专利名称：一种白光发射荧光材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种白光发射荧光材料以及该材料的制备方法，属于发光材料技术领域。
背景技术：
1993年日本首先在蓝色GaN发光二极管(LED)上获得技术突破，并于1996年实现白光LED， 近几年正向第四个照明光源的发展阶段——以白光LED为主的半导体照明光源的方向发展。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。
目前，实现白光发射的技术途径主要有以下几种
(1)红、绿、蓝三原色LED芯片或三原色LED管混合实现白光。前者为三芯片型，后者为 三个发光管组装型。三芯片型发光材料主要有GaAsP、 ALGaAs、 GaP : Zri20等，发红光；ALGalnP /GaAs、 ALGalnP/GaP等，发红光和橙光；GaP: N发绿光；lnGaN发蓝光。红、绿、蓝LED 封装在一个包内，光效可达20 lm/W，发光效率较高，显色性好。三原色LED混合，通过红、 绿、蓝三原色光调整可控制色彩。但三芯片型三原色混合成本较高，并有红、绿、蓝LED芯片 光衰不同而易产生变色现象等缺陷。
(2)蓝色LED芯片发出的蓝光激发黄绿荧光粉发光，使蓝光与黄、绿光混合发出白光。蓝 光lnGaN单芯片激发YAG荧光粉，发出白光，光效可达15 1m/W。这种方法发光，发光效率高， 制备简单，温度稳定性高，显色性也好。但色彩随角度而变，光一致性差。显然，根据色度 学原理，用蓝光激发红光、绿光荧光粉也可发出白光。
(3)紫外光或紫光LED激发三原色荧光粉，发出白光。显然也可选用两基色、四基色、五 基色荧光粉，同样实现白光LED。这种方法的白光决定于荧光粉，易实现较高的显色性，白光 制备方法也简便易行。但是有发光效率低，温度稳定性差，紫光容易遗漏等缺陷。
由上述情况可以看出，无论是采用补色的原理，还是三基色混合的原理，都存在着一定 的弊端。此外，现有发光材料的制备多是通过固相烧结法实现的，此法烧结温度高(高于1300 'C)，浪费能源，且存在发光中心在基质中分布不均匀的缺点。
发明内容
针对白光LED制造过程中发光效率降低，显色指数不稳定等弊端，本发明提供一种发光效 率高，显色指数稳定的白光发射荧光材料，此荧光材料在近紫外光的激发下，其发射波长范 围包含红、绿、蓝三种颜色，能够实现单一物相下的白光发射。同时提供一种该白光发射荧 光材料的制备方法。
本发明的白光发射荧光材料的化学式是--
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上述白光发射荧光材料的制备方法包括以下歩骤-
(1) 按摩尔比200: 100: 100: 1-IO取硝酸钡、硝酸镧、硝酸锆(Zr(N0,、.5H20)和銷酸铈， 一起溶于去离子水中；
(2) 在上述溶液中加入相对四种硝酸盐摩尔总量2-5倍的尿素和1-3倍的一水柠檬酸，溶解后在100℃-180℃下加热搅拌10-50分钟；
(3)将上述溶液在500℃-900℃下烧结5-40分钟，将所得产物研磨后在1050℃-1150℃保温 l小时，即可得到呈微黄色粉末状的白光发射荧光材料Ba2LaZr05,5:Ce3+。
本发明采用燃烧法制备的白光发射荧光材料Ba2LaZr05.5:Ce3+，发射强度较高，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。由于此法是在液相中制备前驱体，各组分的含量可精确控制，反应组分可以在分子水平上混合均匀，合成温度相对较低，可节省能源。
具体实施例方式
实施例1
按摩尔比200: 100: 100: 1分别称取硝酸钡100g、硝酸镧62. 16g、硝酸锆(Zr(N03)4.5H20) 82. 12g和硝酸铈0. 62g，四种硝酸盐摩尔总量2倍的尿素91. 92g，四种硝酸盐摩尔总量1倍的柠檬酸80.48g，溶于去离子水中，在100℃下加热搅拌50分钟，然后在500℃下烧结40分钟，将所得产物研磨后在1050℃保温1小时，即可得到呈微黄色粉末状的白光发射荧光材料Ba2LaZr05.5:Ce3+。
