一种铈、铽、锰共激活的单基质磷酸盐白光荧光粉及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于材料学领域，涉及一种稀土发光材料，具体来说是一种铈、铽、锰共激活的单基质磷酸盐白光荧光粉及制备方法。
【背景技术】
[0002]白光发光二极管(white light-emitting d1des, WLEDs)以其寿命长、能耗低、无污染、效率高、体积小等显著优点，在照明和显示领域具有广阔的应用前景，被称为新一代照明光源。
[0003]目前，用紫外-近紫外芯片激发三基色荧光粉来实现白光的制备方案成为当前WLEDs行业发展的重点。由于视觉对紫外-近紫外光的不敏感性，这类白光LED的颜色只由荧光粉决定，因此这种方案克服了 “黄蓝”组合型白光LED色温偏高、显色指数差、发光效率低等缺点。但是，由于多相荧光粉混合物之间存在颜色再吸收和配比调控等问题，流明效率和色彩还原性能受到较大影响，另外，几种荧光粉混合的涂覆工艺也增加了白光LED制作工艺的难度，增加了生产成本。
[0004]因此，研制新型高效的单一基质白光发光材料具有十分重要的意义，成为新一代白光LED照明的研究热点。近几年已有文献报道了一些新型的单一基质白光荧光粉体系，大多集中于硅酸盐基质ο例如Eu27Tb3+/Mn2+共激活的硅酸盐BaMg 2Al6Si903。，Ce3+/Tb37Mn2+共激活的硅酸盐0&5(^15106等体系中获得了白光发射。但是，硅酸盐体系制备温度高，并且由于Si(V_性较强，物相和结构确认比较困难。
【发明内容】
[0005]针对现有技术中的上述技术问题，本发明提供了一种铈、铽、锰共激活的单基质磷酸盐白光荧光粉及制备方法，所述的这种铈、铽、锰共激活的单基质磷酸盐白光荧光粉及制备方法解决了现有技术中的白光荧光粉制备温度高、物相和结构确认比较困难的技术问题。
[0006]本发明一种铈、铽、锰共激活的单基质磷酸盐白光荧光粉，其组合配比通式为Ba2(lxyz)Mg (PO4)2: xCe3+，yTb3+，zMn2+，其中 0〈x 彡 0.2，0〈y 彡 0.2，0〈ζ 彡 0.4。
[0007]本发明还提供了上述的一种铈、铽、锰共激活的单基质磷酸盐白光荧光粉的制备方法，
(1)按照摩尔比称取碳酸钡、碱式碳酸镁、磷酸二氢铵、氧化铈或者硝酸铈、氧化铽或者硝酸铽、碳酸锰，碳酸钡、碱式碳酸镁、磷酸二氢铵、氧化铈或者硝酸铈、氧化铽或者硝酸铽、碳酸锰的质量比为2 (l-x-y-ζ): 1:2: X: y: ζ，将上述物质混合均匀，然后进行研磨，将研磨后得到的混合物放入坩祸舟中并置于双温区管式炉石英管的一端，将装有铝粉的坩祸舟置于双温区管式炉石英管的另一端；
(2)将上述双温区管式炉置于真空环境下，混合物的一端烧结温度为1000-1300°C，煅烧时间为3-10小时，铝粉的一端烧结温度为700-900°C，煅烧时间为3-10小时；待管式炉冷却至室温后，关闭真空栗，取出烧结物研磨即得到铈、铽、锰共激活的单基质磷酸盐白光荧光粉。
[0008]本发明是以铝粉为还原剂制备的荧光粉，在307nm光源的激发下，Ce3+—Tb3+的能量转移，大幅度提高了发射峰值波长为550nm的绿光发射强度，同时Ce3+敏化了 Mn 2+的发射，提高了发射峰值波长为600nm的红光发射强度，得到色度坐标为(0.263，0.240)的白光荧光粉。本发明的荧光粉是在紫外光激发下，通过调节掺杂的铈、铽、锰离子的浓度，样品发出由380nm蓝光、550nm绿光和600nm红光组合的白光。
[0009]本发明和已有技术相比，其技术进步是显著的。磷酸盐是一类发光性能良好的基质材料，它的制备温度低、发光效率高、物理化学性质稳定、能有效的吸收紫外光子能量。因此，获得合成温度低、发光效率高、物理化学性能更加稳定，制备工艺简单的单一基质磷酸盐白光荧光粉具有非常重要的意义。
【附图说明】
[0010]图1 为本发明的 Ba1.ssMg(PO4)2: 0.04Ce3+, 0.0lTb3+, 0.0lMn2+的发射光谱。
[0011]图2 为本发明的 Ba1.ssMg(PO4)2: 0.04Ce3+, 0.0lTb3+, 0.0lMn2+的色度坐标图。
