一种白光led用蓝色荧光粉及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于无机发光材料技术领域，具体涉及一种紫外光激发的白光LED用硼硅酸盐蓝色荧光粉及其制备方法。
【背景技术】
[0002]白光LED作为光源的照明具有环保、节能、高效、寿命长、易维护等特点受到广泛关注，被称为第四代照明光源，是追求低碳经济的当今社会的首选。目前，白光LED的实现主要是采用一个LED芯片和荧光粉组合，通过荧光粉将芯片发出的短波长的光，部分或全部的转换成可见光，最后复合成白光。其重心是光色转换用荧光粉的研究、开发与生产。当前研究最多和最成熟的是蓝色LED/黄色荧光粉系统，但是此荧光粉的发光效率较低?’另夕卜，在高的电流下，蓝光光谱的电光强度要比黄光增加的快，随着电流的改变就会导致光谱的不匹配，从而易导致色温的改变和低的显色指数。而紫外或近紫外系统则不存在以上情况，因此，研究紫外/近紫外转换型红、绿和蓝色荧光材料成为现在的一个重要课题。
[0003]其中，作为三基色荧光粉中最重要组成之一的蓝粉，目前研究最多的有铝酸盐，硅酸盐和硼酸盐等，其中，三基色荧光粉中蓝色荧光粉的制备主要以Eu2+或是Ce 3+掺杂荧光粉基质得到，如专利文献CN102533268A中，公开了一种蓝色发光材料及其制备方法，该材料的激发峰位于254nm处，属于真空紫外波段，且与紫光芯片的匹配性未知，专利文献CN101519590B中涉及的蓝色荧光粉的基质为硫化物，此基质不稳定且受热放出有害物质硫化氢，因此，应用前景并不乐观。
[0004]我们选择具有物理化学性质稳定，热稳定性好硼硅酸盐作为基质，另外，在紫外区域内，硼硅酸盐也有较好的吸收，根据这一特点，可以把硼硅酸盐应用到LED用荧光材料上，因此，将稀土掺杂在硼硅酸盐中的发光材料的性能也会比较优异，可见，硼硅酸盐中做为发光材料的基质也是一个不错的选择。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题之一是提供一种白光LED用紫外激发的蓝色荧光粉的制备方法，实现了 Ce3+离子做为激发离子发射蓝光，其最佳激发波长为340 nm左右。
[0006]为实现上述目的，本发明提供了一种白光LED用紫外激发的蓝色荧光粉的制备方法，所述的化学式为Sr3 xB2Si08:xCe 3+，其中x为掺杂元素Ce3+的摩尔分数，其中0〈x〈0.1，最优选 χ = 0.005。
[0007]根据结构式Sr3 ,CexB2S18,按摩尔比分别称取氧化锶、硼酸、二氧化硅、二氧化铈，再称取以上药品总质量lwt%的助熔剂，助熔剂可为硼酸，氟化锶，氟化钡，氟化铝的一种或两种混合物。
[0008]将混合均匀的粉末在5°/出2+95%队的混合气的还原气氛下于950 -1050 °C下煅烧5~8 h，得所述焚光粉。
[0009]最优选煅烧温度为1000 0C，煅烧时间为8h。
[0010]本发明合成使用方法，工艺简单，能耗低，掺杂稀土元素Ce3+后，结晶性能好、发光性能高、发射蓝光，因此，本发明提供的以硼硅酸盐为基质的蓝色荧光粉可作为紫外激发的白光LED用荧光粉。
【附图说明】
[0011]图1是本发明提供的一种LED用蓝色荧光粉的XRD图谱。
[0012]图2是蓝色荧光粉Sr2.995B2Si0s:0.005Ce 3+的激发光谱和发射光谱。
[0013]图3 是 Sr3 xB2S1s:xCe3+ (χ=0.0025?0.5)的色品图，其中 1: (0.175, 0.099),2: (0.154, 0.088), 3: (0.194, 0.116), 4: (0.210, 0.135) ,5: (0.223, 0.155))，标准蓝光 CIE (0.140，0.080)。
【具体实施方式】
[0014]实施例1
