专利名称：一种蓝光激发发射红绿光的荧光材料及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种蓝光激发发射红绿光的荧光材料及其制备方法，属于发光材料技术领域。
背景技术：
白光LED具有低能耗、长寿命、体积小、重量轻、方向性好、响应快、固体化、无污染和耐各种恶劣条件等优点，被誉为继白炽灯、荧光灯和高强度气体放电灯之后的第四代照明光源。自1996年第一只白光LED问世以来，发展迅速，发光效率不断提高，有望取代白炽灯、荧光灯和高压汞灯等传统的照明光源，成为二十一世纪最具发展前景的绿色照明光源。目前以LED为基板实现白光LED的方法主要有如下三种(1)将红、绿、蓝三基色LED芯片组装实现白光，此法可随意调整颜色，但由于LED 器件光输出会随着温度的升高而下降，不同色的LED下降程度差别很大，将造成混合白光的色差；且不同的LED芯片需要不同的供电装置，这将导致供电复杂，成本较高，因此使得三基色LED芯片组装实现白光的应用受到了限制。(2)用发紫外光的LED芯片和可被紫外光有效激发而发射红绿蓝三基色荧光粉结合组成白光LED，此外，还可选用两基色，甚至四基色、五基色等多色荧光粉，此法显色性最好，但目前效率低。(3)蓝光LED芯片和可被蓝光有效激发的发黄光的荧光粉结合组成白光LED。一部分蓝光被荧光粉吸收，激发荧光粉发射黄光，发射的黄光和剩余的蓝光混合，调控它们的强度比，即可得到各种色温的白光。当然也可以加入可被蓝光激发的发红光、绿光及多色荧光粉得到白光。这种方法相对成本较低，效率较高。迄今为止，蓝光LED芯片和适合蓝光激发的稀土石榴石黄色荧光粉(YAG:Ce3+)所形成的白光LED，在技术上最成熟，已经进入了特殊照明领域。但是，与荧光灯相比其显色指数较低，主要原因是YAG:Ce3+光谱中红光波段发射较弱的缘故。又因为未掺杂稀土元素的铌酸钾钠本身作为很好的无铅压电材料，可以在超声换能器、超声延迟器、传感器、无损检测、压电变压器和通讯技术中得到应用。因此，寻求一种新的能够被蓝光有效激发的发黄光、红光、绿光及其他多色荧光粉成为一项迫切的任务。
发明内容
本发明的目的在于提供一种蓝光激发发射红绿光的荧光材料及其制备方法，本发明荧光材料作为一种新型蓝光激发发射红绿光的荧光材料，可应用于白光LED技术领域。为了解决上述技术问题，本发明采用以下的技术方案来实现一种蓝光激发发射红绿光的荧光材料，其化学表达通式为 (Na0.5+ δ K0.5_yAy) ^xPrxNbO3 Φ C 或者(Na0.5_yK0.5+ δ Ay) ^xPrxNbO3 Φ C，其中，A 选自碱金属元素 Li、Na和K中的一种或多种，C选自Li、Na、K、Tl和Ag中的一种或多种；χ的取值范围为 0. 001 ^ X^ 0. 01，y的取值范围为0彡y < 0. 5，δ的取值范围为0彡δ彡0. 1，Φ值的取值范围为Φ <0.1。所述元素右下角部分代表元素的摩尔比。较佳的，所述y的取值范围为0彡y彡0. 49。本发明的蓝光激发发射红绿光的荧光材料的激发主波长在430nm-500nm的蓝光波段，激发主峰在450nm，发射波峰波长在520_565nm和580_670nm两个波段，且520_565nm 波段的发射峰主峰在530nm，580-670nm波段的发射主峰位于617nm和650nm。本发明的蓝光激发发射红绿光的荧光材料，具体包括如下几部分首先，本发明的蓝光激发发射红绿光的荧光材料包括(^fea5Ka5UrxNbO3,其中χ 的取值范围为 0. 001 ^ X ^ 0. 