【具体实施方式】
[0012]实施例1:
制备 Ba1.92Mg (PO4)2: 0.04Ce3+, 0.0lTb3+, 0.0IMn2+0
[0013]称取碳酸钡2.0668g，碱式碳酸镁0.541 lg，氧化铈0.0767g，氧化铽0.0208，碳酸锰0.0128，磷酸二氢铵1.2817g，置于研钵中研磨混合120min，然后加入酒精研磨60min后得到混合物，将混合物放入坩祸舟中并置于双温区管式炉中，在铝还原气氛下1100°C煅烧5小时后，自然冷却并研磨成粉末。
[0014]实施例2:
制备 Bah74Mg(PO4)2: 0.04Ce3+, 0.03Tb3+, 0.06Mn2+。
[0015]称取碳酸钡1.9193g，碱式碳酸镁0.5429g，硝酸铈0.1458g，硝酸铽0.0289，碳酸锰0.0771g，磷酸二氢铵1.2859g，置于研钵中研磨混合120min，然后加入酒精研磨60min后得到混合物，将混合物放入坩祸舟中并置于双温区管式炉中，在铝还原气氛下1100°C煅烧5小时后，自然冷却并研磨成粉末。
[0016]实施例3:
制备 Bah72Mg(PO4)2: 0.2Ce3+，0.1 Tb3、0.3Mn2+。
[0017]称取碳酸钡0.9564g，碱式碳酸镁0.5884g，氧化铈0.4171g，氧化铽0.2265g，碳酸锰0.4178g，磷酸二氢铵1.3937g，置于研钵中研磨混合120min，然后加入丙酮研磨1min后得到混合物，将混合物放入坩祸舟中并置于双温区管式炉中，在铝还原气氛下100tC煅烧10小时后，自然冷却并研磨成粉末。
[0018]实施例4:
制备 Bah72Mg(PO4)2: 0.2Ce3+，0.2Tb3+，0.4Mn2+。
[0019]称取碳酸钡0.4921g，碳酸镁0.6055g，氧化铈0.4291g，氧化铽0.4661g，碳酸锰0.5732g，磷酸二氢铵1.4341g，置于研钵中研磨混合120min，然后加入丙酮研磨1min后得到混合物，将混合物放入坩祸舟中并置于双温区管式炉中，在铝还原气氛下1300°C煅烧3小时后，自然冷却并研磨成粉末。
【主权项】
1.一种铈、铽、锰共激活的单基质磷酸盐白光荧光粉，其特征在于:其组合配比通式为Ba2(lxyz)Mg (PO4)2: xCe3+，yTb3+，zMn2+，其中 0〈x 彡 0.2，0〈y 彡 0.2，0〈ζ 彡 0.4。2.权利要求1所述的一种铈、铽、锰共激活的单基质磷酸盐白光荧光粉的制备方法，其特征在于: (1)按照2(l-x-y-z):l:2:x:y:z的摩尔比称取碳酸钡、碱式碳酸镁、磷酸二氢铵、氧化铈(硝酸铈)、氧化铽(硝酸铽)、碳酸锰，混合均匀进行研磨后，放入坩祸舟中并置于双温区管式炉石英管的一端，将装有铝粉的坩祸舟置于双温区管式炉石英管的另一端； (2)将上述双温区管式炉置于真空环境下，混合物的一端烧结温度为1000-1300°C，煅烧时间为3-10小时，铝粉的一端烧结温度为700-900°C，煅烧时间为3-10小时；待管式炉冷却至室温后，关闭真空栗，取出烧结物研磨即得到铈、铽、锰共激活的单基质磷酸盐白光荧光粉。
【专利摘要】本发明一种铈、铽、锰共激活的单基质磷酸盐白光荧光粉，其通式为Ba2(1-x-y-z)Mg(PO4)2:xCe3+,yTb3+,zMn2+，其中0＜x≤0.2，0＜y≤0.2，0＜z≤0.4。本发明还公开了上述白光荧光粉的制备方法，按化学计量比将Ba、Mg、Mn对应的碳酸盐、磷酸二氢铵与Ce、Tb的氧化物或硝酸盐混合均匀进行研磨后得到混合物，将混合物放入坩埚舟中并置于双温区管式炉石英管中，以铝粉为还原剂在高温下煅烧，冷却并研磨成粉末，即得到单基质磷酸盐白光荧光粉。本发明的荧光粉在紫外光激发下，通过调节掺杂的铈、铽、锰离子的浓度，发出由380nm蓝光、550nm绿光和600nm红光组合的白光。
【IPC分类】C09K11/71
【公开号】CN105038787
【申请号】CN201510376253
【发明人】房永征, 刘启会, 刘玉峰, 张娜, 侯京山
【申请人】上海应用技术学院
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年7月1日