一种白光LED用红色荧光粉及其制备方法与流程

文档序号:11106505阅读:714来源:国知局
一种白光LED用红色荧光粉及其制备方法与制造工艺

本发明涉及LED及稀土掺杂发光领域,尤其涉及一种白光LED用红色荧光粉及其制备方法。



背景技术:

LED是发光二极管(Lightemittingdiode)的简称,是一种新型固态光源,具有绿色、高效、节能等优势,被认为是下一代的照明光源,白光LED作为新型固态光源,目前已在手机、相机、显示、指示灯等方面得到了广泛应用。

目前白光LED技术的实现多是通过蓝光芯片激发黄色荧光粉,蓝白光混合实现白光。但这种组合形式由于缺乏红光成分,导致色彩还原性差,显色指数低,色温高的问题。所以在商业黄色荧光粉的制备中,常掺入适当的红色荧光粉,提升白光中的红色成分,从而提高LED的显色指数,制备出色温适合的产品。然而,目前红光部分的量子转换效率低,发光强度低,限制了其在LED照明显示方面的应用。因此,寻找一种新型红色荧光粉的基质及制备方法成为研究的热点。

传统的Eu3+激活的荧光粉多为无机绝缘体材料。近年来,稀土掺杂半导体发光材料由于其独特的光学性质得到了广泛的关注,Eu3+在纳米和半导体基质中的发光性能已被广泛研究。但是,到目前为止,有关Eu3+在半导体基质中具有有效的宽带NUV激发性能的报道却十分有限。研究发现BiOCl是一种具有潜力的稀土激活的发光基质材料,昆明科技大学的李永进等人报道了利用高温固相法合成的BiOCl:Eu3+红色荧光粉,但是其发射光谱的主峰是699nm的近红外光,这种发光性能限制了其在白光LED领域的应用。



技术实现要素:

为了克服上述技术存在的缺陷,本发明提供了一种白光LED用红色荧光粉及其制备方法,采用水热合成法制备高效红色荧光粉,具有反应温度低,得到的粉体结晶度好,制备的荧光粉,在395nm的近紫外光激发下,其发射光谱主峰为616nm,以红光为主,发光效率高,亮度高,可作为白光LED用红色荧光粉。

为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是,一种白光LED用红色荧光粉的制备方法,包括以下步骤:

1)以Eu2O3和Bi2O3为原料,按照化学式BiOCl:xEu3+的化学计量比进行原料称取,其中0.01≤x≤0.07;

2)将原料放入烧杯中,向烧杯中逐滴加入浓盐酸并不断搅拌,直至原料全部溶解形成无色透明溶液A;

3)向溶液A中滴加氨水至不再产生白色沉淀时,停止滴加,形成悬浊液B;

4)对悬浊液B进行过滤得到沉淀物,去除沉淀物中的NH4Cl后,在60℃~80℃空气气氛下于烘箱中干燥,研磨后得到前驱体;

5)将前驱体加水配成混合浆料,调节混合浆料的pH到2~4,转移至聚四氟乙烯水热釜内衬中,控制其填充比为50%~60%后装釜拧紧,水热温度为120℃~180℃,水热时间为6h~10h;

6)将步骤5)获得的水热产物用蒸馏水反复洗涤,直至洗涤清液呈中性,随后将沉淀物在烘箱中于60℃~80℃空气气氛下烘干,并用研钵研细,得到本发明的红色荧光粉。

步骤2)中浓盐酸的浓度为37.5%。

步骤3)中氨水的浓度为28%。

步骤4)中采用蒸馏水对沉淀物进行多次洗涤去除NH4Cl,并用AgNO3对洗涤液进行检验,保证沉淀烘干后不含NH4Cl。

步骤5)中利用浓度为1mol/L的NaOH溶液和浓度为0.5mol/L的柠檬酸钠调节混合浆料的pH值。

一种白光LED用红色荧光粉,其表达式为BiOCl:xEu3+,式中,x为稀土离子Eu3+掺杂取代Bi3+晶体格位的摩尔掺杂量,其取值范围:0.01≤x≤0.07。

