专利名称：一种紫外激发白光的led用荧光粉及其制备方法
技术领域：
本发明属于功能材料技术领域，涉及发光二极管用单一基质荧光粉及其制备方法。
背景技术：
近年来，随着发光波长范围在35(T410nm紫外LED芯片的出现，为白光LED用荧光粉提供了新的发展空间。由于紫外光对肉眼不可见，紫外激发型白光LED的颜色只由荧光粉决定，因此所得到的白光具有颜色稳定、流明效率高等优点。紫外激发白光的LED有两种组合一种是紫外LED芯片+红绿蓝荧光粉，另一种是紫外LED芯片+单一基质白色荧光粉。前者因荧光粉各自的光衰和驱动电流不一样，所得到的白光不稳定。而后者完全可以克服以上缺点，并且成本较低。因此，紫外激发白光的LED用单一基质白光荧 光粉成为近年来荧光粉的研究热点。(Kim S K, Jeon P E, Park Y H, Chio J C，Park HL, Kim G C，Kim T ff. White-light generation through ultraviolet-emitting diodeand white-emitting phosphor. Appl. Phys. Lett. , 2004,85(17):3696;Guo N, Huang YJ, Yang M, Song Y H, Zheng Y H, You H P. A tunable single-component warm white-lightSr3Y (PO4) 3:Eu2+, Mn2+phosphor for white-light emitting diodes. Phys. Chem. Chem.Phys.2011,13:15077-15082;Zhang J, Wang Y H, Zhang F,Huang Y.Single-PhaseWhite-emitting Ca8MgGd (PO4) 7: Ln3+, Mn2+ (Ln3+=Ce3+, Tb3+, and Dy3+) for Mercury-FreeLamps. J. Electrochem. Soc. 2011, 158 (4) : J110-J114)。钒酸盐基质是一种性能优良的紫外激发白光的LED用单一基质荧光粉的发光材料。钒酸盐基质发光材料因具有合成温度较低、化学稳定性和热稳定性较好、发光强度高等优点而在显示显像、高压汞灯、X射线增感屏以及激光材料等领域得到广泛的应用。日本研究人员“Photoluminescence property of vanadates M2V2O7 (M:Ba, Sr and Ca)，，(NakajimaT, Isobe M, Tsuchiya T,Ueda Y, Manabe T. Opti. Mater. 2010, 32:1618-1621.) 一文中报道采用制备了对称性较低的偏钒酸盐系列M2V2O7 (M=Ba, Sr和Ca)荧光粉，该文献指出采用高温固相法在750°C退火24小时合成三斜晶系的M2V2O7 (M=Ba, Sr和Ca)荧光粉，其激发光谱在320nnT370nm区间有很宽的紫外峰，可以被紫外LED有效激发。在353nm的紫外光激发下，测得该荧光粉发射光谱的强发射峰位于400nnT700nm之间的可见光。尽管该文献所报道的单一基质荧光粉M2V2O7，其制备方法简单；但由于红光部分相对较弱而使得显色指数偏低，而且只有一种烧结温度以及烧结时间过长，难以认定最佳的烧结温度，并且用于制备的原材料碳酸盐在750°C下难以完全分解，从而大大地降低了荧光粉的发光强度。
发明内容
本发明提供一种紫外激发白光的LED用荧光粉及其制备方法，该荧光粉为掺Eu3+的单一基质(Sr2V207:Eu3+)，在紫外光激发下具有较强的白光发光强度和较高的显色性能；该荧光粉主要通过高温固相法工艺制备，其中通过掺杂Eu3+离子于基质晶体，能够增强荧光粉的红色部分，从而提高了显色性能，同时在高于900°C的温度下烧结，让碳酸根离子充分分解，结晶性更强，并使离子充分进入Sr2V2O7基质晶格以取代Sr2+离子，能够有效减少烧结时间，从而降低单一基质紫外激发白光荧光粉的生产成本。本发明技术方案是一种紫外激发白光的LED用荧光粉，为一种掺Eu3+离子的Sr2V2O7粉体材料，其晶向结构为三斜晶向，其分子式可表示为EuxSr2_xV207，其中0〈x ( 0. 