一种基于近紫外光激发的白色荧光粉及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种荧光粉，特别是一种基于近紫外光激发的白色荧光粉；本发明还涉及该白色荧光粉的制备方法。
【背景技术】
[0002]Dy3+是一种可以产生白光的发光中心，其发光谱主要有两个发光部分组成:一是中心波长位于480 nm左右的蓝发射光；二是中心波长位于580 nm左右的黄发射光，两者合成即为白光。碱土锆酸盐具有较高的熔点、良好的机械性能及化学和热稳定性能，具有钙钛矿结构，尤其是其中的CaZrO3通过[ZrO6]八面体的大幅度旋转和倾斜实现密堆积，畸变程度大，这种结构可以有效地阻隔掺杂离子之间的能量传递，有可能达到较大的淬灭浓度而产生较强的发光。
[0003]近年来，人们尝试将Dy3+掺入碱土锆酸盐中，研究其发射白光的性质，并探讨了它在WLEDs (白光LED)中潜在的应用。有报道CaZrO3: Dy3+在350-420 nm激发下具备较好的发光性质，在351 nm近紫外光激发下可发射482 nm左右的蓝光，以及575 nm左右的黄光。但到目前为止，见诸报道的CaZrO3: Dy3+的发光强度较低，其发光性能需要进一步改善。
【发明内容】
[0004]本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种新的基于近紫外光激发的白色荧光粉，该白色荧光粉可以被近紫外光有效激发，且发光强度高。
[0005]本发明所要解决的另一个技术问题是提供了前述基于近紫外光激发的白色荧光粉的一种制备方法。
[0006]本发明所要解决的技术方案是通过以下的技术方案来实现的。本发明是一种基于近紫外光激发的白色荧光粉，其特点是:其化学式为(Ca1 ^gy) I JyxZrO3, x为Dy 3+的摩尔百分比系数，0.005彡於Ξ 0.15; 7为Mg2+的摩尔百分比系数，0.01彡0.30，Dy 3+为发光中心。
[0007]本发明所述的一种基于近紫外光激发的白色荧光粉，进一步优选的技术方案是:化学式中优选:0.01 ^ 0.06 ；0.01 ^ 0.10。进一步优选:X= 0.02 ; J= 0.03。
[0008]本发明所要解决的的技术问题还可以通过以下的技术方案来进一步实现。本发明还公开了一种如以上技术方案所述的基于近紫外光激发的白色荧光粉的制备方法，其特点是:其步骤如下:以分析纯的碳酸钙CaCO3,碳酸镁MgCO3S氧化镁MgO，二氧化锆ZrO 2以及氧化镝Dy2O3为原料，按所述化学式组成称取适量原料再混合均匀，然后放入坩祸中，在高温炉中煅烧，烧结温度为1200°C?1500°C，维持此温度2-10小时后随炉冷却，取出后研磨即得白色荧光粉。
[0009]以上所述的本发明制备方法中，可以采用以下方法将原料混合均匀:将称取的原料直接在研磨钵中混合均匀。还采用以下方法将原料混合均匀:向称取的原料中加入适量酒精，利用磁力搅拌或球磨机进行湿法混合，然后利用烘箱烘干。本发明所述的基于近紫外光激发的白色荧光粉用肉眼看为白色粉末，可以被近紫外光有效激发。与现有技术相比，本发明的优点及技术效果如下:
1、本发明白色荧光粉相比于CaZrO3: Dy3+发光材料，其中掺杂的Mg 2+离子原料便宜易得；所得发光粉末的激发波长位于300-440 nm范围，主激发峰位于351 nm，可以被近紫外光有效激发；在近紫外光激发下，本发明白色荧光粉可发射中心波长分别位于483 nm的蓝光和575 nm的黄光，两者合成即得白光。
[0010]2、本发明白色荧光粉的发光中心Dy3+在近紫外光激发下的发光效率高、性能好。
[0011]3、本发明制备方法采用高温固相法在空气中制备发光粉末，该制备工艺操作简单，实用性强，成本低，可以实现规模化工业制造。