01 ；此时，y = 0, δ = 0, Φ = 0 ；其次，本发明的蓝光激发发射红绿光的荧光材料包括(Naa5Ka5_yAy) PfrxNbO3或 (Na0.5_yKQ. 5Ay) ^xPrxNbO3,即K或Na被同族一价元素Li、Na和K中的一种或多种替代，替代量y的取值范围为0彡y <0.5;再次，本发明的蓝光激发发射红绿光的荧光材料包括(Naa5MKa5VghI^xNbO3 或(Na(1.5_yKa5+sAy) ^xPrxNbO3, S卩Na或K过量，其Na或K的过量值δ的取值范围为 0彡δ彡0· 1 ；最后，本发明的蓝光激发发射红绿光的荧光材料包括(Naa5^Ka5VghPrxNbO3 Φ(或(Naa5IKa5^Ay)1IPrxNbO3 :Φ0,ΒΡ =C做为价态补偿元素，具体元素选自Li、Na、K、Tl 和Ag中的一种或多种，Φ为补偿量，Φ值的取值范围为0彡Φ彡0.1。本发明的蓝光激发发射红绿光的荧光材料的制备方法，包括如下步骤(1)按照蓝光激发发射红绿光的荧光材料的化学表达通式 (Νει0.5+sK0.5_yAy) HPrxNbO3 Φ(或者(N￡i0.5_yK0.5+sAy) HPrxNbO3 ΦC 中的 Na、K、A、Pr、Nb 和 C 元素的化学计量比称取如下原料Na2CO3、K2CO3、A2CO3、Pr6O1 ρNb2O5和C元素的单质、氧化物或碳酸盐。(2)将称取的原料混合后，加入无水乙醇或去离子水研磨或球磨，出料烘干得到粉料。其中，所述研磨时，原料混合物与无水乙醇或去离子水的质量比为1 (1 3); 所述球磨时，原料混合物与氧化锆球的质量比为1 (1 1.5)。所述研磨可置于研钵中进行，所述球磨可置于球磨机中进行。(3)将步骤⑵所得的粉料预烧得到预烧粉料，其中预烧温度为750°C 900°C，预烧保温时间为1 6小时。所述粉料的预烧可置于氧化铝坩埚中进行预烧。(4)将预烧粉料研磨或球磨后进行烧结，烧结后研磨或球磨得到所述蓝光激发发射红绿光的荧光材料，其中烧结的温度为1000°C 1200°C，保温时间为2 12小时。所得的蓝光激发发射红绿光的荧光材料为粉体材料，即蓝光激发发射红绿光的荧光粉。较佳的，本发明的蓝光激发发射红绿光的荧光材料，当y = 0，δ = 0，Φ = 0时， 其化学通式为(Naa5Ka5) Hl^rxNbO3,且χ的取值范围为0. 001 ^ χ ^ 0. 01。所述蓝光激发发射红绿光的荧光材料(Naa5Ka5)1Il^xNbO3的制备方法，包括如下步骤(1)按照化学通式(Naa 5K0.5) ^xPrxNbO3的NaUr和Nb元素的化学计量比称取如下原料Na2CO3^ K2CO3> Pr6O11 和 Nb2O50(2)将称取的原料混合后，加入无水乙醇或去离子水在研钵中研磨或在球磨机中球磨，出料烘干得到粉料；其中研磨料中原料混合物与无水乙醇的质量比为1 (1 3); 球磨料时，原料混合物与氧化锆球的质量比为1 (1 1.5)(3)将步骤⑵所得的粉料置于氧化铝坩埚中预烧得到预烧粉料，其中预烧温度为750°C 900°C，预烧保温时间为1 6小时。(4)将预烧粉料研磨或球磨后进行烧结，烧结后研磨或球磨得到所述蓝光激发发射红绿光的荧光材料(Naa5Ka^iPrxNbO3,其中烧结的温度为1000°C 1200°C，保温时间为 2 12小时。所述蓝光激发发射红绿光的荧光材料(Natl. JciJhPrxNbO3为粉体荧光材料。本发明的铌酸钾钠基蓝光激发发射红绿光的荧光材料，是在具有钙钛矿结构的铌酸钾钠基质材料中掺入一定量的稀土元素ft·实现的，通过稀土元素ft·的掺入及工艺控制， 使本身不具有发光特性的铌酸钾钠具有光致发光特性。