实施例2
按摩尔比200: 100: 100: 3分别称取硝酸钡100g、硝酸镧62. 16g、硝酸锆(Zr(N03)4.5H20) 82. 12g和硝酸铈1. 86g，四种硝酸盐摩尔总量2. 5倍的尿素115. 47g，四种硝酸盐摩尔总量1.5倍的柠檬酸121. 32g，溶于去离子水中，在120℃下加热搅拌40分钟，然后在600℃下烧结35分钟，将所得产物研磨后在1050℃保温1小时，即可得到呈微黄色粉末状的白光发射荧光材Ba2LaZr05.5:Ce3+。
实施例3
按摩尔比200: 100: 100: 5分别称取硝酸钡100g、，酸镧62. 16g、硝酸锆(Zr(N03)4.5H20) 82. 12g和硝酸铈3. lg，四种硝酸盐摩尔总量2. 5倍的i素116g，四种硝酸盐摩尔总量2倍的柠檬酸162.57g，溶于去离子水中，在140℃下加热搅拌30分钟，然后在700℃下烧结20分钟，将所得产物研磨后在1100℃保温l小时，即可得到呈微黄色粉末状的白光发射荧光材料Ba2LaZr05.5:Ce3+。
实施例4
按摩尔比200: 100: 100: 8分别称取硝酸钡lOOg、硝酸镧62. 16g、硝酸锆(Zr(N03)4.5H20) 82. 12g和硝酸铈4. 96g，四种硝酸盐摩尔总量3倍的尿素140. 29g，四种硝酸盐摩尔总量2.5倍的柠檬酸204. 71g，溶于去离子水中，在160℃下加热搅拌20分钟，然后在800℃下烧结1O分钟，将所得产物研磨后在1150℃保温1小时，即可得到呈微黄色粉术状的白光发射荧光材料Ba2LaZr05.5:Ce3+。
实施例5
按摩尔比200: 100: 100: 10分别称取硝酸钡訓g、硝酸镧62. 16g、硝酸锆(Zr(N03)4.5H20) 82. 12g和硝酸铈6. 2g,四种硝酸盐摩尔总量5倍的尿素235g，四种硝酸盐摩尔总量3倍的拧檬酸246. 86g，溶于去离子水中，在180℃下加热搅拌10分钟，然后在900℃下烧结5分钟，将所得产物研磨后在1150℃保温1小时，即可得到呈微黄色粉末状的白光发射荧光材料 Ba2LaZr05.5:Ce3+。
权利要求
1.一种白光发射荧光材料，其特征在于该白光发射荧光材料的化学式是Ba2LaZrO5.5:Ce3+。
2. —种白光发射荧光材料的制备方法，该白光发射荧光材料的化学式是Ba2LaZr(k5:Ce"，其特征在于包括以下步骤(1) 按摩尔比200: 100: 100: 1-10取硝酸钡、硝酸镧、硝酸锆和硝酸铈， 一起溶于去离 子水中；(2) 在上述溶液中加入相对四种硝酸盐摩尔总量2-5倍的尿素和1-3倍的一水柠檬酸，溶 解后在IO(TC-18(TC下加热搅拌10-50分钟；(3) 将上述溶液在50(TC-900'C下烧结5-40分钟，将所得产物研磨后在105(TC-115(TC保 温1小时，即可得到呈微黄色粉末状的白光发射荧光材料Ba2LaZr05.5:Ce'+。
全文摘要
本发明提供了一种白光发射荧光材料及其制备方法，该荧光材料的化学式是Ba<sub>2</sub>LaZrO<sub>5.5</sub>∶Ce<sup>3+</sup>。该白光发射荧光材料的制备方法是将硝酸钡、硝酸镧、硝酸锆、硝酸铈溶于去离子水中，然后在上述溶液中加入尿素和柠檬酸，溶解后加热搅拌再在500℃-900℃下燃烧烧结，将所得产物研磨后在1050℃-1150℃保温后热处理制成。本发明采用燃烧法制备的荧光材料发射白光，发射强度较高，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、生产温度相对较低，节省能源。
文档编号C09K11/78GK101205465SQ20071011535
公开日2008年6月25日 申请日期2007年12月14日 优先权日2007年12月14日
发明者吕孟凯, 周媛媛, 周广军, 杨忠森, 邱子凤 申请人:山东大学