一种可调发光颜色的荧光粉及其制备方法与流程

本申请属于荧光粉材料制备技术领域，具体涉及一种可调发光颜色的荧光粉及其制备方法专利申请事宜。

背景技术

荧光粉材料制备过程中，高温固相法是荧光材料制备的主要方法。而随着荧光粉应用领域的拓宽，对荧光粉质量的要求也越来越高。但现有制备方法不仅能耗高、污染大，而且制备的荧光粉只能实现单色输出，因此对于荧光材料的推广应用造成了一定阻碍。

现有荧光材料中，铕掺杂锡酸钙的荧光材料已有较多报道，例如：专利申请cn101696354（一种铕掺杂锡酸钙发光材料的制备方法）报道了一种高温制备的铕掺杂锡酸钙荧光粉，该荧光粉具有稳定晶体结构和优良物理化学性质，能够实现优异的红光输出；专利申请cn103923649（具有空心结构的锡酸钙铕发光材料及其制备方法）报道了一种空心结构的ca2-xsno4:eux荧光材料，高温焙烧后的荧光粉尺寸形貌均一、发光性能优异。但总体而言，现有大部分荧光粉材料都是通过改变元素组分来调节发光光谱，例如专利申请cn103756676（一种紫外光激发的发射波长可调磷酸盐荧光粉）报道的可调磷酸盐荧光粉(ca3-x-ymgx)(po4)2:yeu²⁺，通过改变mg²⁺和eu²⁺的含量实现发射谱的调节；专利申请cn103965903报道了一种mln2si3o10:mbi³⁺,neu³⁺荧光粉，即是通过调节bi³⁺和eu³⁺离子的掺杂浓度和比例来实现颜色可调。

总之，为适应不同的应用场景、不同的发光色谱需求以及能源环保等方面的需求，无论对于现有荧光材料的物料配方、还是对于现有荧光材料的制备方法，都有进一步研究改进的空间。

技术实现要素：

本申请目的在于提供一种可调发光颜色的荧光粉，同时配合制备方法的改进，从而为荧光材料的进一步推广应用奠定基础。

本申请所采取的技术方案详述如下。

一种可调发光颜色的荧光粉，通过稀土离子掺杂焙烧制备获得，该荧光粉的化学式为casno3:x%eu³⁺，1≤x≤9；x值具体例如为1、3、5、7、9，优选为5，此时荧光粉的化学式为casno3:5%eu³⁺。

所述可调发光颜色的荧光粉，其制备方法具体为：

（1）称取物料备用

称取各制备原料后，加入h2o2搅拌不少于1h以确保混合均匀；制备原料包括cacl2、sncl4·5h2o、eucl3、柠檬酸和h2o2；

以casno3:5%eu³⁺的制备为例，各物料比例以摩尔比计，具体例如为：0.95mmolcacl2，1mmolsncl4·5h2o，0.05mmoleucl3，0.5mmol柠檬酸；此物料用量情况下，h2o2用量为17ml；

（2）加入氨水反应

在步骤（1）的混合体系中，加入浓氨水（质量分数25~28%），室温搅拌不少于1h以确保反应完全；上述步骤（1）中用量情况下，氨水用量为12ml；

（3）低温焙烧

将步骤（2）中物料离心、清洗、干燥后，200℃~700℃条件下焙烧不少于1小时。

一种调节荧光粉发光颜色的方法，该方法针对eu掺杂的锡酸钙适用，该荧光粉的化学式为casno3:x%eu³⁺，1≤x≤9；该方法通过调节最后的焙烧温度来实现荧光粉发光颜色的调整，该方法具体包括如下步骤：

（1）称取物料备用

称取各制备原料后，加入h2o2搅拌不少于1h以确保混合均匀；制备原料包括cacl2、sncl4·5h2o、eucl3、柠檬酸和h2o2；

以casno3:5%eu³⁺的制备为例，各物料比例以摩尔比计，具体例如为：0.95mmolcacl2，1mmolsncl4·5h2o，0.05mmoleucl3，0.5mmol柠檬酸；此物料用量情况下，h2o2用量为17ml；

