YAG)荧光粉配合蓝光LED得到高效率的白光光源，并于1998年推上市场。与传统照明光源相比，白光LED有许多优点，如体积小、能耗少、响应快、寿命长、无污染等，因此被喻为第四代照明光源。白光LED的诸多优点，使其有着庞大的未来照明市场和显著节能前景。
依据发光学和色度学原理，以LED为基板实现白光LED有多种方案，发展较快的有以下三种方案。
(1)蓝色LED芯片和可被蓝光有效激发的发黄光荧光粉结合组成白光LED。一部分蓝光被荧光粉吸收，激发荧光粉发射黄光，发射的黄光和剩余的蓝光混合，调控它们的强度比，即可得到白光。当今使用最多的蓝光LED是InGaN蓝光LED，发射峰值450~480nm。而黄光荧光粉主要还是钇铝石榴石系列。此法虽可以获得光通量和发光效率较高的白光LED，但其色温较高，显色性较差。
(2)用发紫外光的LED芯片和可被紫外光有效激发而发射红、绿、蓝三基色荧光粉结合组成白光LED。
(3)将红、绿、蓝三基LED芯片组装实现白光。但是，由于LED器件光输出会随温度的升高而下降，不同的LED下降程度差别很大，其结果是造成混合白光的色差，使得用三基LED芯片组装实现白光的应用受到了限制。
使用荧光粉与LED组合实现白光的工艺，可以通过改变荧光粉的发射波长、荧光粉厚度来调节白光LED的色度、色温等，因此被广泛采用，发展迅速。尤其是第二种方法，由于光谱中红色成分的加入可降低器件的色温，并提高器件的显色性，但由于目前红色荧光粉(Y2O3:Eu)的发光效率较低，致使器件的整体发光效率不高。而要制备高显色指数的白光LED，这类红色荧光粉又是必不可少的。
此外，现在的荧光粉的制备方法主要集中在高温固相法，但固相法合成温度高、产物粒径偏大且粒度分布宽，难以达到要求的粒度，且不易得到纯相物质，存在很大的弊端。
发明内容
本发明针对现有白光LED制造过程中红色荧光粉(Y2O3:Eu)转换效率低的问题，提供一种转换效率高的强红光发射的荧光材料，同时提供一种该荧光材料的制备方法。
本发明的强红光发射的荧光材料的化学式是LiYZrO:Eu3+，R3+其中R代表一至两种稀土离子或一至两种过渡金属离子或硼离子(B3+)或稀土离子、过渡金属离子和硼离子中的任何两种离子共掺。可采用任何稀土离子。可采用任何过渡金属离子。
该荧光材料与现有红色荧光粉相比具有更高的发射强度，转换效率更高。
本发明的强红光发射的荧光材料的制备方法包括以下步骤(1)按摩尔比90∶90∶10∶0.1~10∶0~10将硝酸锂、硝酸钇、硝酸锆、硝酸铕及其他组分溶于去离子水中，其他组分是指一至两种稀土硝酸盐或一至两种过渡金属化合物或硼酸或稀土硝酸盐、过渡金属化合物和硼酸中的任何两种共掺；(2)然后在上述溶液中加入相对硝酸盐摩尔比3~5倍的尿素和摩尔比1~3倍的柠檬酸，溶解后在100℃~180℃下加热搅拌10~50分钟；(3)而后将上述溶液在600℃~900℃下烧结5~40分钟，即可得到粉末状强红光发射的新型荧光材料LiYZrO:Eu3+，R3+。
本发明采用燃烧法制备的荧光材料红光发射强度高，物相均匀，产物粒度小，属纳米级，且化学稳定性好。另外，本发明得到的荧光材料无毒、无辐射，属于绿色环保型发光材料，且制备工艺简单、安全、生产温度较低，节省能源。
具体实施例方式
实施例1按摩尔比分别称取100g硝酸锂、250.7g硝酸钇、69.168g硝酸锆(Zr(NO3)4·5H2O)、0.38g硝酸铕、550.8g尿素和964.5g柠檬酸溶于水中，在100℃下加热搅拌40分钟，然后在650℃下烧结40分钟，即可得到白色粉末状荧光材料。
实施例2按摩尔比分别称取100g硝酸锂、250.7g硝酸钇、69.168g硝酸锆(Zr(NO3)4·5H2O)、7.60g硝酸铕、5.96g硝酸镝、561.6g尿素和655.6g柠檬酸溶于水中，在120℃下加热35分钟，然后在750℃下烧结25分钟，即可得到白色粉末状荧光材料。
