一种应用于WLED器件的三价铕离子掺杂的红色荧光粉及其制备方法与流程

本发明涉及一种应用于WLED器件中新型单离子激活荧光粉及其制备方法。

背景技术：

可见光芯片与YAG黄色荧光粉组合，利用芯片蓝光及YAG对LED芯片光部分吸收后所转化的黄光，可以形成户外照明用白光。但由于其可见光区缺少红光的组成，造成其低的显色指数（Ra < 80）和高的色稳定性（CCT > 6000），使其不能满足市场的最佳要求。为提升白光质量，弥补红光上的不足，拓展白光的应用范畴，使其不局限于低端户外照明，更适用了室内照明，高精度显示等技术领域，研究新型WLED器件可用的红色荧光粉是新兴课题之一。

目前，利用红、绿、蓝三种荧光粉涂抹在UV-LED芯片的方法是一种非长有效的产生暖白光途径，并且得到的暖白色荧光粉具有较高的显色指数（Ra > 80）以及低的色稳定性。目前报道的红色荧光粉存在着很多问题，比如比较差的化学稳定性，低的荧光效率，比较苛刻的合成条件等等，对红色荧光粉的工业化生产带来了很大的困难，从而寻找得到一种新的高效率，优异的化学稳定性，有效的可见光的吸收并且绿色温和反应即可得到的红色荧光粉是非常关键的技术的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种能够被近紫外LED芯片激发，光谱覆盖域充分，适用范围更广的单离子激活的红色荧光粉。

本发明的另一个目是提供上述Eu³⁺离子激活的红色荧光粉的制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种应用于WLED器件中的单基质红色荧光粉，其化学式为：A5B4O15: xEu³⁺，A为Ca、Sr或Ba，B为Ta或Nb, x为掺杂离子摩尔比系数，取值范围分别为：0.001≤x≤0.999。

上述单基质红色荧光粉的制备方案如下：按化学组成称取原料，加入适量助熔剂于研钵中并充分研磨待均匀混合，然后进行多步烧结，后冷却至室温，将产物研磨获得产品。

在上述制备方法中，原料为：

1、含所需稀土化合物

包括且不局限于稀土氧化物、稀土草酸盐、稀土碳酸盐、稀土硝酸盐中的任意一种化合物或多种化合物组成的混合物。

2、含所需碱土金属化合物

包括且不局限于碱土金属氧化物碳酸盐、碱土金属碳酸氢盐、碱土金属磷酸盐中的任意一种化合物或多种化合物组成的混合物。

3、含所需过渡金属化合物

包括且不局限于其氧化物、碳酸盐、草酸盐中的任意一种化合物或多种化合物组成的混合物。

在上述制备工艺中，烧结温度为1000~1200℃，烧结时间为10~30 h。

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

本发明WLED用红色荧光粉，保证结构特性的前提下，寻找得到了一种新型的三价铕离子的红色荧光粉，所制获的材料红光高的发光和内量子料率，并且其具有高的化学稳定性和高纯度的红光发射。本发明强调简单一步法烧结合成荧光粉，合成方法简单独特且适用生产的规模化。

附图说明

图1为实施例1-6所制备的红色荧光粉的X射线粉末衍射图谱。

图2为实施例1-6所制备的红色荧光粉的X射线粉末衍射的Rietveld结构精修图谱。

图3为实施例1-6所制备的红色荧光粉的电子衍射照片和高分辨图谱。

图4为实施例2所制备的红色荧光粉的荧光激发光图谱。

图5为实施例2所制备的红色荧光粉的荧光发射光图谱。

图6为实施例2所制备的红色荧光粉的荧光寿命图谱。

具体实施方式

实施例1

分别称取碳酸钡（BaCO3）0.5853 g，氧化坦（(Ta2O5）0.5350 g，氧化铕（Eu2O3）0.01065 g，将上述原料在玛瑙研钵中研磨，研磨均匀后放入刚玉坩埚，在800 ℃空气气氛中进行第一步烧结，恒温时间为10 h。结束后取出研磨，随后在1100 ℃空气气氛中进行第二步烧结，恒温时间为10 h。结束后取出研磨，再次在1100 ℃下进行第三步烧结，恒温时间为10 h。第三步结束后待其自然冷却，研磨均匀并获得产品。产品X射线粉末衍射结果如图1所示。如图1中谱线1所示，所有衍射峰都能与Ba5Ta4O15标准峰（PDF#72-0631）对应，并且通过Rietveld精修和选区电子衍射（图2）进一步表明多步烧结的制备方案不会对物相造成影响。