（2）加入氨水反应

在步骤（1）的混合体系中，加入浓氨水（质量分数25~28%），室温搅拌不少于1h以确保反应完全；上述步骤（1）中用量情况下，氨水用量为12ml；

（3）低温焙烧

将步骤（2）中物料离心、清洗、干燥后，200℃~700℃条件下焙烧不少于1小时。

相较于现有高温固相法所制备荧光粉材料，本申请的主要技术优势体现在如下几个方面：

（1）操作简便，平稳安全；本申请所有操作步骤均在室温下进行，无高温高压危险，因此可有效降低实际生产成本；

（2）制备原料价格低廉，因此也可有效降低荧光粉生产成本；

（3）相较于现有通过改变元素含量来调控荧光颜色的制备方式，本申请通过焙烧温度来调节荧光颜色，调控方式更为简单、高效。

总体而言，本申请所提供的荧光粉，其荧光调控效果较为优异，通过不同焙烧温度的调整即可实现紫外光(295nm)激发下荧光粉发射光颜色的变化调整，加上相关制备原料的统一性、制备过程的便捷性，使得本申请可为高品质荧光粉材料制备、推广和应用奠定良好基础，因此具有较好的实用价值和推广应用价值。

附图说明

图1为200℃焙烧条件下不同浓度铕掺杂锡酸钙的荧光粉在紫外光(295nm)激发下的荧光谱图(a)和色坐标图(b)；

图2为500℃焙烧条件下不同浓度铕掺杂锡酸钙的荧光粉在紫外光(295nm)激发下的荧光谱图(a)和色坐标图(b)；

图3为不同焙烧温度、不同浓度铕掺杂锡酸钙荧光粉在紫外光(295nm)激发下的色坐标中的颜色变化情况；

图4为不同焙烧温度对5%铕掺杂锡酸钙荧光粉在紫外光(295nm)激发下的荧光谱图(a)和色坐标图(b)。

具体实施方式

下面结合实施例对本申请做进一步的解释说明。

实施例

本申请所提供的可调发光颜色的荧光粉，具体通过如下制备步骤制备获得。

（1）称取物料备用

以casno3:5%eu³⁺的制备为例，分别称取1.9mmolcacl2（0.2109g），2mmolsncl4·5h2o（0.7012g），0.1mmoleucl3（25.8mg），1.0mmol柠檬酸（0.21014g）作为制备原料，然后加入34ml的h2o2（30%wt），搅拌1h以确保混合均匀；

（2）加入氨水反应

在步骤（1）的混合体系中，加入24ml浓氨水（质量分数26%左右），室温搅拌1h，确保反应完全；

（3）低温焙烧

将步骤（2）中物料8000rpm离心5min离心，用超纯水和乙醇各清洗一遍沉淀，然后干燥箱内70℃干燥1h后，将样品分为若干等份，在空气气氛下于马弗炉中焙烧1小时，焙烧结束后，自然降温，即为本申请所提供荧光粉。

参考上述制备方法相同，分别制备了eu不同掺杂比例的荧光粉材料（casno3:1%eu³⁺、casno3:3%eu³⁺、casno3:5%eu³⁺、casno3:7%eu³⁺、casno3:9%eu³⁺），制备时，步骤（3）中的焙烧温度为200℃。对所制备荧光粉材料分别充分研磨，并分别便进行光谱检测。结果如图1所示。

分析可以看出，不同掺杂比例的荧光粉，在黄光区域下均能观察到较为明显荧光转换现象（如图1b所示），但就荧光强度而言，5%掺杂比例的荧光粉具有最强的黄色荧光（图1a所示），也即，5%掺杂比例是最优的掺杂比例。

类似的，分别制备eu不同掺杂比例的荧光粉材料（casno3:1%eu³⁺、casno3:3%eu³⁺、casno3:5%eu³⁺、casno3:7%eu³⁺、casno3:9%eu³⁺），但制备时，步骤（3）中的焙烧温度设定为500℃。光谱检测结果如图2所示。

对图2进行分析可以看出，所有荧光粉均可以实现明显的红光荧光现象(如图2b所示)，但对荧光强度分析发现，casno3:5%eu³⁺具有最强的红光发射。

结合上述实验结果，对eu不同掺杂浓度荧光粉、不同焙烧温度条件下的荧光效果进行汇总，结果如图3所示。分析可以看出，通过调节焙烧温度，对eu不同掺杂浓度荧光粉均可实现荧光颜色由黄光到红光的调节。

进一步地，对不同焙烧温度下casno3:5%eu³⁺荧光粉进行光谱检测，结果如图4所示。分析可以看出：随着焙烧温度的升高，荧光粉在450nm-575nm内的荧光强度减弱；而在575nm-725nm之间的荧光强度也逐渐增加，反应在色坐标图中呈现出明显的颜色变化。也即，随着焙烧温度的逐渐升高，荧光粉的发光颜色也由黄光到橙光再向红光逐渐转变，而在焙烧温度高于600℃后，荧光强度则出现下降现象(如图4a所示)，因此焙烧温度在200~500℃之间为宜。换言之，通过焙烧温度的调整可以实现光谱性质的调节，从而较为便捷的实现不同发光光谱材料的生产制备。