实施例3按摩尔比分别称取100g硝酸锂、250.7硝酸钇、69.168g硝酸锆(Zr(NO3)4·5H2O)、7.60g硝酸铕、5.39g硝酸镧、599.0g尿素和786.8g柠檬酸溶于水中，在150℃下加热30分钟，然后在850℃下烧结15分钟，即可得到白色粉末状荧光材料。
实施例4按摩尔比分别称取100g硝酸锂、250.7g硝酸钇、69.168g硝酸锆(Zr(NO3)4·5H2O)、7.60g硝酸铕、5.96g硝酸镝、1.81g硝酸铈、562.0g尿素和656.0g柠檬酸溶于水中，在120℃下加热35分钟，然后在800℃下烧结20分钟，即可得到白色粉末状荧光材料。
实施例5按摩尔比分别称取100g硝酸锂、250.7g硝酸钇、69.168g硝酸锆(Zr(NO3)4·5H2O)、7.60g硝酸铕、2.24g硝酸锰、4.98g硼酸、616.3g尿素和809.5g柠檬酸溶于水中，在120℃下加热35分钟，然后在800℃下烧结20分钟，即可得到微红色粉末状荧光材料，产物颜色随Mn2+的掺杂浓度的升高而加深。
实施例6按摩尔比分别称取100g硝酸锂、250.7g硝酸钇、69.168g硝酸锆(Zr(NO3)4·5H2O)、7.60g硝酸铕、3.89g硝酸铜(Cu(NO3)2·3H2O)、4.98g硼酸、616.3g尿素和809.5g柠檬酸溶于水中，在120℃下加热35分钟，然后在900℃下烧结10分钟，即可得到微蓝色粉末状荧光材料，产物颜色随Cu2+的掺杂浓度的升高而加深。
实施例7按摩尔比分别称取100g硝酸锂、250.7g硝酸钇、69.168g硝酸锆(Zr(NO3)4·5H2O)、11.40g硝酸铕、4.98g硼酸、559.4g尿素和653.1g柠檬酸溶于水中，在130℃下加热33分钟，然后在700℃下烧结30分钟，即可得到白色粉末状荧光材料。
实施例8按摩尔比分别称取100g硝酸锂、250.7g硝酸钇、69.168g硝酸锆(Zr(NO3)4·5H2O)、18.87g硝酸铕、3.97g硝酸镝、4.98g硼酸、568.1g尿素和663.2g柠檬酸溶于水中，在120℃下加热35分钟，然后在900℃下烧结10分钟，即可得到白色粉末状荧光材料。
实施例9按摩尔比分别称取100g硝酸锂、250.7g硝酸钇、69.168g硝酸锆(Zr(NO3)4·5H2O)、18.87g硝酸铕、0.39g硝酸铜(Cu(NO3)2·3H2O)、659.7g尿素和990.3g柠檬酸溶于水中，在120℃下加热35分钟，然后在850℃下烧结15分钟，即可得到微蓝色粉末状荧光材料，产物颜色随Cu2+的掺杂浓度的升高而加深。
权利要求
1.一种强红光发射的荧光材料，其特征在于该荧光材料的化学式是LiYZrO:Eu3+，R3+其中R代表一至两种稀土离子或一至两种过渡金属离子或硼离子或稀土离子、过渡金属离子和硼离子中的任何两种离子共掺。
2.一种权利要求1所述强红光发射的荧光材料的制备方法，该荧光材料的化学式是LiYZrO:Eu3+，R3+；其中R代表一至两种稀土离子或一至两种过渡金属离子或硼或稀土离子、过渡金属离子和硼中的任何两种离子共掺；其特征在于包括以下步骤(1)按摩尔比90∶90∶10∶0.1~10∶0~10将硝酸锂、硝酸钇、硝酸锆、硝酸铕及其他组分溶于去离子水中，其他组分是指一至两种稀土硝酸盐或一至两种过渡金属化合物或硼酸或稀土硝酸盐、过渡金属化合物和硼酸中的任何两种共掺；(2)然后在上述溶液中加入相对硝酸盐摩尔比3~5倍的尿素和摩尔比1~3倍的柠檬酸，溶解后在100℃~180℃下加热搅拌10~50分钟；(3)而后将上述溶液在600℃~900℃下烧结5~40分钟，即可得到粉末状强红光发射的新型荧光材料LiYZrO:Eu3+，R3+。
全文摘要
本发明提供一种强红光发射的荧光材料，该荧光材料的化学式是LiYZrO:Eu
文档编号C09K11/77GK101033396SQ20071001451
公开日2007年9月12日 申请日期2007年4月11日 优先权日2007年4月11日
发明者吕孟凯, 邱子凤, 周媛媛, 张爱玉, 马谦 申请人:山东大学