以钒酸盐为基质的掺钐红色荧光粉及其制备方法与流程

本发明属于led用荧光粉制备技术领域，具体涉及以钒酸盐为基质的掺钐红色荧光粉，本发明还涉及掺钐红色荧光粉的制备方法。

背景技术：

白光led作为第四代绿色照明光源，是如今照明光源领域的研究热点，蓝光或紫外光led半导体芯片与黄光荧光粉或红、绿、蓝三基色荧光粉分别组合实现白光的模式更是如今实现白光led的主流方案。目前实现商业化的蓝光led半导体芯片与黄光荧光粉yag:ce³⁺(y3al5o12:ce³⁺)组合形成的白光，由于其红光发射波段较弱，导致其显色性指数较低(ra<80)，相关色温较高(cct>7000k)，仅可满足普通的照明要求。

由于荧光材料的发光性能将对白光led的发光亮度、光效、使用寿命、色度等性能指标产生重要的影响，且市场上缺少能与蓝光或紫外光led半导体芯片匹配的、高效率的荧光材料，故为了进一步提高荧光粉的显色性和光效率，满足更多照明要求的场所使用，开发新型、高效且可以与蓝光或紫外光led半导体芯片匹配的荧光材料具有重要的研究和实用价值。

技术实现要素：

本发明的目的是提供以钒酸盐为基质的掺钐红色荧光粉，能与蓝光或紫外光led半导体芯片匹配，且激发效率高。

本发明的另一个目的是提供以钒酸盐为基质的掺钐红色荧光粉的制备方法。

本发明所采用的技术方案是，以钒酸盐为基质的掺钐红色荧光粉，以钒酸盐为基质，化学通式为kba1-xvo4:xsm，其中0.005≤x≤0.08。

本发明所采用的另一个技术方案是，以钒酸盐为基质的掺钐红色荧光粉的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、按化学通式kba1-xvo4:xsm的摩尔配比，其中0.005≤x≤0.08，分别称取含k化合物、含ba化合物、含v化合物和含sm化合物作为原料；

步骤2、将步骤1中称取的所有原料研磨并混合均匀，形成混合料；

步骤3、将步骤2得到的混合料于空气气氛下煅烧3h～9h，煅烧温度为1000℃～1200℃，煅烧完成后随炉冷却至室温，得到煅烧产物；

步骤4、对经步骤3得到的煅烧产物研磨，得到化学式为kba1-xvo4:xsm以钒酸盐为基质的掺钐红色荧光粉。

本发明另一技术方案的特点还在于，

在步骤1中：含k化合物为k2co3、含ba化合物为baco3、含v化合物为v2o5以及含sm化合物为sm2o3。

步骤2中研磨时间为20min～60min。

步骤3中煅烧采用快速升温电阻炉，升温速率为3℃/min～10℃/min。

步骤4中研磨时间为20min～60min。

本发明的有益效果是，

本发明以钒酸盐为基质的掺钐红色荧光粉，以钒酸盐为基质，通过掺杂激活离子sm³⁺，制备得到以钒酸盐为基质的掺钐红色荧光粉，适合近紫外激发，可在近紫外(394nm)和蓝光(465nm)激发下获得主峰位于617nm附近发光强度较强、色纯度较高的红光，与近紫外芯片和蓝光芯片的发光二极管匹配，可做为白光led用红色荧光粉，化学性质稳定，发光性能好，发光强度高，显色性好；

本发明以钒酸盐为基质的掺钐红色荧光粉的制备方法，基于固相合成法来制备，操作性强，在空气气氛下制备，升温过程简单，方法简单易行，重现性好，制备周期短。

附图说明

图1是实施例1制备得到的kba0.995vo4:0.005sm红色荧光粉的x射线衍射图谱与kbavo4标准卡片(pdf#31-0979)对比图；

图2是实施例6制备得到的kba0.99vo4:0.01sm红色荧光粉的激发光谱和发射光谱；

图3是实施例7制备得到的kba0.98vo4:0.02sm红色荧光粉的cie色坐标图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明以钒酸盐为基质的掺钐红色荧光粉，以钒酸盐为基质，化学通式为kba1-xvo4:xsm，其中0.005≤x≤0.08。

