单一基质近紫外激发光色可调的荧光粉及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种单一基质近紫外激发光色可调的荧光粉及其制备方法。
【背景技术】
[0002]白光LED是继白炽灯、荧光灯、高强度气体放电灯之后的第四代光源，被公认为21世纪的新型光源。与传统光源相比，白光LED具有体积小、寿命长、发光效率高、节能以及环保等优点，可以应用于移动通讯、城市景观、车灯、信号灯、液晶显示和照明等多种领域。
[0003]白光LED实现的方法有三种。第一种方法是将红、绿、蓝三基色LED芯片组装在一起，或者采用多种荧光粉搭配来实现白光。前者价格昂贵，设计复杂，而后者则在混合均匀性和光色稳定性等方面存在不足。第二种方法是蓝光LED芯片与能被蓝光有效激发的黄色荧光粉(比如商业的Y3Al5O12 = Ce)结合，芯片发出的蓝光和荧光粉发出的黄光互补形成白光，由于缺少红色成分，因此实际光源的显色性较差。第三种方法是紫外或者近紫外芯片激发三基色荧光粉或者是单一基质的荧光粉获得白光，其中多荧光粉联用所存在的问题与第一种方法一样，而单一基质荧光粉由于不存在多荧光粉的缺点，因此是当前国内外新型LED用荧光粉研发的主流之一。这种荧光粉的特点在于具有尽可能覆盖可见光区域的宽带发光，即发射光谱中发射峰的半高宽尽量大，并且尽量多峰值分布或者谱峰形状尽量平坦，从而?两足白光的色坐标要求、提尚显色性。
【发明内容】
[0004]本发明的目的之一在于提供一种新型的可用于白光LED的单一基质近紫外激发光色可调的荧光粉。在基质固定的前提下，通过简单调节组分的比例即可获得不同显色性的荧光粉。
[0005]本发明的目的之二在于提供该荧光粉的制备方法。
[0006]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种单一基质近紫外激发光色可调的荧光粉，其特征在于该荧光粉的化学组成式为:Bai—xMg2-ySi207:Eux，Gay，其中0<χ<1，0<y<l。
[0007]—种制备上述的单一基质近紫外激发光色可调的荧光粉的方法，其特征在于该方法的具体步骤为:
a.称量所需金属的氧化物或碳酸盐，混合均匀研磨0.5?12小时；
b.将步骤a所得混合料在500?900°(:进行预烧，保温0.5?24小时，自然冷却至室温；
c.在还原气体气氛下，将步骤b所得混合料在900°C~1400°C的温度下保温I?36小时后，随炉温自然冷却，即得到单一基质近紫外激发光色可调的荧光粉。
[0008]上述的还原气体气氛采用高温下能产生还原气体的物质形成。
[0009]本发明提出的荧光粉具有如下优点:所得材料对近紫外光具有高效响应特性，与近紫外LED芯片匹配较好;在近紫外光激发下可以实现白光发射，并且发光强度高；通过简单调整组分就可以实现不同的发光颜色，满足不同领域的应用要求;荧光粉的化学稳定性好，价格低廉，制备方法简易可行，成本低，适合商业化批量生产。
【附图说明】
[0010]图1为实施例3制备的BatL96Eu Q.tMMguGa0.tMS1:^荧光粉的X射线粉末衍射谱图与BaMg2Si2O7标准粉末衍射谱图的对比结果。
[0011]图2为实施例3制备的Ba0.96Eu0.Q4Mg1.96Ga0.Q4Si2O7荧光粉的发射光谱(激发波长300nm)。
[0012]图3为实施例3制备的BaQ.96Eu荧光粉与近紫外芯片结合成的LED的发光照片(内图)与色坐标。
【具体实施方式】
[0013]下面通过实施例进一步说明本发明。其目的在于更好理解本发明的内容。
[0014]实施例1
(1)按Ba: Mg: S1: Eu: Ga的摩尔比为=0.99: 1.99: 2: 0.01: 0.01，称量BaO、4MgC03-Mg(OH)2.5H20、S12、Eu2O3、Ga2O3，然后混合均匀；