实施例2

分别称取碳酸钙（CaCO3）0.4257 g，氧化坦（Ta2O5）0.7519 g，氧化铕（Eu2O3）0.01497 g，，将上述原料在玛瑙研钵中研磨，研磨均匀后放入刚玉坩埚，在800 ℃还原气氛中进行第一步烧结，恒温时间为10 h。结束后取出研磨，随后在1100 ℃空气气氛中进行第二步烧结，恒温时间为10 h。结束后取出研磨，再次在1100 ℃下进行第三步烧结，恒温时间为10 h。第三步结束后待其自然冷却，研磨均匀并获得产品。产品X射线粉末衍射结果如图1所示。如图1中谱线和Rietveld精修数据结果 (图2) 表明，并且图3中的选取电子衍射，所有衍射峰与标准峰（ICSD No. 17-2155）对照基本无异，表明铕离子的引入并不会对原物相造成显著影响。荧光发射光谱图如图4、5、6所示，即得到了新型的红色荧光粉。

实施例3

分别称取碳酸锶（SrCO3）0.5136 g，氧化坦（(Ta2O5）0.6275 g，氧化铕（Eu2O3）0.01249 g，将上述原料在玛瑙研钵中研磨，研磨均匀后放入刚玉坩埚，在800 ℃空气气氛中进行第一步烧结，恒温时间为10 h。结束后取出研磨，随后在1100 ℃空气气氛中进行第二步烧结，恒温时间为10 h。结束后取出研磨，再次在1100 ℃下进行第三步烧结，恒温时间为10 h。第三步结束后待其自然冷却，研磨均匀并获得产品。产品X射线粉末衍射结果如图1所示。如图1中谱线1所示，所有衍射峰都能与Ba5Ta4O15标准峰（PDF#72-0631）对应，并且通过Rietveld精修（图2）和选区电子衍射（图3）进一步表明多步烧结的制备方案不会对物相造成影响。

实施例4

分别称取碳酸锶（SrCO3）0.6849 g，氧化铌（(Nb2O5）0.5033 g，氧化铕（Eu2O3）0.01666 g，将上述原料在玛瑙研钵中研磨，研磨均匀后放入刚玉坩埚，在800 ℃空气气氛中进行第一步烧结，恒温时间为10 h。结束后取出研磨，随后在1100 ℃空气气氛中进行第二步烧结，恒温时间为10 h。结束后取出研磨，再次在1100 ℃下进行第三步烧结，恒温时间为10 h。第三步结束后待其自然冷却，研磨均匀并获得产品。产品X射线粉末衍射结果如图1所示。如图1中谱线1所示，所有衍射峰都能与Ba5Ta4O15标准峰（PDF#72-0631）对应，并且通过Rietveld精修（图2）和选区电子衍射（图3）进一步表明多步烧结的制备方案不会对物相造成影响。

实施例5

分别称取碳酸钙（CaCO3）0.6849 g，氧化铌（(Nb2O5）0.5033 g，氧化铕（Eu2O3）0.01666 g，将上述原料在玛瑙研钵中研磨，研磨均匀后放入刚玉坩埚，在800 ℃空气气氛中进行第一步烧结，恒温时间为10 h。结束后取出研磨，随后在1100 ℃空气气氛中进行第二步烧结，恒温时间为10 h。结束后取出研磨，再次在1100 ℃下进行第三步烧结，恒温时间为10 h。第三步结束后待其自然冷却，研磨均匀并获得产品。产品X射线粉末衍射结果如图1所示。如图1中谱线1所示，所有衍射峰都能与Ba5Ta4O15标准峰（PDF#72-0631）对应，并且通过Rietveld精修（图2）和选区电子衍射（图3）进一步表明多步烧结的制备方案不会对物相造成影响。

实施例6

分别称取碳酸钙（BaCO3）0.74396 g，氧化铌（(Nb2O5）0.4090 g，氧化铕（Eu2O3）0.01353 g，将上述原料在玛瑙研钵中研磨，研磨均匀后放入刚玉坩埚，在800 ℃空气气氛中进行第一步烧结，恒温时间为10 h。结束后取出研磨，随后在1100 ℃空气气氛中进行第二步烧结，恒温时间为30 h。结束后待其自然冷却，研磨均匀并获得产品。产品X射线粉末衍射结果如图1所示。如图1中谱线1所示，所有衍射峰都能与Ba5Ta4O15标准峰（PDF#72-0631）对应，并且通过Rietveld精修（图2）和选区电子衍射（图3）进一步表明多步烧结的制备方案不会对物相造成影响。