具体而言，本发明在钙钛矿结构的铌酸钾钠基质晶格中掺入少量的稀土元素ft·，形成发光中心，通过工艺控制使本身不具备发光特性的铌酸钾钠在蓝光激发下具有发射红绿光的性能。本发明的蓝光激发发射红绿光的荧光粉(Naa5Ka^hPrxNbO3的激发主波长在 430nm-500nm的蓝光波段，激发主峰在450nm，和目前已成熟的InGaN蓝色LED芯片发光光谱的发射主峰G60士 lOnm)充分匹配。该荧光粉的发射波峰波长分别在520-565nm和 580-670nm两个波段，这两个波段分别属于绿光波段和红光波段，且前者的发射峰主峰在 530nm,后者有两个发射主峰，分别在617nm和650nm。该荧光材料作为一种新型的蓝光激发发射红绿光的荧光粉，有望与InGaN管芯匹配制备高显色白光LED。另外，具有钙钛矿结构的铌酸钾钠基荧光材料，本身作为一种高温压电材料，还可以应用于超声换能器、超声延迟器、传感器、无损检测、压电变压器和通讯技术中。本发明的蓝光激发发射红绿光的荧光材料，在本身具有压电、铁电和介电性能的同时，还具有蓝光激发的光致发光特性，属于光电多功能材料。因此，由于具有光电多功能特性，该蓝光激发发射红绿光的荧光材料除了能用于白光LED技术领域之外，还有望在光电集成、微机电、光电传感等领域中得到广泛的应用。
图1 (Natl. 5K0.5) ^xPrxNbO3 样品的 XRD 图谱图2 (Naa5Ka5) ^xPrxNbO3样品的激发及发射光图谱
具体实施例方式下面结合具体实施例进一步阐述本发明，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。实施例1制备(NEia5KaOhPrxNbO3荧光材料，其中 χ 的取值分别为 χ = 0. 001,0. 003,0. 005， 0. 01。选取原料NaCO3> KCO3> Pr6O11 和 Nb2O5，按照(Na0.5K0.5) ^xPrxNbO3 (χ = 0. 001， 0. 003,0. 005,0.01)中相应元素的化学计量配比分别称取所选原料，将称取的相应原料混合后，放入球磨罐中加入无水乙醇及氧化锆球在球磨机上球磨M小时后，用无水乙醇出料烘干得到球磨粉料，其中，无水乙醇与原料混合物的质量比为3 1，氧化锆球与原料混合物的质量比为1.5 1。将球磨粉料置于氧化铝坩埚中预烧，预烧温度为880°C， 升温速率为;TC /min，保温6小时自然冷却后得到预烧粉料，将预烧粉料研碎后加入无水乙醇及氧化锆球再球磨M小时出料烘干后，控制在1100-1200°C温度范围内烧结，其中升温速率为3°C /min，保温4小时，自然冷却后研磨分别得到蓝光激发发射红绿光的荧光材料(Na0.5K0.5) 0.999Pr0. OtllNbO3、(Na0.5K0.5) 0.997Pr0.003Nb03> (Na0.5K0.5) 0.995Pr0.005Nb03 和 (Na0.5K0.5) o.99Pr0.01NbO3。将实施例1 中所得的荧光粉( . 5Κ0.5) ο. 999Pr0.001Nb03> (Na0.5K0.5) 0.997Pr0. Q(l3Nb03、 (Na0.5K0.5) o.995Pr0.005Nb03 和(Na0.5K0.5) 0.99Pr0.01NbOs 进行检测，得到图 1 和图 2，图 1 为各荧光粉样品的XRD图谱，图2为各荧光粉样品的激发及发射光图谱。