一种红色荧光粉及其制备方法与流程

文档序号:14983253发布日期:2018-07-20 20:32阅读:2009来源:国知局

本发明属于无机材料领域;涉及一种具有高效率eu-mn能量传递的红色发光荧光粉及其制备方法。



背景技术:

稀土发光材料在照明、显示、光通讯与探测等领域有重大需求,研发高性能稀土发光材料是国家重大战略需求。其中,以白光发光二极管为代表的固态照明技术正在急速发展,作为技术中关键材料之一的稀土发光材料(荧光粉)备受关注。

目前实现白光led的产业化方式是使用蓝光芯片+yag:ce3+黄色荧光粉。但获得的器件由于缺乏红光的发射谱使显色指数较低。另一种制作白光led的方式是近紫外光芯片与红绿蓝三色荧光粉组成,在这种方式中,高性能红色荧光粉依然比较匮乏。目前市场上一些红色荧光粉大致分为四种:1、使用eu3+作为激活剂的红色荧光粉,这类荧光粉存在的主要问题是eu3+较难被近紫外光或蓝光有效激发,很容易导致白光led的显色指数偏低,色温偏高,限制了进一步应用;2、氮化物红色荧光粉,这类荧光粉色纯度高,能被近紫外光或蓝光芯片激发,热稳定性好,但存在的问题是合成温度高,对设备和气氛的要求高,制备成本高(pustp,weilerv,hechtc,etal.narrow-bandred-emittingsr[lial3n4]:eu2+asanext-generationled-phosphormaterial.[j].naturematerials,2014,13(9):891.);3、mn4+掺杂氟化物红色荧光粉,这类荧光粉具有发射光谱窄,色纯度高等优点,但是在合成过程中要用到hf,而且制备出的荧光粉在高湿度环境下稳定性差;4、利用能量传递实现红光发射的荧光粉,这类荧光粉基质较多,主要利用eu–mn能量传递,发光性能主要受晶体场环境影响,如何提升能量传递效率是关键问题。

目前市场上所有的利用eu–mn能量实现红光发射的荧光粉的发射光谱中均能够明显的看到eu2+的发射峰,这导致能量传递效率降低。因此探索高效率能量传递红色荧光粉对于提升led器件性能有深远的意义,并能推动发展普及led照明,节约能源,保护环境。



技术实现要素:

本发明提供了一种能量传递效率极高、发光强度高的红光发射荧光粉,同时该荧光粉能被近紫外光有效的激发,并且制备工艺简单,成本低廉无污染。

一种红光发射荧光粉,其特征在于荧光粉化学组成为sr9.08mn1.26li0.24(po4)7:xeu2+,其中0≤x≤0.2。

优先地,荧光粉的化学组成为sr9.08mn1.26li0.24(po4)7:xeu2+,其中x=0.06,即sr9.08mn1.26li0.24(po4)7:0.06eu2+

如上所述的红光发射荧光粉的制备方法,其特征在于以β-ca3(po4)2为结构模型,利用sr2+,mn2+,li+取代模型中阳离子位置,并掺入eu2+实现eu–mn能量传递,得到一种高效率能量传递红光发射荧光粉,该荧光粉的发射光谱中无法观察和测量到eu2+的发射峰;具体制备步骤如下:

步骤1)采用碳酸锶、碳酸锰、碳酸锂、磷酸二氢铵、三氧化二铕作为原料,按一定比例称取;

步骤2)将称取的原料充分混合并研磨,得到混合研磨体;

步骤3)将步骤2)得到的混合研磨体进行低温预烧结;

步骤4)将步骤3)得到的预烧结之后的混合物进行研磨;

步骤5)将步骤4)得到的混合物进行高温烧结,得到烧结体;

[步骤6)对步骤5)得到的烧结体研磨,使其变为粉末,得到高效率能量传递红光发射荧光粉。

优先地,所述步骤2)在原料研磨时加入无水乙醇。

优先地,所述步骤3)的预烧结温度为600℃-800℃之间,预烧时间为90-120分钟。

优先地,所述步骤5)的高温烧结温度为1200℃-1400℃之间,烧结时间为240-480分钟,烧结环境为h2/n2气氛或co气氛。

优先地,所述高效率能量传递红光发射荧光粉的发射光谱范围为550nm-700nm。

本发明制备方法简单,对设备要求低,制备成本低,对环境友好。

附图说明

图1为本发明涉及的一种高效率能量传递红光发射荧光粉的掺杂0.06mol的eu2+和对应不掺杂eu2+的基质的x射线(xrd)图谱;

图2为本发明涉及的一种高效率能量传递红光发射荧光粉的掺杂0.06mol的eu2+和不掺杂eu2+的光谱图。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明进一步阐述。本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的范围上做的替换或等效方法。

实施例一

该实施例的荧光粉的化学组成式为sr9.08mn1.26li0.24(po4)7:xeu2+,其中x=0。

按分子式sr9.08mn1.26li0.24(po4)7,将高纯度粉末原料srco3、mnco3、li2co3、nh4h2(po4)7用电子天平按摩尔比为9.08:1.26:0.25:7来分别准确称取0.894g,0.097g,0.012g,0.537g。将这些称取好的原料放入玛瑙研钵,并加入适量的无水乙醇充分研磨混合30分钟。将混合均匀的原料放入刚玉坩埚中,把刚玉坩埚置于箱式炉中在700℃下预烧结2小时,冷却取出后研磨20分钟,并将混合原料再次放入刚玉坩埚中,之后把刚玉坩埚加盖后放入在装有一定量碳粉的大坩埚中(提供co还原气氛),将大坩埚加盖后置于箱式炉中于1300℃烧结4小时,之后随炉冷却取出,再次研磨30分钟,最终得到目标产物sr9.08mn1.26li0.24(po4)7。该材料的x射线衍射图见附图1,可看出确定为纯相。

实施例二

该实施例的荧光粉的化学组成式为sr9.08mn1.26li0.24(po4)7:xeu2+,其中x=0.06。

按分子式sr9.02eu0.06mn1.26li0.24(po4)7,将高纯度粉末原料srco3、eu2o3、mnco3、li2co3、nh4h2(po4)7用电子天平按摩尔比为9.02:0.06:1.26:0.25:7来分别准确称取0.888g,0.014g,0.097g,0.012g,0.537g。将这些称取好的原料放入玛瑙研钵,并加入适量的无水乙醇充分研磨混合30分钟。将混合均匀的原料放入刚玉坩埚中,把刚玉坩埚置于箱式炉中在700℃下预烧结2小时,冷却取出后研磨20分钟,并将混合原料再次放入刚玉坩埚中,之后把刚玉坩埚加盖后放入在装有一定量碳粉的大坩埚中(提供co还原气氛),将大坩埚加盖后置于箱式炉中于1300℃烧结4小时,之后随炉冷却取出,再次研磨30分钟,最终得到目标产物sr9.08mn1.26li0.24(po4)7:0.06eu2+。该材料的x射线衍射图见附图1,可看出确定为纯相。

所述高效率能量传递红色荧光粉有良好的发光特性,由图2可看出,该荧光粉能被近紫外波段有效的激发,发射峰中心位于615nm,并且在发射光谱中无法观察到eu2+的发射峰,证明eu2+作为敏化剂将能量高效的传递给mn2+

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