一种白光led用荧光材料及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种白光LED用荧光材料及其制备方法，材料化学式为MgNb2O6:xEu，其中x为Eu3+掺杂的摩尔百分数，0.0001≤x≤0.5。本发明采用高温固相法，以MgNb2O6作为基质制备得到。本发明的荧光粉发光强度高、稳定性好，可以吸被250～480纳米附近的紫外光，转换发射出615纳米附近的红光，能够应用于LED的制备；制备过程简单灵活，可重复性好，且整个过程中不需还原性气氛保护，因此降低了能耗，且对于设备的要求不高，原料廉价易得，也大大降低了生产的成本，相对于硫化物、卤化物基等荧光粉，更加环保。
【专利说明】
一种白光LED用荧光材料及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种白光LED用荧光材料及其制备方法，属于无机发光材料领域。
【背景技术】
[0002]随着全球环境问题加重，能源短缺，节能环保成为当前人们面临的重要课题。在普通照明发光领域，白光LED产品成为人们关注的重点。它是一种新型绿色环保照明产品，具有较高的电光效率、较小的体积、低功率、高寿命等优点，被认为是新一代照明光源，有着很好的发展趋势。
[0003]白光LED产生白光主要有两条途径:第一种是将红、绿、蓝三种LED组合产生白光；第二种是用LED去激发光转换荧光粉混合形成白光，这种途径有两种实现方案，其中比较成熟的方法是蓝光LED芯片与YAG = Ce黄色荧光粉搭配来实现白光发射(美国专利5998925)，但由于缺乏红色光，复合得到的白光为冷白光，因此，该方案仍需添加适当的红色荧光粉来提高其显色指数，另一种方案则是用近紫光LED芯片(390-410nm)与红/绿/蓝三基色荧光粉组合，因此红色荧光粉起着举足轻重的作用。而现有的红色荧光粉的有效激发范围多数在短波UV区域，在近紫外和蓝光下的激发效率低。因此，研制高效稳定的近紫外光、蓝光LED用红色荧光粉显得尤为重要。目前，市场上尚缺乏性能优异的可被近紫外光或蓝光LED芯片激发的红色荧光粉。
[0004]目前，能够在发光强度和稳定性方面都达到应用要求的红色荧光粉还很少见。例如:有人试图将Y2O2S: Eu3+应用于WLED领域，然而，目前商用的红色荧光粉Y2O2S: Eu3+存在诸多缺点:在近紫外光激发下发光效率低，化学性能不稳定，容易分解，寿命短，硫元素的析出会对芯片造成腐蚀性影响，从而导致整个器件的失效。另外，在文献和专利报道中涉及的几类主要的可望用于LED的红色荧光粉还有:Ca3(VO4)2:Eu3+、YV04:Eu3+、Y203:Eu3+，Bi3+、Ca0:Eu3+、CaMo04:Eu3+、(Gd，Y，Eu)2(Mo04)3:Sm3+、Ca5(Si04)2Cl2:Eu2+、Sr2Si5N8:Eu2+等。其中稀土激活的氮氧化物的稳定性高发光效率好而受到重视，如:3^15他5112+、3巧1202仏5112+，但这类材料的基质合成需要在高温(1600-1700°C)高氮气或氨气压力(1atm)下完成，对生产设备的要求非常苛刻。
【发明内容】
[0005]针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种发光效果好、稳定性好，可以应用于LED照明器件制备的荧光材料;本发明的另一目的在于提供一种制备简单、耗能少、生产成本低的荧光材料的制备方法。
[0006]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:一种白光LED用荧光材料，材料的化学式为MgNb2O6: xEu，其中X为Eu3+掺杂的摩尔百分数，0.0001 < X < 0.5。
