共掺杂氟铝酸盐基质荧光粉及其合成方法与应用
【技术领域】
[0001] 本发明设及巧光粉领域。更具体地说，本发明设及一种化2^-Eu3+共渗杂氣侣酸盐 基质巧光粉及其合成方法与应用。
【背景技术】
[0002] 随着全球气候变暖和能源危机日益严重，节约能源、减少排放、保护环境成为 当今时代的热点话题，其中寻找高效、节能的照明光源受到各行业工作者的广泛关注。 LED(Li曲temittingdiode)是发光二极管的简称，是20世纪后期发明并发展起来的一种 新型光源。LED具有能耗低（只有白识灯能耗的1/8)、寿命长（几万小时）、无污染（无 隶）、福射光谱丰富、发光效率高、色彩还原性好、响应速度快（WUS为单位）等优点，已被 广泛应用于指示灯、信号灯、显示屏、背光源、工业设备、仪器仪表、城市景观照明、室内外普 通照明等多种领域，被人们看成是取代白识灯、巧光灯和高压气体放电灯的第四代绿色照 明光源。
[0003] 由于白光与日光极为接近，更能较好地反映照射物体的真实颜色，所W白光发光 二极管（WhiteIi曲temittingdiode,简称WLED)作为照明光源具有极大的潜力。目前， 获取WLED的主要途径有=种：第一种是利用=基色原理和目前已能生产的红、绿、蓝=种 超高亮度L邸按光强1 : 2 : 0.38的比例混合而成白色；第二种是利用超高亮度InGaN 蓝色LED,其管忍上加上少许的锭侣石恼石为主体的巧光粉，它能在蓝光激发下产生黄绿 光，而此黄绿光又可与透出的蓝光合成白光，但由于其发光中屯、Ce3+的发射在红光部分严 重短缺，造成白光L邸产品显色性较差，难W满足低色溫照明需要，利用该巧光粉很难获得 4000KW下、特别是3000KW下的低色溫的白光LED。运种光作为照明光源，在视觉感觉上过 分阴冷，难W用于室内照明，因此必须降低L邸灯的色溫。此外，利用该方式所产生白光作 为液晶显示背光源时，显示色域窄、色彩还原性差；第=种是研制紫外光LED,采用紫外光 激发=基色巧光粉或其他巧光粉，产生多色混合而成的白光，其显色性可W得到较大提高， 运一方法实现白光L邸的主要困难在于缺乏合适的红色巧光粉。因此研制高效的红色巧光 粉成为实现白光LED的关键。
[0004] 稀±离子中化具有比较好的发光性能，它能发射单色性好、量子效率高的红色 巧光，已成为红绿蓝S基色中发红光的主要材料之一。化的发光强度、巧光寿命及发射峰 宽窄等性质受基质的影响很大，所化选择合适的基质，研究渗入Eu3+后巧光粉的发光性能， 是化发光材料研究的重点之一。氣侣酸盐是无机发光材料中的新兴家族，相比其他巧光 材料，其具有价格低廉，基质不含稀有金属化、Y，有较好的化学稳定性和机械强度等优点。 夏志国等通过高溫固相法合成了一系列新的发光性能可调的巧光粉CazAlsOeF:Ce3^Jb3+, CazAljOeF: 0. 08Ce3+，0. 05Tb3+被发现有强烈的绿光发射，运是基于Ce-化的高效的能 量转移，其能量转移效率超过90 %。在CazAlsOeF晶格中Ce"+-化3+的能量转移机制归因 于交换相互作用和Ce-Ce簇的形成，Ce-化簇应该是高能量转换效率的原因。能量传递的 临界距离可用浓度泽灭法计算。Kristin等通过高溫固相法，在还原气氛下合成了氣氧化物 巧光粉固溶体Sri.975Cen.D25Ba(AIOaF)IX(SiOs)X,通过调整成分X，最大发射波长能够从绿色 调节到黄色，所合成系列中的一些样品的光致发光量子产率被确定为70 + 5%，当X= 0. 5 时，样品有良好的热性能，在160°C的光致发光强度只下降到室溫强度的82%。Won-化Ul Lee等通过高溫固相法，在还原气氛中合成了氣氧化物S。xMxAl〇.gInD.i〇4F(M=Ca,Ba, 0. 1《X《0. 7)和Sr2.5M0.5Al1yInAFO). 05《y《0.巧）发光材料，S。xBaxAlaJn〇.i〇4F(M =Ca,Ba，0. 1《X《0.7)和Sr2.5M0.5Al1yInAFO).O5《y《0.巧）缺陷引起的自激发动 力学光致发光光谱能清楚地被检测到，并伴随有明亮的澄色和黄色发射光。365nm附近激发 的氣氧化物巧光粉将适合于近紫外LED(NUV-LED)的激发转换。