与现有技术相比,本发明至少具有以下有益的技术效果,本发明采用水热合成法制备高效红色荧光粉,具有反应温度低,得到的粉体结晶度好,形貌呈边长为300nm~500nm的方片状,分散性好,几乎没有团聚现象,本发明制备的荧光粉,在395nm的近紫外光激发下,其发射光谱主峰为616nm,以红光为主,发光效率高,亮度高,可作为白光LED用红色荧光粉。

附图说明

图1为实施例3制备BiOCl:0.07Eu3+荧光粉的SEM图。

图2为实施例3制备BiOCl:0.07Eu3+荧光粉的XRD图。

图3为实施例1制备BiOCl:0.03Eu3+荧光粉的激发光谱图。

图4为实施例2制备BiOCl:0.01Eu3+荧光粉的发射光谱图。

具体实施方式

现在结合具体实施例对本发明作进一步阐述:

实施例1:

1)按照化学式BiOCl:xEu3+的化学计量比进行原料称取Eu2O3和Bi2O3作为原料,放入烧杯,其中x=0.03;

2)再将浓度为37.5%的浓盐酸逐滴加入烧杯中,并用玻璃棒搅拌,直至原料全部溶解,形成无色透明溶液A;

3)向溶液A中滴加氨水,当滴加浓度为28%的氨水至溶液中刚好不再产生白色沉淀时,停止滴加氨水,此时可以认为BiCl3全部转化为BiOCl析出,同时铕离子也全部沉淀,形成悬浊液B;

4)对悬浊液B进行过滤得到沉淀物,再对沉淀物用蒸馏水进行多次洗涤,之后用AgNO3对洗涤液进行检验,保证沉淀烘干后不含NH4Cl,在60℃空气气氛下于烘箱中干燥,研磨后得到前驱体;

5)将前驱体加水配成混合浆料,利用浓度为1mol/L的NaOH溶液和浓度为0.5mol/L的柠檬酸钠调节pH到3,转移至聚四氟乙烯水热釜内衬中,控制水热釜的填充率为50%后装釜拧紧,水热温度为180℃,水热时间为8h;

6)将步骤5)获得的水热产物用蒸馏水反复洗涤,直至洗涤清液呈中性,随后将沉淀物在烘箱中于70℃空气气氛下烘干,并用研钵研细,得到所需的BiOCl:0.03Eu3+红色荧光粉。

图3是本实施例的激发光谱,在616nm发射光的探测下,所得主要激发光波长为395nm和466nm,与LED蓝光芯片匹配。

实施例2:

1)按照化学式BiOCl:xEu3+的化学计量比进行原料称取Eu2O3和Bi2O3作为原料,放入烧杯,其中x=0.01;

2)再将浓度为37.5%的浓盐酸逐滴加入烧杯中,并用玻璃棒搅拌,直至原料全部溶解,形成无色透明溶液A;

3)向溶液A中滴加氨水,当滴加浓度为28%的氨水至溶液中刚好不再产生白色沉淀时,停止滴加氨水,此时可以认为BiCl3全部转化为BiOCl析出,同时铕离子也全部沉淀,形成悬浊液B;

4)对悬浊液B进行过滤得到沉淀物,再对沉淀物用蒸馏水进行多次洗涤,之后用AgNO3对洗涤液进行检验,保证沉淀烘干后不含NH4Cl,在80℃空气气氛下于烘箱中干燥,研磨后得到前驱体;

5)将前驱体加水配成混合浆料,利用浓度为1mol/L的NaOH溶液和浓度为0.5mol/L的柠檬酸钠调节pH到2,转移至聚四氟乙烯水热釜内衬中,控制水热釜的填充率为50%后装釜拧紧,水热温度为160℃,水热时间为6h;