本发明以钒酸盐为基质的掺钐红色荧光粉的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、按化学通式kba1-xvo4:xsm的摩尔配比，其中0.005≤x≤0.08，分别称取k2co3、baco3、v2o5和sm2o3作为原料；

步骤2、将步骤1所称取的原料研磨20min～60min并混合均匀；

步骤3、将混合均匀的原料在空气气氛下采用快速升温电阻炉煅烧3h～9h，升温速率为3℃/min～10℃/min，温度为1000℃～1200℃，随炉冷却至室温；

其中，煅烧时按照以下化学反应方程式进行合成：

k2co3+(1-x)baco3+v2o5+x/2sm2o3→kbavo4+co2；

步骤4、将步骤3得到的煅烧产物研磨20min～60min，得到以钒酸盐为基质的掺钐红色荧光粉。

实施例1

取x＝0.005，按化学式kba0.995vo4:0.005sm的化学计量配比，用电子天平分别准确称取k2co3、baco3、v2o5和sm2o3，其中稀土氧化物的纯度为99.99％，其余均为分析纯；将上述原料进行研磨20min后，装入刚玉坩埚，置于sx3-10-14型快速升温电阻炉中，在空气气氛下煅烧以3℃/min的升温速率升至1000℃，保温3h，然后随炉冷却，直至冷却至室温；取出煅烧后的样品再次研磨20min，即得到化学式为kba0.995vo4:0.005sm以钒酸盐为基质的掺钐红色荧光粉。

实施例2

取x＝0.005，按化学式kba0.995vo4:0.005sm的化学计量配比，用电子天平分别准确称取k2co3、baco3、v2o5和sm2o3，其中稀土氧化物的纯度为99.99％，其余均为分析纯；将上述原料进行研磨40min后，装入刚玉坩埚，置于sx3-10-14型快速升温电阻炉中，在空气气氛下煅烧以5℃/min的升温速率升至1100℃，保温5h，然后随炉冷却，直至冷却至室温；取出煅烧后的样品再次研磨50min，即得到化学式为kba0.995vo4:0.005sm以钒酸盐为基质的掺钐红色荧光粉。

实施例3

取x＝0.005，按化学式kba0.995vo4:0.005sm的化学计量配比，用电子天平分别准确称取k2co3、baco3、v2o5和sm2o3，其中稀土氧化物的纯度为99.99％，其余均为分析纯；将上述原料进行研磨40min后，装入刚玉坩埚，置于sx3-10-14型快速升温电阻炉中，在空气气氛下煅烧以5℃/min的升温速率升至1200℃，保温5h，然后随炉冷却，直至冷却至室温；取出煅烧后的样品再次研磨60min，即得到化学式为kba0.995vo4:0.005sm以钒酸盐为基质的掺钐红色荧光粉。

实施例4

取x＝0.005，按化学式kba0.995vo4:0.005sm的化学计量配比，用电子天平分别准确称取k2co3、baco3、v2o5和sm2o3，其中稀土氧化物的纯度为99.99％，其余均为分析纯；将上述原料进行研磨60min后，装入刚玉坩埚，置于sx3-10-14型快速升温电阻炉中，在空气气氛下煅烧以5℃/min的升温速率升至1050℃，保温5h，然后随炉冷却，直至冷却至室温；取出煅烧后的样品再次研磨60min，即得到化学式为kba0.995vo4:0.005sm以钒酸盐为基质的掺钐红色荧光粉。

图1利用实施例4中的制备方法制备得到的kba0.995vo4:0.005sm红色荧光粉的x射线衍射图谱与kbavo4标准卡片(pdf#31-0979)对比图，从图1中可看出：物相纯度高，结晶度好。

实施例5

取x＝0.005，按化学式kba0.995vo4:0.005sm的化学计量配比，用电子天平分别准确称取k2co3、baco3、v2o5和sm2o3，其中稀土氧化物的纯度为99.99％，其余均为分析纯；将上述原料进行研磨60min后，装入刚玉坩埚，置于sx3-10-14型快速升温电阻炉中，在空气气氛下煅烧以10℃/min的升温速率升至1200℃，保温9h，然后随炉冷却，直至冷却至室温；取出煅烧后的样品再次研磨60min，即得到化学式为kba0.995vo4:0.005sm以钒酸盐为基质的掺钐红色荧光粉。