[000引在众多氣侣酸盐基中，化12AI14O32F2是一种良好的基质，其具有很多优点：（1)从紫 外250nm到中红外SOOnm的宽透光范围；（2)更低的折射率、较好的化学稳定性和机械强 度；（3)烙点为1465。有很好的热稳定性和较低的热膨胀系数；(4)对稀±离子的发光具 有敏化作用，基质可W吸收能量并传递给稀上离子，而运个过程中能量损失很少，在紫外激 发下有稳定的发光效率。由于化12AI14O3化基质中的化2+与化的离子半径非常接近（分 别为99pm和95pm)，根据半径匹配原则，Eu3+容易取代化2+而进入化2唱子格化形成发光 中屯、。黄宽伟等曾W化12AI14O32F2为基质，采用高溫固相法合成的化12AI14O32F2:化巧光 粉，其发光效果较好，但反应物需要长时间研磨才能混合均匀，且溫度高，耗能较高，粒径分 布不均匀，反应不完全，且产品中含有少量原来的固体原料。本课题组曾利用溶胶-凝胶法 合成Ca^AliAzFz:Eu纳米红色巧光粉。
[0006] 由于受f-f跃迁选律制约，化的光谱呈狭窄线状，谱线强度较低，不利于吸收激 发能量。但将6113?原为化2+后，因化2+的外层电子结构为4f65di，5d轨道裸露在外，容易受 环境的影响，可W发生4f65di- 4巧的跃迁，此跃迁发射呈宽带，强度较高，巧光寿命短，发 射光谱随基质组成、结构的改变而发生改变，且激发光谱位于近紫外区，能很好的解决化 发光存在的问题，所W寻找一种合成方法将巧光粉中的化还原为化2+是一种很好的途径。
【发明内容】
[0007] 本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
[000引本发明还有一个目的是采用燃烧法可W合成化2^-Eu3+共存的化12xA1i4032F2 :XEu巧光粉，且通过改变合成条件和激发波长，可W调整化2+离子蓝光发射和化离子红光发射 的强度比例，进而合成了趋近于白光的光。
[0009] 为了实现根据本发明的运些目的和其它优点，提供了一种Eu2^-Eu3+共渗杂氣侣酸 盐基质巧光粉，该巧光粉的分子式为：Cai2xA1i4〇3化：xEu，其中0. 2 <X< 0. 6,该巧光粉 的分子结构中的化是指化2+和化共存的混合物。
[0010] 优选的是，所述的化2^-Eu3+共渗杂氣侣酸盐基质巧光粉，所述X取值为0. 36。
[0011] 优选的是，所述的化2^-Eu3+共渗杂氣侣酸盐基质巧光粉，其特征在于，S价館离子 与二价館离子数量的比值范围为0. 73-1. 88。
[0012] 本发明还提供了一种技术方案：
[0013] 一种化2^-Eu3+共渗杂氣侣酸盐基质巧光粉的合成方法，包括W下步骤：
[0014] 步骤一、称取硝酸巧、氣化锭，混合后，加入硝酸館溶液和硝酸侣溶液，再加入尿素 和棚酸，揽拌混匀，置于超声波振荡15min至得到透明溶液，即前驱体；
[0015] 步骤二、将前驱体置于预设溫度为700-1000°C的箱式高溫炉中燃烧5-15min，取 出后冷却、研磨，得二价館和=价館共渗杂氣侣酸盐基质巧光粉；
[0016]其中，所述硝酸巧、硝酸館、硝酸侣按照合成一定量的化12xA1i4〇32F2 :址U中的各 元素化学计量比称取，所述氣化锭按与合成化。xAliAzFz:址U的量W摩尔比为4-8 : 1称 取，所述尿素按与硝酸盐的总质量W质量比为1. 5-2.0 : 1称取，所述硝酸盐是指硝酸巧、 硝酸館和硝酸侣，所述棚酸按与合成化12xAliAzFz:址U的量W摩尔比为0. 1-0. 3 : 1称 取。
[0017] 优选的是，所述的化2^-Eu3+共渗杂氣侣酸盐基质巧光粉的合成方法，所述步骤二 中预设溫度为800-900°C。
[0018] 优选的是，所述的化2^-Eu3+共渗杂氣侣酸盐基质巧光粉的合成方法，所述步骤二 中燃烧IOmin。
[0019] 优选的是，所述的化2^-Eu3+共渗杂氣侣酸盐基质巧光粉的合成方法，所述氣化锭 按与合成Cai2xAli4〇32F2:址U的量W摩尔比为6 : 1称取。
[0020] 优选的是，所述的化2^-Eu3+共渗杂氣侣酸盐基质巧光粉的合成方法，所述尿素按 与硝酸盐的总质量W质量比为1.5 : 1称取。