从图1的XRD图谱可知实施例1中的蓝光激发的红绿光发射的荧光材料具有如下特点均为单一纯的铌酸钾钠斜方结构，并且XRD图谱中显示无其它杂相，说明掺杂的稀土镨元素很好的进入到基质晶格中。从图2中各荧光粉样品的激发光图谱可以看出，本实施例中的稀土元素镨掺杂铌酸钾钠获得的蓝光激发发射红绿光的荧光粉，其激发主波长均在430nm-500nm的蓝光波段，激发主峰均在450nm，和目前已成熟的InGaN蓝色LED芯片的发射主峰050_470歷)充分匹配。从图2中各荧光粉样品的发射光图谱可以看出，各荧光粉样品发射波峰的波长都分别在520-565nm和580-670nm两个波段，这两个波段分别属于绿光波段和红光波段，且 520-565nm波段的发射峰主峰在530nm，580-670nm波段的发射主峰位于617nm和650nm。发光强度随ft·含量的增加先增强后降低，在镨的摩尔质量为0.5% (即χ = 0.005)左右时， 发光强度达到最大值。实施例2制备(Naa6Ka4Liai)a995Pratltl5NbO3 0. 05K 荧光材料。选取原料Nei2CO3、K2C03、Pr6O11、Nb2O5 和 Li2CO3,按照(Naa6Ka4Liai)a 995Pratltl5NbO3 0. 05K中相应元素的化学计量配比分别称取所选原料，将称取的相应原料混合后，放入球磨罐中加入无水乙醇及氧化锆球在球磨机上球磨M小时后，用无水乙醇出料烘干得到球磨粉料，其中，无水乙醇与原料混合物的质量比为2 1，氧化锆球与原料混合物的质量比为 1 1。将球磨粉料置于氧化铝坩埚中预烧，预烧温度为800°c，升温速率为3°C/min，保温 1小时自然冷却后得到预烧粉料，将预烧粉料研碎后加入无水乙醇及氧化锆球再球磨M小时出料烘干后，在1050°C温度范围内烧结，其中升温速率为3°C/min，保温2小时，自然冷却后研磨分别得到蓝光激发发射红绿光的荧光材料(Naa6Ka4Liai)a 995Pracitl5NbO3 :0. 05K。将本实施例所得的荧光粉(Naa6Ka4Liai)a 995Pracitl5NbO3 0. 0 进行检测，得到荧光粉样品的XRD图谱和荧光粉样品的激发及发射光图谱。从XRD图谱可知本实施例的荧光粉(Naa6Ka4Liai)a 995I^rXNbO3 0. 05K为单一纯的铌酸钾钠斜方结构，并且XRD图谱中显示无其它杂相，说明掺杂的稀土元素很好的进入到基质晶格中。从荧光粉样品的激发光图谱可以看出，本实施例中的稀土元素镨掺杂铌酸钾钠获得的蓝光激发发射红绿光的荧光粉，其激发主波长在430nm-500nm的蓝光波段，激发主峰在450nm，和目前已成熟的hGaN蓝色LED芯片的发射主峰G50_470nm)充分匹配。从荧光粉样品的发射光图谱可以看出，各荧光粉样品发射波峰的波长分别在520-565nm和 580-670nm两个波段，这两个波段分别属于绿光波段和红光波段，且520-565nm波段的发射峰主峰在530nm，580-670nm波段的发射主峰位于617nm和650nm。发光强度在镨的摩尔质量为0.5% (即χ = 0.005)时，发光强度最大。实施例3 制备(Naa6KacilNaa49)a995Pracici5NbO3 0. INa 荧光材料。选取原料Na2C03、K2CO3> Pr6O11 和 Nb2O5，按照(Naa6KacilNaa49)a 995Pratltl5NbO3 0. INa 中相应元素的化学计量配比分别称取所选原料，将称取的相应原料混合后，放入球磨罐中加入无水乙醇及氧化锆球在球磨机上球磨M小时后，用无水乙醇出料烘干得到球磨粉料，其中，无水乙醇与原料混合物的质量比为1 1，氧化锆球与原料混合物的质量比为 1.5 1。