实施例6

取x＝0.01，按化学式kba0.99vo4:0.01sm的化学计量配比，用电子天平分别准确称取k2co3、baco3、v2o5和sm2o3，其中稀土氧化物的纯度为99.99％，其余均为分析纯；将上述原料进行研磨50min后，装入刚玉坩埚，置于sx3-10-14型快速升温电阻炉中，在空气气氛下煅烧以5℃/min的升温速率升至1200℃，保温5h，然后随炉冷却，直至冷却至室温；取出煅烧后的样品再次研磨50min，即得到化学式为kba0.99vo4:0.01sm以钒酸盐为基质的掺钐红色荧光粉。

图2为利用实施例6中的制备方法制备得到的kba0.99vo4:0.01sm红色荧光粉的激发光谱和发射光谱，可以看出：主发射峰位于601nm附近，两个主激发峰分别位于403nm附近和473nm附近。由此可见，该荧光粉可被近紫外光和蓝光有效激发而发出红光，可应用于白光led。

实施例7

取x＝0.02，按化学式kba0.98vo4:0.02sm的化学计量配比，用电子天平分别准确称取k2co3、baco3、v2o5和sm2o3，其中稀土氧化物的纯度为99.99％，其余均为分析纯；将上述原料进行研磨50min后，装入刚玉坩埚，置于sx3-10-14型快速升温电阻炉中，在空气气氛下煅烧以5℃/min的升温速率升至1050℃，保温5h，然后随炉冷却，直至冷却至室温；取出煅烧后的样品再次研磨50min，即得到化学式为kba0.98vo4:0.02sm以钒酸盐为基质的掺钐红色荧光粉。

图3是利用实施例7中的制备方法制备得到的kba0.98vo4:0.02sm红色荧光粉的cie色坐标图。从图3中可看出：该红色荧光粉的cie色坐标为(x＝0.595，y＝0.404)，与ntsc标准色坐标(x＝0.670，y＝0.330)接近。

实施例8

取x＝0.04，按化学式kba0.96vo4:0.04sm的化学计量配比，用电子天平分别准确称取k2co3、baco3、v2o5和sm2o3，其中稀土氧化物的纯度为99.99％，其余均为分析纯；将上述原料进行研磨40min后，装入刚玉坩埚，置于sx3-10-14型快速升温电阻炉中，在空气气氛下煅烧以5℃/min的升温速率升至1150℃，保温8h，然后随炉冷却，直至冷却至室温；取出煅烧后的样品再次研磨50min，即得到化学式为kba0.96vo4:0.04sm以钒酸盐为基质的掺钐红色荧光粉。

实施例9

取x＝0.08，按化学式kba0.92vo4:0.08sm的化学计量配比，用电子天平分别准确称取k2co3、baco3、v2o5和sm2o3，其中稀土氧化物的纯度为99.99％，其余均为分析纯；将上述原料进行研磨40min后，装入刚玉坩埚，置于sx3-10-14型快速升温电阻炉中，在空气气氛下煅烧以10℃/min的升温速率升至1125℃，保温9h，然后随炉冷却，直至冷却至室温；取出煅烧后的样品再次研磨40min，即得到化学式为kba0.92vo4:0.08sm以钒酸盐为基质的掺钐红色荧光粉。

本发明以钒酸盐为基质的掺钐红色荧光粉，以钒酸盐为基质，掺杂激活离子sm³⁺，钒酸盐发光材料中的离子团vo4^3-在紫外光区有强烈的吸收，吸收的能量可以有效地传递给激活剂离子，基质钒酸根离子吸收的能量分为两部分，其中一部分通过v⁵⁺on^-2n和v⁵⁺on^-2n+1之间的能级跃迁产生宽带可见光发射，还有另一部分则是传递给激活剂离子sm³⁺，从而诱导其发生能级跃迁产生红光发射。通过掺杂激活离子sm³⁺，可在近紫外(394nm)和蓝光(465nm)激发下获得主峰位于617nm附近发光强度较强、色纯度较高的红光。该红色荧光粉的cie色坐标与ntsc标准色坐标相近，与近紫外芯片和蓝光芯片的发光二极管匹配，可做为白光led用红色荧光粉。

本发明以钒酸盐为基质的掺钐红色荧光粉的制备方法，基于固相合成法来制备，操作性强，在空气气氛下制备，升温过程简单，方法简单易行，重现性好，制备周期短。