6)将步骤5)获得的水热产物用蒸馏水反复洗涤,直至洗涤清液呈中性,随后将沉淀物在烘箱中于60℃空气气氛下烘干,并用研钵研细,得到所需的BiOCl:0.01Eu3+红色荧光粉。

图4是本实施例的发射光谱,在395nm光的激发下,最强发射峰为616nm,以红光为主,色纯度高,发光亮度高,可作为一种白光LED用荧光粉。

实施例3:

1)按照化学式BiOCl:xEu3+的化学计量比进行原料称取Eu2O3和Bi2O3作为原料,放入烧杯,x=0.07;

2)再将浓度为37.5%的浓盐酸逐滴加入烧杯中,并用玻璃棒搅拌,直至原料全部溶解,形成无色透明溶液A;

3)向溶液A中滴加氨水,当滴加浓度为28%的氨水至溶液中刚好不再产生白色沉淀时,停止滴加氨水,此时可以认为BiCl3全部转化为BiOCl析出,同时铕离子也全部沉淀,形成悬浊液B;

4)对悬浊液B进行过滤得到沉淀物,再对沉淀物用蒸馏水进行多次洗涤,之后用AgNO3对洗涤液进行检验,保证沉淀烘干后不含NH4Cl,在70℃空气气氛下于烘箱中干燥,研磨后得到前驱体;

5)将前驱体加水配成混合浆料,利用浓度为1mol/L的NaOH溶液和浓度为0.5mol/L的柠檬酸钠调节pH到3,转移至聚四氟乙烯水热釜内衬中,控制水热釜的填充率为55%后装釜拧紧,水热温度为120℃,水热时间为10h;

6)将步骤5)获得的水热产物用蒸馏水反复洗涤,直至洗涤清液呈中性,随后将沉淀物在烘箱中于80℃空气气氛下烘干,并用研钵研细,得到所需的BiOCl:0.07Eu3+红色荧光粉。

图1是本实施例的SEM图,采用日立-S4800的扫描电镜,电子加速电压为3kV,工作距离为8.6mm,放大倍数为3万倍。所测样品形貌呈边长为300nm~500nm的方片状,分散性好,几乎没有团聚现象。

图2是本实施例的XRD图,横坐标为2θ值,纵坐标为相对强度值,其衍射图谱对应于BiOCl(JCPDS No.02-0429)的物相图谱,结晶性好,物相纯度高。

实施例4:

1)按照化学式BiOCl:xEu3+的化学计量比进行原料称取Eu2O3和Bi2O3作为原料,放入烧杯,其中x=0.05;

2)再将浓度为37.5%的浓盐酸逐滴加入烧杯中,并用玻璃棒搅拌,直至原料全部溶解,形成无色透明溶液A;

3)向溶液A中滴加氨水,当滴加浓度为28%的氨水至溶液中刚好不再产生白色沉淀时,停止滴加氨水,此时可以认为BiCl3全部转化为BiOCl析出,同时铕离子也全部沉淀,形成悬浊液B;

4)对悬浊液B进行过滤得到沉淀物,再对沉淀物用蒸馏水进行多次洗涤,之后用AgNO3对洗涤液进行检验,保证沉淀烘干后不含NH4Cl,在60℃空气气氛下于烘箱中干燥,研磨后得到前驱体;

5)将前驱体加水配成混合浆料,利用浓度为1mol/L的NaOH溶液和浓度为0.5mol/L的柠檬酸钠调节pH到4,转移至聚四氟乙烯水热釜内衬中,控制水热釜的填充率为60%后装釜拧紧,水热温度为150℃,水热时间为10h;

6)将步骤5)获得的水热产物用蒸馏水反复洗涤,直至洗涤清液呈中性,随后将沉淀物在烘箱中于60℃空气气氛下烘干,并用研钵研细,得到所需的BiOCl:0.05Eu3+红色荧光粉。

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