24。上述紫外激发白光的LED用荧光粉的制备方法，包括以下步骤步骤I :备料。称取相应质量的SrCO3粉末、NH4VO3粉末和Eu2O3粉末，其中Sr、V和Eu之间的摩尔比为(2-x) :2:x，其中0〈x ( 0. 24。步骤2 :混料。将步骤I称取的原料混合均匀，得到混合料。 步骤3 :烧结。将步骤2所得混合料放入清洁的刚玉坩埚，在900°C 1200°C下烧结31小时，冷却后研磨、过筛得到最终的紫外激发白光的LED用荧光粉。 上述技术方案中，步骤2混料时，可将步骤I所称取的原料放入玛瑙容器中以研磨方式混料；具体研磨时，可先将步骤I所称取的原料放入玛瑙容器中一次研磨0. 5到2小时，然后取出一次研磨料在40(T50(rC下预烧1 2小时，最后将预烧料二次研磨0. 5到2小时，得到均匀混合的混合料。其中预烧作用是提高Eu2O3粉末在SrCO3粉末和NH4VO3粉末中的扩散程度，进一步提高混合料的均匀性。上述技术方案中，步骤3烧结时的升温速度和降温速度为2飞。C /min。本发明的有益效果是本发明提供的紫外激发白光的LED用荧光粉，在单一基质Sr2V2O7中掺入适量的Eu3+以取代Sr2+离子，相比于单一基质Sr2V2O7的紫外激发白光荧光粉，能够增强荧光粉的红色部分，从而提高了显色性能。制备过程采用SrCO3粉末、NH4VO3粉末和Eu2O3粉末为原料，通过高温固相反应法，在高于900°C的温度下烧结，让碳酸根离子充分分解，结晶性更强，并使离子充分进入Sr2V2O7基质晶格以取代Sr2+离子，能够有效减少烧结时间，从而降低单一基质紫外激发白光荧光粉的生产成本。
图I为本发明制备的紫外激发白光的LED用荧光粉(Sr2V2O7:Eu3+)的X射线衍射P曰。图2为本发明制备的紫外激发白光的LED用荧光粉(Sr2V2O7:Eu3+)的EDS图。图3为本发明制备的紫外激发白光的LED用荧光粉(Sr2V2O7:Eu3+)的SEM图。图4为本发明制备的紫外激发白光的LED用荧光粉(Sr2V2O7 = Eu3+)在518nm监测下的激发光谱(吸收光谱)。图5为本发明制备的紫外激发白光的LED用荧光粉(Sr2V2O7:Eu3+)在355nm监测下的发射光谱(对应烧结温度900°C，烧结时间8小时)。图6为本发明制备的紫外激发白光的LED用荧光粉(Sr2V2O7:Eu3+)在355nm监测下的发射光谱(对应烧结温度1000°c，烧结时间5小时)。图7为本发明制备的紫外激发白光的LED用荧光粉(Sr2V2O7:Eu3+)在355nm监测下的发射光谱(对应烧结温度1200°C，烧结时间3小时)。
具体实施例方式一种紫外激发白光的LED用荧光粉，为一种掺Eu3+离子的Sr2V2O7粉体材料，其晶向结构为三斜晶向，其分子式可表示为EuxSr2_xV207，其中0〈x ( 0. 24。其制备过程如下步骤I :称取相应质量的SrCO3粉末、NH4VO3粉末和Eu2O3粉末，其中Sr、V和Eu之间的摩尔比为(2-x) :2:x，而 x=0、0. 04,0. 08,0. 12,0. 16,0. 20 和 0. 24 (其中 x=0 的实施例为对比实施例)。步骤2 :将步骤I所得7种配比的原料分别混合均匀，得到7种配比的混合料；混料时，可将步骤I所称取的原料放入玛瑙容器中以研磨方式混料；具体研磨时，可先将步骤I所称取的原料放入玛瑙容器中一次研磨0. 5到2小时，然后取出一次研磨料在40(T50(TC 下预烧广2小时，最后将预烧料二次研磨0. 5到2小时，得到均匀混合的混合料。步骤3 :将步骤2所得7种配比的混合料放入清洁的刚玉坩埚，在900°C 1200°C下烧结31小时，冷却后研磨、过筛得到最终7种配比的紫外激发白光的LED用荧光粉。具体烧结工艺为1)烧结温度900°C、烧结时间8小时，升温速度和降温速度为2飞。C /min ;2)烧结温度1000°C、烧结时间5小时，升温速度和降温速度为2飞。C /min ;3)烧结温度1200°C、烧结时间3小时，升温速度和降温速度为2飞。C /min。