(2)将步骤(I)所得的混合物料放入坩祸中于850°C预烧，保温6小时后，随炉温自然冷却；
(3)将步骤(2)预烧后的混合物料再次研磨后置于还原气体出+他下，于1230°C保温10小时后，随炉温自然冷却，研磨后即得到铕离子和镓离子共同掺杂的硅酸盐白色荧光粉Ba0.99Eu 0.0iMg1.9gGa0.0iSi207o
[0015]实施例2
(1)按Ba: Mg: S1: Eu: Ga的摩尔比为=0.98: 1.98: 2: 0.02: 0.02，称量BaO、4MgC03-Mg(OH)2.5H20、S12、Eu2O3、Ga2O3，然后混合均匀；
(2)将步骤(I)所得的混合物料放入坩祸中于600°C预烧，保温10小时后，随炉温自然冷却；
(3)将步骤(2)预烧后的混合物料再次研磨后置于还原气体CO下，于1230°C保温10小时后，随炉温自然冷却，研磨后即得到铕离子和镓离子共同掺杂的硅酸盐白色荧光粉Ba0.98Eu0.02Mgl.98Ga0.02Sl2O7 O
[0016]实施例3
(1)按Ba: Mg: S1: Eu: Ga的摩尔比为=0.96: 1.96: 2: 0.04: 0.04，称量BaCO3、MgO、S12、Eu203、Ga203，然后混合均匀；
(2)将步骤(I)所得的混合物料放入坩祸中于850°C预烧，保温6小时后，随炉温自然冷却；
(3)将步骤(2)预烧后的混合物料再次研磨后置于还原气体出+他下，于1230°C保温10小时后，随炉温自然冷却，研磨后即得到铕离子和镓离子共同掺杂的硅酸盐白色荧光粉Ba0.96Eu 0.04Mg1.96Ga0.04Si207o
[0017]附图1是在还原气体H2+N2下于1230°C保温10小时所合成的铕离子和镓离子共同掺杂的娃酸盐白色焚光粉Ba0.96Eu ο.04Mg1.96Ga0.(mSi2Ο7的X射线粉末衍射图。物相检索发现，所得产物衍射峰都与标准卡片JCroS10-0044相对应，为BaMg2Si2O7纯相，空间群C2/c，晶格常数a = 0.724553(8) nm，b = 1.271376(14) nm，c = 1.374813(15) nm和β= 90.2107(8)°。
[0018]附图2是Ba0.96Eu (LQ4Mg1.96Ga0.()4Si207白色荧光粉在300nm激发下的荧光发射谱，存在发射峰值位于41611111、49811111、60411111处的三个宽发射峰，发射谱范围基本覆盖整个可见光区域，通过调节铕离子和镓离子的浓度可实现光色调控，甚至实现白光发射。位于416nm和498nm处的宽发射峰归因于Eu2+的4f_5d跃迀。604nm处的宽发射峰归因于02——Ga3+配体到金属离子的电荷转移跃迀。
[0019]附图3是在还原气体H2+ N2下于1230°C保温10小时所合成的铕离子和镓离子共同掺杂的娃酸盐白色焚光粉Ba0.96Eu ο.04Mg1.96Ga0.(mSi2Ο7与近紫外芯片结合成的LED的发光照片(内图)与色坐标图。白色荧光粉Ba0.96Eu 0.04MgL96GathtMSi2O7的色坐标为(0.2350，0.3244)，其LED发光照片呈现明亮的白光发射，且强度较高。
[0020]实施例4
(1)按Ba: Mg: S1: Eu: Ga的摩尔比为=0.92: 1.94: 2: 0.08: 0.06，称量BaO、4MgC03-Mg(OH)2.5H20、S12、Eu2O3、Ga2O3，然后混合均匀；
(2)将步骤(I)所得的混合物料放入坩祸中于600°C预烧，保温10小时后，随炉温自然冷却；
(3)将步骤(2)预烧后的混合物料，置于还原气体出下，于1230°C保温10小时后，随炉温自然冷却，研磨后即得到铕离子和镓离子共同掺杂的硅酸盐白色荧光粉Ba0.92Eu0.0eMg1.94Ga0.06S i 2Ο7 ο