将球磨粉料置于氧化铝坩埚中预烧，预烧温度为900°C，升温速率为3°C/min，保温6小时自然冷却后得到预烧粉料，将预烧粉料研碎后加入无水乙醇及氧化锆球再球磨M 小时出料烘干后，在1200°C温度范围内烧结，其中升温速率为3°C/min，保温6小时，自然冷却后研磨分别得到蓝光激发发射红绿光的荧光材料(Naa6KacilNaa49)a 995Pracitl5NbO3 :0. INa。将本实施例所得的荧光粉(Naa6KacilNaa49)a 995Pracici5NbO3 :0. INa进行检测，得到荧光粉样品的XRD图谱和荧光粉样品的激发及发射光图谱。从XRD图谱可知本实施例的荧光粉(Naa AicilNaa^a99PrXNbO3 :0. INa为单一纯的铌酸钾钠斜方结构，并且XRD图谱中显示无其它杂相，说明掺杂的稀土元素很好的进入到基质晶格中。从荧光粉样品的激发光图谱可以看出，本实施例中的稀土元素镨掺杂铌酸钾钠获得的蓝光激发发射红绿光的荧光粉，其激发主波长在430nm-500nm的蓝光波段，激发主峰在450nm，和目前已成熟的InGaN蓝色LED芯片的发射主峰G50_470nm)充分匹配。从荧光粉样品的发射光图谱可以看出，各荧光粉样品发射波峰的波长分别在520-565nm和 580-670nm两个波段，这两个波段分别属于绿光波段和红光波段，且520-565nm波段的发射峰主峰在530nm，580-670nm波段的发射主峰位于617nm和650nm。发光强度在镨的摩尔质量为0.5% (即χ = 0.005)时，发光强度最大。实施例4制备(Naa55Kc^5Naa25)a995Pracici5NbO3 0. 05Li 荧光材料。选取原料Na2C03、K2C03、Pr60n、Nb205 和 Li2CO3,按照(Na。. 55K0.25Na0.25)。. 995Pr0.005Nb03 0. 05Li中相应元素的化学计量配比分别称取所选原料，将称取的相应原料混合后，放入球磨罐中加入无水乙醇及氧化锆球在球磨机上球磨M小时后，用无水乙醇出料烘干得到球磨粉料，其中，无水乙醇与原料混合物的质量比为3 1，氧化锆球与原料混合物的质量比为1.5 1。将球磨粉料置于氧化铝坩埚中预烧，预烧温度为820°C，升温速率为3°C/min， 保温5小时自然冷却后得到预烧粉料，将预烧粉料研碎后加入无水乙醇及氧化锆球再球磨 24小时出料烘干后，在1120°C温度范围内烧结，其中升温速率为3°C /min，保温12小时， 自然冷却后研磨分别得到蓝光激发发射红绿光的荧光材料(Naa 55K0.25Na0.25) 0.995Pr0.005Nb03 0.05Li。将本实施例所得的荧光粉(Naa55Ka25Naa25)a 995Pracitl5NbO3 0. 05Li进行检测，得到荧光粉样品的XRD图谱和荧光粉样品的激发及发射光图谱。从XRD 图谱可知本实施例的荧光粉(Naa55Ka25Naa25)a 995Pratltl5NbO3 0. 05Li 为单一纯的铌酸钾钠斜方结构，并且XRD图谱中显示无其它杂相，说明掺杂的稀土元素很好的进入到基质晶格中。从荧光粉样品的激发光图谱可以看出，本实施例中的稀土元素镨掺杂铌酸钾钠获得的蓝光激发发射红绿光的荧光粉，其激发主波长在430nm-500nm的蓝光波段，激发主峰在450nm，和目前已成熟的InGaN蓝色LED芯片的发射主峰G50_470nm)充分匹配。