钐离子掺杂氯氧铋半导体的白光LED用橙色荧光粉及其制备方法与流程

本发明涉及荧光粉及其制备方法，具体涉及钐离子掺杂氯氧铋半导体的白光LED用橙色荧光粉及其制备方法。

背景技术：

近年来，白色发光二极管由于高效节能、绿色环保、体积小、寿命长等诸多优点，在固态光源领域得到了广泛的关注，被认为是继白炽灯和荧光灯之后的新一代光源。

目前，市场上最常用，最成熟的技术是利用InGaN蓝光LED芯片激发黄色荧光粉(YAG),通过黄光与剩余的蓝色光复合得到白光。但这种技术得到的光源由于缺少红光和绿光，显色指数较低，为了解决该问题，通常以近紫外LED芯片激发红，绿，蓝色复合荧光粉来提高白光的显色指数。但这种方法的缺点是红色荧光粉的发光效率只能达到蓝色或绿色荧光粉发光效率的1/8，解决该问题的一种方法是利用近紫外LED芯片激发橙色和蓝绿色荧光粉，通过复合而得到白光。

BiOCl是一种具有潜力的稀土激活的宽禁带半导体发光基质材料，而且稀土离子有可能在BiOCl中形成杂质能级，并能够与结构相互作用产生奇特的发光性能。在所有镧系稀土元素中，具有4f⁵电子排布的Sm³⁺表现出强烈的橙红色发光特性。近年来，Sm³⁺在无机绝缘体材料中的发光性能已被广泛研究，但是，目前为止，Sm³⁺(钐离子)在半导体基质中的发光性能的报道却十分有限。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种钐离子掺杂BiOCl半导体的白光LED用橙色荧光粉及其制备方法，本发明采用水解加煅烧两步法，操作简单，制作周期短，经煅烧后得到的粉体呈圆片状结构，制备的荧光粉以发橙色光为主，色纯度高，亮度高，可用作白光LED用橙色荧光粉。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：钐离子掺杂氯氧铋半导体的白光LED用橙色荧光粉的制备方法，采用水解加煅烧两步法，包括以下步骤：

1)以Sm₂O₃和Bi₂O₃作为原料，按照化学式BiOCl:xSm³⁺的化学计量比进行原料称取，其中x＝0.01～0.09；

2)将称量好的原料放入烧杯中，向烧杯中逐滴加入浓盐酸并不断搅拌，直至原料完全溶解形成溶液A；

3)向溶液A中滴加浓度为2mol/L的NaOH溶液，直至溶液中不再产生白色沉淀时，停止滴加，得到悬浊液B；

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

5)将前驱体样品以10℃/min的升温速率，在200℃～500℃空气气氛下进行低温煅烧2h～5h，随炉冷却至室温，研磨得到本发明的橙色荧光粉。

浓盐酸的浓度为37.5％。

步骤3)中NaOH溶液的滴加速度为逐滴加入，滴加过程中用玻璃棒不断搅拌溶液。

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

步骤5)中的升温在马弗炉中进行。

步骤5)中的冷却方式为随炉冷却。

钐离子掺杂氯氧铋半导体的白光LED用橙色荧光粉，其化学式为BiOCl:xSm³⁺，其中，x＝0.01～0.09。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：采用水解加煅烧两步合成法，该方法的优点在于反应温度低，操作简单，制作周期短，经煅烧后得到的粉体呈圆片状结构，片状结构大小在1～2um之间，尺寸均匀，分散性好。该方法制备的荧光粉，色纯度高，亮度高，光度稳定性好，激发光谱范围宽，其发射光谱主峰为594nm，以发橙色光为主，可用作一种白光LED用橙色荧光粉。

附图说明

图1为实施例5制备的BiOCl:0.05Sm³⁺橙色荧光粉的SEM图。

图2为实施例5制备的BiOCl:0.05Sm³⁺橙色荧光粉的XRD图。

图3为实施例5制备的BiOCl:0.05Sm³⁺橙色荧光粉的激发光谱图。

图4为实施例5制备的BiOCl:0.05Sm³⁺橙色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说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。

实施例1：

以Bi₂O₃和Sm₂O₃作为原料，按照化学式BiOCl:xSm³⁺的化学计量比进行原料称取，其中x＝0.09；将原料放入烧杯，再将浓度为37.5％的浓盐酸逐滴加入烧杯中，直至氧化物全部溶解，形成无色透明溶液A，接着向溶液A中滴加浓度为2mol/L的NaOH溶液，当滴加NaOH至溶液中刚好不再产生白色沉淀时，停止滴加NaOH溶液，形成悬浊液B，对悬浊液B过滤后得到沉淀物，再用蒸馏水对沉淀物进行多次洗涤，并用AgNO₃对洗涤液进行检验，保证沉淀烘干后不含NaCl，在70℃的空气气氛下于烘箱中干燥后，放入马弗炉中在空气气氛下以10℃/min的速率从常温升至200℃并保温3h，随炉冷却到室温，取出样品研磨得到BiOCl:0.09Sm³⁺橙色荧光粉。