【附图说明】
[0012]图1为1400 0C烧结6小时、Dy3+含量为2mol%、Mg 2+含量为3mol%样品(Ca0.97Mg0.03) ο.98Dy0.02Zr03 (记为(a))的 XRD 图谱;
图2为样品(a)的激发光谱；
图3为样品(a)和样品Caa9SDyaQ2Zr03 (记为样品(b))的激发光谱；
图4为样品(a)的发射光谱；
图5为样品(a)和样品(b)的发射光谱。
【具体实施方式】
[0013]以下进一步描述本发明的具体技术方案，以便于本领域的技术人员进一步地理解本发明，而不构成对其权利的限制。
[0014]实施例1，一种基于近紫外光激发的白色荧光粉:其化学式为(Ca1 ,Dy^rO3,J为Dy3+的摩尔百分比系数，J7=0.005 为Mg2+的摩尔百分比系数，尸0.01，Dy3+为发光中心。采用常规方法制备。
[0015]实施例2，一种基于近紫外光激发的白色荧光粉:其化学式为(Ca1 ,Mg； ! ,Dy^rO3,J为Dy 3+的摩尔百分比系数，J7=0.15 为Mg 2+的摩尔百分比系数，尸0.30，Dy3+为发光中心。
[0016]其制备方法步骤如下:以分析纯的碳酸钙CaCO3,碳酸镁MgCO3S氧化镁MgO，二氧化锆ZrO2以及氧化镝Dy 203为原料，按所述化学式组成称取适量原料再混合均匀，然后放入坩祸中，在高温炉中煅烧，烧结温度为1200°C，维持此温度10小时后随炉冷却，取出后研磨即得白色荧光粉。
[0017]实施例3，一种基于近紫外光激发的白色荧光粉:其化学式为(Ca1 ,Dy^rO3,J为Dy 3+的摩尔百分比系数，J7=0.06 为Mg 2+的摩尔百分比系数，尸0.10，Dy3+为发光中心。
[0018]其制备方法步骤如下:以分析纯的碳酸钙CaCO3,碳酸镁MgCO3S氧化镁MgO，二氧化锆ZrO2以及氧化镝Dy 203为原料，按所述化学式组成称取适量原料再混合均匀，然后放入坩祸中，在高温炉中煅烧，烧结温度为1500°C，维持此温度2小时后随炉冷却，取出后研磨即得白色荧光粉。
[0019]实施例4，一种基于近紫外光激发的白色荧光粉:其化学式为(Ca1 ,Mg； ! ,Dy^rO3,X为Dy 3+的摩尔百分比系数，f0.10 ;_7为Mg 2+的摩尔百分比系数，尸0.20，Dy3+为发光中心。
[0020]其制备方法步骤如下:以分析纯的碳酸钙CaCO3,碳酸镁MgCO3S氧化镁MgO，二氧化锆ZrO2以及氧化镝Dy 203为原料，按所述化学式组成称取适量原料再混合均匀，采用以下方法将原料混合均匀:将称取的原料直接在研磨钵中混合均匀；然后放入坩祸中，在高温炉中煅烧，烧结温度为1350°C，维持此温度5小时后随炉冷却，取出后研磨即得白色荧光粉。
[0021]实施例5，一种基于近紫外光激发的白色荧光粉:其化学式为(Ca1 ,Mg； I ,Dy^rO3,X为Dy 3+的摩尔百分比系数，^=0.02 为Mg 2+的摩尔百分比系数，尸0.03，Dy3+为发光中心。
[0022]其制备方法步骤如下:以分析纯的碳酸钙CaCO3,碳酸镁MgCO3S氧化镁MgO，二氧化锆ZrO2以及氧化镝Dy 203为原料，按所述化学式组成称取适量原料再混合均匀，采用以下方法将原料混合均匀:向称取的原料原料中加入适量酒精，利用磁力搅拌或球磨机进行湿法混合，然后利用烘箱烘干；然后放入坩祸中，在高温炉中煅烧，烧结温度为1400°C，维持此温度6小时后随炉冷却，取出后研磨即得白色荧光粉。