对上述7种配比下的紫外激发白光的LED用荧光粉进行X射线衍射谱分析(如图I所示)，图I表明本发明制备的Sr2V2O7 = Eu3+白色荧光粉很好地对应了三斜晶系Sr2V2O7(JCPDS97-002-0401)，且基本上没有杂相，说明Eu3+离子基本在Sr2V2O7晶格中。利用电子能谱EDS对粉体进行成分分析(如图2所示)，图2表明本发明制备的Sr2V2O7 = Eu3+白色荧光粉的成分以及原子数比都很好符合预先设定的参数。利用SEM对本发明制备的Sr2V2O7IEu3+白色荧光粉进行形貌和颗粒大小分析(如图3所示)，图3表明本发明制备的Sr2V2O7IEu3+白色荧光粉的平均颗粒约为3飞ii m，与白光LED封装尺寸(2 20 u m)符合很好。为了分析荧光粉的发光性能，我们利用RF-5301PC荧光光度计对荧光粉进行分析测试。图4为在波长518nm的监测下荧光粉的吸收光谱，发现在320nnT370nm有很强的吸收，与白光LED的近紫外和紫光芯片匹配较好。同时发现Eu3+掺杂浓度为6% (x=0. 12)的吸收最强。随后，测试了在355nm (图5、图6和图7)监测下的发光光谱，与前面吸收光谱相吻合。在355nm监测下主峰位置为518nm的光谱强度随浓度增加而增加，半高宽为140nm，在掺杂浓度为6%时发生荧光猝灭，而主峰位置为613nm的红光部分随浓度一直增加，色坐标接近国际标准NTSC (0. 33，0. 33)，具有高显色性。通过上述分析与测试，表明制备的紫外激发白光的LED用荧光粉具有良好的光致发光性能，尤其是在Eu3+掺杂浓度为6% (x=0. 12)时，具备优异的光致发光性能，因此本发明为白光LED提供了一种全新的紫外激发单一基质Sr2V2O7 = Eu3+白色荧光粉，从而有效地降低了生产成本。本发明为白光LED提供了一种性能优异、成本较低的粉料，从而为白光LED的大面积普及提供了一种可能。
权利要求
1.ー种紫外激发白光的LED用荧光粉，为ー种掺Eu3+离子的Sr2V2O7粉体材料，其晶向结构为三斜晶向，其分子式可表示为EuxSr2_xV207，其中0〈x彡O. 24。
2.ー种紫外激发白光的LED用荧光粉的制备方法，包括以下步骤 步骤I :备料；称取相应质量的SrCO3粉末、NH4VO3粉末和Eu2O3粉末，其中Sr、V和Eu之间的摩尔比为(2-χ) :2:x,而x=0 O. 24; 步骤2 :混料；将步骤I称取的原料混合均匀，得到混合料； 步骤3 :烧结；将步骤2所得研磨混合料放入清洁的刚玉坩埚，在900°C 1200°C下烧结31小时，冷却后研磨、过筛得到最終的紫外激发白光的LED用荧光粉。
3.根据权利要求2述的紫外激发白光的LED用荧光粉的制备方法，其特征在干，步骤2所述混料方式为研磨混料。
4.根据权利要求3述的紫外激发白光的LED用荧光粉的制备方法，其特征在于，所述研磨混料过程为先将步骤I所称取的原料放入玛瑙容器中一次研磨O. 5到2小时，然后取出一次研磨料在400飞00で下预烧Γ2小时，最后将预烧料二次研磨O. 5到2小时，得到均匀混合的混合料。
5.根据权利要求2述的紫外激发白光的LED用荧光粉的制备方法，其特征在干，步骤3烧结时的升温速度和降温速度为2飞。C /min。
全文摘要
一种紫外激发白光的LED用荧光粉及其制备方法，属于功能材料技术领域。所述紫外激发白光的LED用荧光粉为一种掺Eu3+离子的Sr2V2O7粉体材料，其晶向结构为三斜晶向，其分子式可表示为EuxSr2-xV2O7，其中0<x≤0.24。制备时以SrCO3粉末、NH4VO3粉末和Eu2O3粉末为原料，控制r、V和Eu之间的摩尔比为(2-x):2:x，其中0<x≤0.24；通过高温固相反应法，在900~1200℃的温度下烧结3~8小时所得。本发明提供的紫外激发白光的LED用荧光粉，相比于单一基质Sr2V2O7的紫外激发白光荧光粉，能够增强荧光粉的红色部分，从而提高显色性能。本发明提供的白色荧光粉稳定性好、制备方法简单、易工业化、重复性较好。
文档编号C09K11/69GK102827604SQ20121035167
公开日2012年12月19日 申请日期2012年9月20日 优先权日2012年9月20日
发明者杨维清, 林媛, 赵博文, 黄莉, 徐国梁, 王策 申请人:电子科技大学, 成都信息工程学院