[0007]本发明还同时提供一种上述荧光材料的制备方法，包括如下步骤:
[0008](I)按化学式MgNb2O6: xEu中的化学计量比，其中0.0001<χ<0.5，分别称取含有镁离子Mg2+的化合物、含有铌离子Nb5+的化合物、含有铕离子Eu3+的化合物，研磨并混合均匀，得到混合物；
[0009](2)将步骤(I)得到的混合物在空气气氛下进行预煅烧，预煅烧温度为500?9000C，预煅烧时间为2?16小时；
[0010](3)将步骤(2)得到的混合物自然冷却，研磨并混合均匀后，在空气气氛中煅烧，煅烧温度为900?15000C，煅烧时间为2?16小时，自然冷却到室温，即得到荧光粉。
[0011]作为上述方法的优选方案，步骤(2)的预煅烧温度为550?850°C，预煅烧时间为3?12小时。
[0012]作为上述方法的优选方案，步骤(3)的煅烧温度为950?1400 V，煅烧时间为2?9小时。
[0013]上述的含有镁离子Mg2+的化合物为氧化镁、氯化镁、硝酸镁、碱式碳酸镁中的一种；所述的含有铌离子Nb5+的化合物为五氧化二铌Nb205、氢氧化铌他(0扪5和氯化铌NbCl5中的一种；所述的含有铕离子Eu3+的化合物为氧化铕Eu203、硝酸铕Eu(NO3)3.6H20、碳酸铕Eu2(C〇3)3中的一种。。
[0014]本发明技术方案优点在于:本发明的荧光材料发光强度高、稳定性好，可以吸被250?480纳米附近的紫外光，转换发射出615纳米附近的红光，能够应用于LED的制备;制备过程简单灵活，可重复性好，且整个过程中不需还原性气氛保护，因此降低了能耗，且对于设备的要求不高，原料廉价易得，也大大降低了生产的成本，相对于硫化物、卤化物基等荧光粉，更加环保。
【附图说明】
[0015]图1是本发明实施例1制备样品在615纳米波长监控下的激发光谱图；
[0016]图2是本发明实施例1制备样品在390纳米波长激发下的发光光谱图；
[0017]图3是本发明实施例1制备样品的发光衰减曲线；
[0018]图4是本发明实施例1制备样品的扫描电镜显微照片；
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
[0020]实施例1
[0021]根据化学式MgNb2O6:0.000 IEu称取氧化镁MgO: 1.400克，氧化铕Eu2O3:0.001克，五氧化二铌Nb2O5: 9.580克，在玛瑙研钵中加入适量的丙酮混合研磨均匀后，在空气气氛中进行预煅烧，在500°C下煅烧2小时随炉冷却后，取出样品将预煅烧的原料再次用相同的方法充分混合研磨均匀，在空气气氛中再次煅烧，900°C下煅烧2小时，冷却至室温，取出后充分研磨即得到样品。
[0022]图1是按本实施例技术方案制备的样品在615纳米波长光监控下的激发光谱，由图可知，该材料可以被波长在250?480纳米范围内的光激发；
[0023]图2是按本实施例技术方案制备的样品在390纳米波长光激发下的发射光谱图，测试结果显示，样品发射出中心波长在615纳米的光，所制得材料能够有效的将紫外光转换为发射红光。
[0024]图3是本发明实施例1制备样品在激发波长为390纳米，监测波长为615纳米的发光衰减曲线，计算可得衰减时间为1.400毫秒。
[0025]图4是按本实施例技术方案所制备样品的扫描电子显微镜图谱，从图中可以看出，所得样品颗粒分散均匀，其平均粒径为1.45微米。
[0026]实施例2