从荧光粉样品的发射光图谱可以看出，各荧光粉样品发射波峰的波长分别在520-565nm和 580-670nm两个波段，这两个波段分别属于绿光波段和红光波段，且520-565nm波段的发射峰主峰在530nm，580-670nm波段的发射主峰位于617nm和650nm。发光强度在镨的摩尔质量为0.5% (即χ = 0.005)时，发光强度最大。实施例5制备(Naa55Kc^5Naa25)a995Pracici5NbO3 0. 05T1 荧光材料。选取原料Na2CO3^ K2C03、Pr6O11, Nb2O5 和 T10,按照(Na0.55K0.25Na0.25) 0.995Pr0.005Nb03 0. 05T1中相应元素的化学计量配比分别称取所选原料，将称取的相应原料混合后，放入球磨罐中加入无水乙醇及氧化锆球在球磨机上球磨M小时后，用无水乙醇出料烘干得到球磨粉料，其中，无水乙醇与原料混合物的质量比为3 1，氧化锆球与原料混合物的质量比为1.5 1。将球磨粉料置于氧化铝坩埚中预烧，预烧温度为880°C，升温速率为3°C/min， 保温4小时自然冷却后得到预烧粉料，将预烧粉料研碎后加入无水乙醇及氧化锆球再球磨M小时出料烘干后，在1150°C温度范围内烧结，其中升温速率为3°C /min，保温8小时， 自然冷却后研磨分别得到蓝光激发发射红绿光的荧光材料(Naa 55K0.25Na0.25) 0.995Pr0.005Nb03 0.05T1。将本实施例所得的荧光粉(Naa55Kc^5Naa25)a 995Pracici5NbO3 :0. 05T1进行检测，得到荧光粉样品的XRD图谱和荧光粉样品的激发及发射光图谱。从XRD 图谱可知本实施例的荧光粉(Naa55Ka25Naa25)a 995Pratltl5NbO3 0. 05T1 为单一纯的铌酸钾钠斜方结构，并且XRD图谱中显示无其它杂相，说明掺杂的稀土元素很好的进入到基质晶格中。从荧光粉样品的激发光图谱可以看出，本实施例中的稀土元素镨掺杂铌酸钾钠获得的蓝光激发发射红绿光的荧光粉，其激发主波长在430nm-500nm的蓝光波段，激发主峰在450nm，和目前已成熟的hGaN蓝色LED芯片的发射主峰G50_470nm)充分匹配。从荧光粉样品的发射光图谱可以看出，各荧光粉样品发射波峰的波长分别在520-565nm和 580-670nm两个波段，这两个波段分别属于绿光波段和红光波段，且520-565nm波段的发射峰主峰在530nm，580-670nm波段的发射主峰位于617nm和650nm。发光强度在镨的摩尔质量为0.5% (即χ = 0.005)时，发光强度最大。实施例6制备(Naa55Kc^5Naa25)a995Pracici5NbO3 0. 05Ag 荧光材料。选取原料Na2C03、K2C03、Pr60n、Nb205 和 Ag 粉，按照(Naa55Kc^5Naa25)a 995Pracici5NbO3 0. 05Ag中相应元素的化学计量配比分别称取所选原料，将称取的相应原料混合后，放入球磨罐中加入无水乙醇及氧化锆球在球磨机上球磨M小时后，用无水乙醇出料烘干得到球磨粉料，其中，无水乙醇与原料混合物的质量比为3 1，氧化锆球与原料混合物的质量比为1.5 1。将球磨粉料置于氧化铝坩埚中预烧，预烧温度为880°C，升温速率为3°C/min， 保温4小时自然冷却后得到预烧粉料，将预烧粉料研碎后加入无水乙醇及氧化锆球再球磨M小时出料烘干后，在1150°C温度范围内烧结，其中升温速率为3°C /min，保温8小时， 自然冷却后研磨分别得到蓝光激发发射红绿光的荧光材料(Naa 55K0.25Na0.25) 0.995Pr0.005Nb03 0.05Ago将本实施例所得的荧光粉(Naa55Ka25Naa25)a 995Pracitl5NbO3 0. 