实施例2：

以Bi₂O₃和Sm₂O₃作为原料，按照化学式BiOCl:xSm³⁺的化学计量比进行原料称取，其中x＝0.01；将原料放入烧杯，再将浓度为37.5％的浓盐酸逐滴加入烧杯中，直至氧化物全部溶解，形成无色透明溶液A。接着向溶液A中滴加浓度为2mol/L的NaOH溶液，当滴加NaOH至溶液中刚好不再产生白色沉淀时，停止滴加NaOH溶液，形成悬浊液B。对悬浊液B过滤后得到沉淀物，，再用蒸馏水对沉淀物进行多次洗涤，并用AgNO₃对洗涤液进行检验，保证沉淀烘干后不含NaCl，在70℃的空气气氛下于烘箱中干燥后，放入马弗炉中在空气气氛下以10℃/min的速率从常温升至500℃并保温3h，随炉冷却到室温，取出样品研磨得到BiOCl:0.01Sm³⁺橙色荧光粉。

实施例3：

以Bi₂O₃和Sm₂O₃作为原料，按照化学式BiOCl:xSm³⁺的化学计量比进行原料称取，其中x＝0.03；将原料放入烧杯，再将浓度为37.5％的浓盐酸逐滴加入烧杯中，直至氧化物全部溶解，形成无色透明溶液A。接着向溶液A中滴加浓度为2mol/L的NaOH溶液，当滴加NaOH至溶液中刚好不再产生白色沉淀时，停止滴加NaOH溶液，形成悬浊液B。对悬浊液B过滤后得到沉淀物，，再用蒸馏水对沉淀物进行多次洗涤，并用AgNO₃对洗涤液进行检验，保证沉淀烘干后不含NaCl，在70℃的空气气氛下于烘箱中干燥后，放入马弗炉中在空气气氛下以10℃/min的速率从常温升至400℃并保温3h，随炉冷却到室温，取出样品研磨得到BiOCl:0.03Sm³⁺橙色荧光粉。

实施例4：

以Bi₂O₃和Sm₂O₃作为原料，按照化学式BiOCl:xSm³⁺的化学计量比进行原料称取，其中x＝0.07；将原料放入烧杯，再将浓度为37.5％的浓盐酸逐滴加入烧杯中，直至氧化物全部溶解，形成无色透明溶液A。接着向溶液A中滴加浓度为2mol/L的NaOH溶液，当滴加NaOH至溶液中刚好不再产生白色沉淀时，停止滴加NaOH溶液，形成悬浊液B。对悬浊液B过滤后得到沉淀物，，再用蒸馏水对沉淀物进行多次洗涤，并用AgNO₃对洗涤液进行检验，保证沉淀烘干后不含NaCl，在60℃的空气气氛下于烘箱中干燥后，放入马弗炉中在空气气氛下以10℃/min的速率从常温升至500℃并保温2h，随炉冷却到室温，取出样品研磨得到BiOCl:0.07Sm³⁺橙色荧光粉。

实施例5：

以Bi₂O₃和Sm₂O₃作为原料，按照化学式BiOCl:xSm³⁺的化学计量比进行原料称取，其中x＝0.05；将原料放入烧杯，再将浓度为37.5％的浓盐酸逐滴加入烧杯中，直至氧化物全部溶解，形成无色透明溶液A。接着向溶液A中滴加浓度为2mol/L的NaOH溶液，当滴加NaOH至溶液中刚好不再产生白色沉淀时，停止滴加NaOH溶液，形成悬浊液B。对悬浊液B过滤后得到沉淀物，，再用蒸馏水对沉淀物进行多次洗涤，并用AgNO₃对洗涤液进行检验，保证沉淀烘干后不含NaCl，在80℃的空气气氛下于烘箱中干燥后，放入马弗炉中在空气气氛下以10℃/min的速率从常温升至400℃并保温5h，随炉冷却到室温，取出样品研磨得到BiOCl:0.05Sm³⁺橙色荧光粉。

图1是本实施例的SEM图，采用日立-S4800的扫描电镜，工作距离为9.5mm，放大倍数为1万倍。所测样品形貌呈圆片状结构，片状结构大小在1～2um之间，尺寸均匀，分散性好。

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#02-0429)的物相图谱，结晶性好，物相纯度高。

图3是本实施例的激发光谱，在594nm发射光的探测下，所得主要激发光波长为405nm，激发光谱范围宽。

图4是本实施例的发射光谱，在405nm光的激发下，最强发射峰为594nm，以橙红光为主，可作为一种白光LED用荧光粉。

实施例6：

以Bi₂O₃和Sm₂O₃作为原料，按照化学式BiOCl:xSm³⁺的化学计量比进行原料称取，其中x＝0.09；将原料放入烧杯，再将浓度为37.5％的浓盐酸逐滴加入烧杯中，直至氧化物全部溶解，形成无色透明溶液A。接着向溶液A中滴加浓度为2mol/L的NaOH溶液，当滴加NaOH至溶液中刚好不再产生白色沉淀时，停止滴加NaOH溶液，形成悬浊液B。对悬浊液B过滤后得到沉淀物，，再用蒸馏水对沉淀物进行多次洗涤，并用AgNO₃对洗涤液进行检验，保证沉淀烘干后不含NaCl，在60℃的空气气氛下于烘箱中干燥后，放入马弗炉中在空气气氛下以10℃/min的速率从常温升至200℃并保温4h，随炉冷却到室温，取出样品研磨得到BiOCl:0.09Sm³⁺橙色荧光粉。