[0021 ] 实施例5
(1)按Ba: Mg: S1: Eu: Ga的摩尔比为=0.94: 1.88: 2: 0.06: 0.12，称量BaCO3、MgO、S12、Eu203、Ga203，然后混合均匀；
(2)将步骤(I)所得的混合物料放入坩祸中于850°C预烧，保温6小时后，随炉温自然冷却；
(3)将步骤(2)预烧后的混合物料再次研磨后置于还原气体出+他下，于1350°C保温2小时后，随炉温自然冷却，研磨后即得到铕离子和镓离子共同掺杂的硅酸盐白色荧光粉Ba0.94Eu 0.06Mg1.88Ga0.12S12O7ο
[0022]实施例6
(1)按Ba: Mg: S1: Eu: Ga的摩尔比为=0.90: 1.96: 2: 0.10: 0.04，称量BaCO3、MgO、S12、Eu203、Ga203，然后混合均匀；
(2)将步骤(I)所得的混合物料放入坩祸中于600°C预烧，保温10小时后，随炉温自然冷却；
(3)将步骤(2)预烧后的混合物料再次研磨后置于还原气体出+他下，于1350°C保温6小时后，随炉温自然冷却，研磨后即得到铕离子和镓离子共同掺杂的硅酸盐白色荧光粉Ba0.9oEu 0.1oMg1.96Ga0.04Si207o
[0023]实施例7
(1)按Ba: Mg: S1: Eu: Ga的摩尔比为=0.92: 1.90: 2: 0.08: 0.10，称量BaO、4MgC03-Mg(OH)2.5H20、S12、Eu2O3、Ga203，加入5%的硼酸，然后混合均匀；
(2)将步骤(I)所得的混合物料放入坩祸中于600°C预烧，保温10小时后，随炉温自然冷却；
(3)将步骤(2)预烧后的混合物料，置于还原气体CO下，于1230°C保温10小时后，随炉温自然冷却，研磨后即得到铕离子和镓离子共同掺杂的硅酸盐白色荧光粉Ba0.92Eu
0.08Mgl.9oGa0.loSl207 O
【主权项】
1.一种单一基质近紫外激发光色可调的荧光粉，其特征在于该荧光粉的化学组成式为:Bai—xMg2-ySi207:Eux，Gay，其中0<x<l，0<y<l ο2.—种制备根据权利要求1所述的单一基质近紫外激发光色可调的荧光粉的方法，其特征在于该方法的具体步骤为: a.称量所需金属的氧化物或碳酸盐，混合均匀研磨0.5?12小时； b.将步骤a所得混合料在500?900°(:进行预烧，保温0.5?24小时，自然冷却至室温； c.在还原气体气氛下，将步骤b所得混合料在900°01400°C的温度下保温I?36小时后，随炉温自然冷却，即得到单一基质近紫外激发光色可调的荧光粉。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述的还原气体气氛采用高温下能产生还原气体的物质形成。
【专利摘要】本发明涉及一种单一基质近紫外激发光色可调的荧光粉及其制备方法。其化学组成式为：Ba1-xMg2-ySi2O7:Eux,Gay，其中0＜x＜1，0＜y＜1。其特色在于同时掺入铕（Eu）和镓（Ga）两种离子，通过改变Ba、Mg、Eu和Ga的相对组分比例可以实现发光颜色的调控，其中包括近紫外激发下的强烈白光发射。该荧光粉可以采用常规固相法制备，制备过程中需要进行还原反应/处理。这可以简单利用H2或者CO等来实现。该荧光粉除了可以实现单一基质在近紫外激发下明亮的白光发射，显色性好，而且化学稳定性高，制备方法简易、原料成本低，非常适合工业化批量生产。
【IPC分类】C09K11/59
【公开号】CN105586034
【申请号】CN201510977269
【发明人】雷芳, 肖维勤, 施鹰, 谢建军, 章蕾
【申请人】上海大学
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2015年12月23日