[0023]用PANalytical V pert Pro MPD X射线衍射仪(XRD)分析样品的结晶形态。参照图1，图1为1400 0C烧结6小时、Dy3+含量为2mol%、Mg 2+含量为3mol%样品(Ca0.97Mg0.03)ο.98Dy0.02Zr03 (记为(a))的 XRD 图谱，其结构呈单一的 CaZrO3相，与 JCPDS35-0790 一致，并未出现与Mg2+或Dy 3+有关的杂相，说明这些离子已经完全占据Ca 2+或Zr 4+的格位。其它烧结温度不同或掺杂离子含量不同的样品的XRD图与该样品类似，只是峰的强度不同。因此，可以确定所得样品为钙钛矿结构的CaZrO3S材料。
[0024]利用HITACHI F-7000型荧光分光光度计测试样品的激发光谱和发射光谱。参照图2 — 5，图2为样品(a)的激发光谱，图3为样品(a)和样品Caa9sDyaraZrO3 (记为样品(b))的激发光谱，激发峰分布在300-440 nm范围内，主激发峰值为351 nm (发射谱监测波长为Xem = 483 nm )，对应于Dy3+的6H15/2— 6P7/2特征激发。可以发现，(a)样品的激发峰值远高于(b)样品。图4为样品(a)的发射光谱，图5为样品(a)和样品(b)的发射光谱，包括以483 nm的蓝光和以575 nm的黄光为中心的两个强发射峰(激发谱监测波长为Aex=351 nm )，分别对应于Dy3+的4F9/2— %15/2和4F9/2— %13/2的跃迀。可以发现，(a)样品的发射峰值也远高于(b)样品。
【主权项】
1.一种基于近紫外光激发的白色荧光粉，其特征在于:其化学式为(Ca1 ,Dy^rO3, x为Dy 3+的摩尔百分比系数，0.005彡K 0.15 ; 7为Mg2+的摩尔百分比系数，0.01彡0.30，Dy3+为发光中心。2.根据权利要求1所述的一种基于近紫外光激发的白色荧光粉，其特征在于，化学式中:0.01 ^ 0.06 ；0.01 ^ 0.10。3.根据权利要求1所述的一种基于近紫外光激发的白色荧光粉，其特征在于，化学式中:X= 0.02 ； y= 0.03。4.一种如权利要求1或2或3所述的基于近紫外光激发的白色荧光粉的制备方法，其特征在于:其步骤如下:以分析纯的碳酸钙CaCO3，碳酸镁MgCO3S氧化镁MgO，二氧化锆ZrO2以及氧化镝Dy 203为原料，按所述化学式组成称取适量原料再混合均匀，然后放入坩祸中，在高温炉中煅烧，烧结温度为1200°C?1500°C，维持此温度2-10小时后随炉冷却，取出后研磨即得白色荧光粉。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，采用以下方法将原料混合均匀:将称取的原料直接在研磨钵中混合均匀。6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，采用以下方法将原料混合均匀:向称取的原料中加入适量酒精，利用磁力搅拌或球磨机进行湿法混合，然后利用烘箱烘干。
【专利摘要】本发明是一种基于近紫外光激发的白色荧光粉：其化学式为(Ca1-<i>y</i>Mg<i>y</i>)1-<i>x</i>Dy<i>x</i>ZrO3，<i>x</i>为Dy3+的摩尔百分比系数，0.005≤<i>x</i>≤0.15；<i>y</i>为Mg2+的摩尔百分比系数，？0.01≤<i>y</i>≤0.30，Dy3+为发光中心。本发明还公开了一种基于近紫外光激发的白色荧光粉的制备方法：以分析纯的碳酸钙CaCO3，碳酸镁MgCO3或氧化镁MgO，二氧化锆ZrO2以及氧化镝Dy2O3为原料，混合均匀，然后放入坩埚中煅烧，取出后研磨即得白色荧光粉。本发明白色荧光粉掺杂的Mg2+离子原料便宜易得；可以被近紫外光有效激发；发光效率高、性能好。
【IPC分类】C09K11/67
【公开号】CN105112053
【申请号】CN201510656174
【发明人】卢佃清, 徐超
【申请人】淮海工学院
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年10月12日