05Ag进行检测，得到荧光粉样品的XRD图谱和荧光粉样品的激发及发射光图谱。从XRD 图谱可知本实施例的荧光粉(Naa55Ka25Naa25)a 995Pratltl5NbO3 0. 05Ag 为单一纯的铌酸钾钠斜方结构，并且XRD图谱中显示无其它杂相，说明掺杂的稀土元素很好的进入到基质晶格中。从荧光粉样品的激发光图谱可以看出，本实施例中的稀土元素镨掺杂铌酸钾钠获得的蓝光激发发射红绿光的荧光粉，其激发主波长在430nm-500nm的蓝光波段，激发主峰在450nm，和目前已成熟的InGaN蓝色LED芯片的发射主峰G50_470nm)充分匹配。从荧光粉样品的发射光图谱可以看出，各荧光粉样品发射波峰的波长分别在520-565nm和 580-670nm两个波段，这两个波段分别属于绿光波段和红光波段，且520-565nm波段的发射峰主峰在530nm，580-670nm波段的发射主峰位于617nm和650nm。发光强度在镨的摩尔质量为0.5% (即χ = 0.005)时，发光强度最大。实施例7制备(Na0.3K0.55Li0.2)0.995Pr0.005Nb03 : 0 . 0 2 5K 荧光材料。选取原料Na2CO3、K2CO3、Pr6O11、Nb2O5 和 Li2CO3,按照(Na0.3K0.55Li0.2) 0.995Pr0.005NbO 3 :0. 025K中相应元素的化学计量配比分别称取所选原料，将称取的相应原料混合后，放入球磨罐中加入无水乙醇及氧化锆球在球磨机上球磨M小时后，用无水乙醇出料烘干得到球磨粉料，其中，无水乙醇与原料混合物的质量比为3 1，氧化锆球与原料混合物的质量比为1.5 1。将球磨粉料置于氧化铝坩埚中预烧，预烧温度为750°C，升温速率为；TC/ min,保温4小时自然冷却后得到预烧粉料，将预烧粉料研碎后加入无水乙醇及氧化锆球再球磨M小时出料烘干后，在1000°C温度范围内烧结，其中升温速率为3°C /min，保温8小时，自然冷却后研磨分别得到蓝光激发发射红绿光的荧光材料(Naa 3K0.55Li0.2) ο. 995Pr0.005NbO 3 :0. 025Κο将本实施例所得的荧光粉(Naa3Ka55Lia2)a 995Pracitl5NbO3 :0. 02 进行检测，得到荧光粉样品的XRD图谱和荧光粉样品的激发及发射光图谱。从XRD 图谱可知本实施例的荧光粉(Naa3Ka55Lia2)a 995Pratltl5NbO3 0. 025K 为单一纯的铌酸钾钠斜方结构，并且XRD图谱中显示无其它杂相，说明掺杂的稀土元素很好的进入到基质晶格中。从荧光粉样品的激发光图谱可以看出，本实施例中的稀土元素镨掺杂铌酸钾钠获得的蓝光激发发射红绿光的荧光粉，其激发主波长在430nm-500nm的蓝光波段，激发主峰在450nm，和目前已成熟的InGaN蓝色LED芯片的发射主峰G50_470nm)充分匹配。从荧光粉样品的发射光图谱可以看出，各荧光粉样品发射波峰的波长分别在520-565nm和 580-670nm两个波段，这两个波段分别属于绿光波段和红光波段，且520-565nm波段的发射峰主峰在530nm，580-670nm波段的发射主峰位于617nm和650nm。发光强度在镨的摩尔质量为0.5% (即χ = 0.005)时，发光强度最大。
权利要求