按化学式 Sr2.9975B2Si08:0.0025Ce 3+分别称取 Sr (CO 3)2，H3BO3, S12, CeO2分别 3.697g，1.033g，0.5g，0.004g ;再分别称取不超以上药品总质量的lwt%的助熔剂(硼酸，氟化锶、氟化钡、氟化铝，任取其一)组成的混合物；将称取的Sr(CO3)2 (A.R.)，H3BO3 (A.R.)，S12(A.R.)，CeO2 (A.R.)和助溶剂充分混合，然后进行球磨，球磨时加入少量润滑剂乙醇，乙醇的加入量以被球磨体系保持分散为限，直至反应体系充分完全反应，得到前驱体粉末；将前驱体粉末和助熔剂混合均匀后，放入马弗炉在还原气氛下煅烧，第一阶段预煅烧温度为5500C -650 °C，时间为2~4 h，煅烧后取出，冷却，研磨Ih ;第二阶段煅烧在950 °C -1050 °C，煅烧时间为5~8 h，随炉冷却，研磨30min，即得目标产物。
[0015]实施例2
按化学式 Sr2.995B2Si08:0.005 Ce 3+分别称取 Sr (CO 3)2，H3BO3, S12, CeO2分别 3.693g，1.033g，0.5g，0.008g ;再分别称取不超以上药品总质量的lwt%的助熔剂(硼酸，氟化锶、氟化钡、氟化铝，任取其一)组成的混合物；将称取的Sr(CO3)2 (A.R.)，H3BO3 (A.R.)，S12(A.R.)，CeO2 (A.R.)和助溶剂充分混合，然后进行球磨，球磨时加入少量润滑剂乙醇，乙醇的加入量以被球磨体系保持分散为限，直至反应体系充分完全反应，得到前驱体粉末；将前驱体粉末和助熔剂混合均匀后，放入马弗炉在空气气氛下煅烧，第一阶段预煅烧温度为5500C -650 0C，时间为2~4 h，煅烧后取出，冷却，研磨Ih ;第二阶段煅烧在还原性气氛下9500C -1050 0C，煅烧时间为5~8 h，随炉冷却，研磨30min，即得目标产物。
[0016]实施例3
按化学式 Sr2.99B2Si08:0.0lCe 3+分别称取 Sr (CO 3)2，H3BO3, S12, CeO^U 3.688g，1.033g，0.5g，0.016g ;再分别称取不超以上药品总质量的lwt%的助熔剂(硼酸，氟化锶、氟化钡、氟化铝，任取其一)组成的混合物；将称取的Sr(CO3)2 (A.R.)，H3BO3 (A.R.)，S12(A.R.)，CeO2 (A.R.)和助溶剂充分混合，然后进行球磨，球磨时加入少量润滑剂乙醇，乙醇的加入量以被球磨体系保持分散为限，直至反应体系充分完全反应，得到前驱体粉末；将前驱体粉末和助熔剂混合均匀后，放入马弗炉在空气气氛下煅烧，第一阶段预煅烧温度为5500C -650 0C，时间为2~4 h，煅烧后取出，冷却，研磨Ih ;第二阶段煅烧在还原性气氛下9500C -1050 0C，煅烧时间为5~8 h，随炉冷却，研磨30min，即得目标产物。
[0017]实施例4
按化学式 Sr2.97B2Si08:0.03Ce3+分别称取 Sr(CO3)2, H3BO3, S12, CeO2分别 3.663g，
1.033g，0.5g，0.048g ;再分别称取不超以上药品总质量的lwt%的助熔剂(硼酸，氟化锶、氟化钡、氟化铝，任取其一)组成的混合物；将称取的Sr(CO3)2 (A.R.)，H3BO3 (A.R.)，S12(A.R.)，CeO2 (A.R.)和助溶剂充分混合，然后进行球磨，球磨时加入少量润滑剂乙醇，乙醇的加入量以被球磨体系保持分散为限，直至反应体系充分完全反应，得到前驱体粉末；将前驱体粉末和助熔剂混合均匀后，放入马弗炉在空气气氛下煅烧，第一阶段预煅烧温度为5500C -650 °C，时间为2~4h，煅烧后取出，冷却，研磨Ih ;第二阶段煅烧在还原性气氛下9500C -1050 0C，煅烧时间为5~8 h，随炉冷却，研磨30min，即得目标产物。
[0018]实施例5
按化学式 Sr2.95B2Si08:0.05Ce3+分别称取 Sr(CO3)2, H3BO3, S12, CeO2分别 3.638g，