[0027]根据化学式MgNb2O6:0.0IEu称取碱式碳酸镁4MgC03.Mg(OH)2.5H20:4.080克，碳酸铕Eu2(CO3)3 = 0.004克，氢氧化铌Nb(0H)5:5.150克，在玛瑙研钵中加入适量的丙酮混合研磨均匀后，在空气气氛中进行预煅烧，在900°C下预煅烧16小时随炉冷却后，取出样品将预煅烧的原料再次用相同的方法充分混合研磨均匀，在空气气氛中再次煅烧，1500°C下煅烧10小时，冷却至室温，取出后充分研磨即得到样品。
[0028]本实施例技术方案制备样品的激发光谱图、荧光光谱图、发光衰减曲线、扫描电镜显微照片与实施例1中制备的样品一致。
[0029]实施例3
[0030]根据化学式MgNb2O6:0.0 IEu 称取氧化镁 MgO:0.830 克，硝酸铕 Eu (NO3) 3.6H20:0.089克，氯化铌NbCl5:1.780克，在玛瑙研钵中加入适量的丙酮混合研磨均匀后，在空气气氛中进行预煅烧，在550°C下预煅烧3小时随炉冷却后，取出样品将预煅烧的原料再次用相同的方法充分混合研磨均匀，在空气气氛中再次煅烧，950°C下煅烧2小时，冷却至室温，取出后充分研磨即得到样品。
[0031]本实施例技术方案制备样品的激发光谱图、荧光光谱图、发光衰减曲线、扫描电镜显微照片与实施例1中制备的样品一致。
[0032]实施例4
[0033]根据化学式MgNb2O6:0.1Eu称取碱式碳酸镁4MgC03.Mg(OH)2.5H20:3.480克，氧化铕Eu2O3:0.，252克，五氧化二铌Nb2O5: 0.895克，在玛瑙研钵中加入适量的丙酮混合研磨均匀后，在空气气氛中进行预煅烧，在850°C下预煅烧12小时随炉冷却后，取出样品将预煅烧的原料再次用相同的方法充分混合研磨均匀，在空气气氛中再次煅烧，1400°C下煅烧9小时，冷却至室温，取出后充分研磨即得到样品。
[0034]本实施例技术方案制备样品的激发光谱图、荧光光谱图、发光衰减曲线、扫描电镜显微照片与实施例1中制备的样品一致。
【主权项】
1.一种白光LED用荧光材料，其特征在于:所述材料的化学式为MgNb2O6: XEu，其中X为Eu3+掺杂的摩尔百分数，0.0001 Sx <0.5。2.—种如权利要求1所述的红色荧光材料的制备方法，其特征在于，采用高温固相法，包括如下步骤: (1)按化学式MgNb2O6:xEu中的化学计量比，其中0.0001 < X < 0.5，分别称取含有镁离子Mg2+的化合物、含有铌离子Nb5+的化合物、含有铕离子Eu3+的化合物，研磨并混合均匀，得到混合物； (2)将步骤(I)得到的混合物在空气气氛下进行预煅烧，预煅烧温度为500?900°C，预煅烧时间为2?16小时； (3)将步骤(2)得到的混合物自然冷却，研磨并混合均匀后，在空气气氛中煅烧，煅烧温度为900?1500°C，煅烧时间为2?16小时，自然冷却到室温，即得到荧光粉。3.根据权利要求2所述的白光LED用荧光材料的制备方法，其特征在于:步骤(2)的预煅烧温度为550?8500C，预煅烧时间为3?12小时。4.根据权利要求2所述的白光LED用荧光材料的制备方法，其特征在于:步骤(3)的煅烧温度为950?14000C，煅烧时间为2?9小时。5.根据权利要求2所述的白光LED用荧光材料的制备方法，其特征在于:所述的含有镁离子Mg2+的化合物为氧化镁、氯化镁、硝酸镁、碱式碳酸镁中的一种;所述的含有铌离子Nb5+的化合物为五氧化二银Nb2O5、氢氧化银Nb(OH)5和氯化银NbCl5中的一种;所述的含有铕离子Eu3+的化合物为氧化铕Eu203、硝酸铕Eu(NO3)3.6H20、碳酸铕Eu2(CO3)3中的一种。
【文档编号】C09K11/67GK105838368SQ201610356661
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月26日
【发明人】渠文姗
【申请人】江苏爱福特科技开发有限公司