1.一种蓝光激发发射红绿光的荧光材料，其化学表达通式为(Naa5MKa5VghI^xNbO3 Φ C或者(Na。. 5_yK。. 5+sAy) ^xPrxNbO3 : Φ C，其中，A选自碱金属元素Li、Na和K中的一种或多种，C选自Li、Na、K、Tl和Ag中的一种或多种；χ的取值范围为0. 001彡χ彡0. 01，y的取值范围为0彡y < 0. 5，δ的取值范围为0彡δ彡0. 1，φ值的取值范围为0彡Φ彡0. 1。
2.如权利要求1所述的蓝光激发发射红绿光的荧光材料，其特征在于，当y= 0，δ = 0，Φ =0时，所述蓝光激发发射红绿光的荧光材料的化学通式为(^fea5Ka5UrxNbCV
3.如权利要求1所述的蓝光激发发射红绿光的荧光材料，其特征在于，所述y的取值范围为 y < 0. 49。
4.如权利要求1-3任一所述的蓝光激发发射红绿光的荧光材料，其特征在于，所述蓝光激发发射红绿光的荧光材料的激发主波长在430nm-500nm的蓝光波段，激发主峰在 450nm，发射波峰波长在520_565nm和580_670nm两个波段，且520_565nm波段的发射峰主峰在530nm，580-670nm波段的发射主峰位于617nm和650nm。
5.如权利要求1-4任一所述的蓝光激发发射红绿光的荧光材料的制备方法，包括如下步骤(1)按照蓝光激发发射红绿光的荧光材料的化学表达通式(Naa5MKa5VghI^xNbO3: Φ C或者(Naa 5_yKQ. 5+5Ay) ^xPrxNbO3 : Φ C中的Na、K、A、Pr、Nb和C元素的化学计量比称取如下原料Na2C03、K2CO3> A2CO3> Pr6O11, Nb2O5和C元素的单质、氧化物或碳酸盐；(2)将称取的原料混合后，加入无水乙醇或去离子水研磨或球磨，出料烘干得到粉料；(3)将步骤( 所得的粉料预烧得到预烧粉料；(4)将预烧粉料研磨或球磨后进行烧结，烧结后研磨或球磨得到所述蓝光激发发射红绿光的荧光材料。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述预烧温度为750°C 900°C，预烧保温时间为1 6小时。
7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述烧结的温度为 1000°C 1200°C，保温时间为2 12小时。
8.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述研磨时，原料混合物与无水乙醇或去离子水的质量比为1 (1 3)；所述球磨时，原料混合物与氧化锆球的质量比为1 (1 1.5)。
9.如权利要求1-4任一所述的蓝光激发发射红绿光的荧光材料在白光LED、光电集成、 微机电和光电传感领域中的应用。
全文摘要
本发明涉及一种蓝光激发发射红绿光的荧光材料及其制备，属于发光材料技术领域。本发明的蓝光激发发射红绿光的荧光材料，其化学通式为(Na0.5+δK0.5-yAy)1-xPrxNbO3fC或者(Na0.5-yK0.5+δAy)1-xPrxNbO3φC，A选自Li、Na和K中一种或多种，C选自Li、Na、K、Tl和Ag中一种或多种；且0.001≤x≤0.01，0≤y＜0.5，0≤δ≤0.1，0≤φ≤0.1。本发明的荧光材料，在本身具有压电、铁电和介电性能的同时，还具有蓝光激发的光致发光特性，属于光电多功能材料，可应用于白光LED领域，还有望在光电集成、微机电、光电传感等领域中得到广泛的应用。
文档编号B81B7/02GK102268256SQ20111015310
公开日2011年12月7日 申请日期2011年6月9日 优先权日2011年6月9日
发明者唐棉棉, 孙海勤, 张奇伟, 彭登峰, 李艳霞, 王旭升 申请人:同济大学