1.033g，0.5g，0.08g ;再分别称取不超以上药品总质量的lwt%的助熔剂(硼酸，氟化锶、氟化钡、氟化铝，任取其一)组成的混合物；将称取的Sr(CO3)2 (A.R.)，H3BO3 (A.R.)，S12(A.R.)，CeO2 (A.R.)和助溶剂充分混合，然后进行球磨，球磨时加入少量润滑剂乙醇，乙醇的加入量以被球磨体系保持分散为限，直至反应体系充分完全反应，得到前驱体粉末；将前驱体粉末和助熔剂混合均匀后，放入马弗炉在空气气氛下煅烧，第一阶段预煅烧温度为5500C -650 °C，时间为2~4h，煅烧后取出，冷却，研磨Ih ;第二阶段煅烧在还原性气氛下9500C -1050 0C，煅烧时间为5~8 h，随炉冷却，研磨30min，即得目标产物。
【主权项】
1.一种白光LED用硼硅酸盐蓝光荧光粉，其特征是，所述蓝色荧光粉的化学结构式如下:Sr3 xCexB2Si08, x表示摩尔系数，且0〈χ〈1。2.如权利要求1所述的紫外LED激发的蓝色荧光粉，其特征是，所述荧光粉具有如下结构 ?ζ Sr2.9975B2Si08:0.00 2 5Ce3\ Sr2.995B2Si08:0.00 5Ce3\ Sr2.99B2Si08:0.01Ce3\Sr2.97B2Si08:0.03Ce3+、Sr^95B2S18:0.05Ce3+o3.如权利要求1所述的白光LED用硼硅酸盐蓝光荧光粉的制备，其特征在于该方法是使用高温固相化学反应法，具体步骤如下: (1)根据结构式Sr3,CexB2S18,按摩尔比分别称取SrC03、H3BO3, S12, CeO2,再称取适量助熔剂； (2)将称取的SrC03、H3B03、Si02、Ce02以及助溶剂、润滑剂充分混合作为原料混合物，原料混合物以高温固相化学反应法制备前驱体； (3)将前驱体粉末在还原性气氛下分两个阶段煅烧，第一阶段预煅烧温度为550-650°C，时间为2~4h，煅烧后取出，冷却，研磨Ih ;第二阶段煅烧在950 -1050 °C，煅烧时间为5-8 h，冷却，研磨30min，即得目标产物。4.如权利要求3所述的白光LED用蓝色荧光粉的制备方法，其特征在于步骤(I)中所述助熔剂可为硼酸或者氟化物(氟化锶、氟化钡、氟化铝)。5.如权利要求3所述的白光LED用蓝色荧光粉的制备方法，其特征在于步骤(I)中所述助恪剂的用量总量不超反应物总量的lw%。6.如权利要求3所述的白光LED用蓝色荧光粉的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述高温固相化学法制备前驱体工艺为，将原料铈离子的加入量与锶离子的加入量的摩尔比为 x/3-x (其中 X = 0.0025?0.05)。7.如权利要求3所述的白光LED用蓝色荧光粉的制备方法，其特征在于步骤(2)中所述高温固相化学法制备前驱体工艺为，球磨时可加入润滑剂，润滑剂的加入量以被球磨体系保持分散为限，直至反应物与配体完全反应为止；所述润滑剂为丙酮。8.如权利要求3所述的白光LED用蓝色荧光粉的制备方法，其特征在于步骤(3)中所述高温固相化学法，其中还原性气氛为5%&+95%队的混合气。9.如权利要求3所述的白光LED用蓝色荧光粉的制备方法，其特征在于步骤(3)中所述高温固相化学法，所述的冷却为随炉冷却。10.权利要求1所述的硼硅酸盐体系的蓝色荧光粉，其特征在于，应用于制备紫外激发产生白光的LED。
【专利摘要】本发明公开了一种可被紫外光激发的白光LED用蓝色荧光粉及其制备方法，所涉及的荧光粉的结构式为化学式为：Sr3-xB2SiO8：xCe3+，x表示摩尔系数，且0<x<1。具体步骤：按化学式计量比称取所需的碳酸锶、硼酸、二氧化硅、氧化铈、适量的助熔剂；将碳酸锶、硼酸、硅酸、氧化铈充分混合后，球磨，球磨时加入适量的润滑剂，得到前驱体；将前驱体和助熔剂混合后，在还原气氛下煅烧一定时间，可获得所需荧光粉。利用高温固相法制备的荧光粉能被紫外光有效激发、结晶性能好、发光性能高、发射蓝光，可以用于紫外激发的白光LED。本方法操作简单，对设备要求低，环境友好，具有商用应用价值。
【IPC分类】H01L33/50, C09K11/63
【公开号】CN105131946
【申请号】CN201510614374
【发明人】于泓, 陈金磊
【申请人】重庆文理学院
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年9月24日