专利名称：一种硼酸钾钡铽化合物、硼酸钾钡铽绿色荧光粉末及制法的制作方法
技术领域：
本发明属于稀土发光材料技术领域，具体涉及一种硼酸钾钡铽化合物、硼酸钾钡 铽绿色荧光粉末及制法。
背景技术：
21世纪，作为环保光源的白光LED是人们关注的焦点，并且具有广阔的市场与潜 在的照明应用前景。据预测，至2015年时，LED的光效可望达到150-2001m/W，其白光LED 的工作电流便可达安培级。由此可见把白光LED开发成家用照明光源，将有望成为现实。目前，实现白光LED主要有三种途径(1)红、绿、蓝三基色LED芯片组合。其中每种颜色都有自己的驱动电路，通过调节 各自驱动电流就可以改变颜色的强度比。其效率高、色温可控、显色性较好，但因三基色光 衰不同，导致色温不稳定，控制电路复杂、成本较高。(2)紫外芯片配合三基色荧光粉(“UV+基色”模式)。把红、绿、蓝三基色荧光粉 分别涂在产生近紫外发射的LED芯片上，荧光粉全部吸收LED芯片的发射而产生红、绿、蓝 光，这三个颜色的谱带复合成白光发射。制备简单，颜色单一，更容易获得较多的显色指数， 但其封装材料易老化，紫外芯片发光效率较低，存在紫外光泄露。(3)蓝色芯片配合黄色荧光粉(“蓝+黄"模式)。把黄色荧光粉涂在蓝色LED芯 片上，荧光粉吸收LED发射的蓝光，产生与蓝光互补的黄光。通过调节荧光粉的厚度，控制 黄、蓝光的强度比，再利用透镜原理将互补的黄光和蓝光混合，当比例恰当时，就能发射白 光。这种途径制备简单、成本低、温度稳定性较好，但是光效较低、发光均勻度不好，因光谱 成分中缺少红光，显色性较差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硼酸钾钡铽化合物。本发明的另一个目的在于提供一种硼酸钾钡铽绿色荧光粉，其化学式为 KBaTb (B3O6)2,晶胞参数分别为 a=7.1773A, c= 17.7970A, Z = 3，空间群为 R fa本发明的再一个目的在于提供一种硼酸钾钡铽绿色荧光粉制备方法。本发明的技术方案如下本发明提供的硼酸钾钡铽化合物，其化学式为KBaTb(B3O6)215本发明提供的硼酸钾钡铽绿色荧光粉，其化学式为KBaTb(B3O6)2,晶胞参数分别为 a=7.1773A, C= 17.7970A, Z = 3，空间群为 R fa本发明提供的硼酸钾钡铽绿色荧光粉制备方法，其步骤如下；1)采用固相合成法，按化学式KBaTb (B3O6)2中各元素的相应比例称取钾源物质、 钡源物质、铽源物质和硼源物质作为原料，将所述原料充分混合均勻，装入坩埚中压实置于 马福炉，以20 100°C /h升温至450°C 600°C，烧结10 48h，降温取出，研磨成粉末；2)将步骤1)中的粉末再次装入坩埚中压实置于马福炉，以50 150°C /h升温至750°C 900°C，烧结72 100h，中间取出研磨2 3次，得到硼酸钾钡铽绿色荧光 粉。本发明方法制备的硼酸钾钡铽绿色荧光粉，其化学式为KBaTb(B3O6)2,晶胞参数分别为 a=7.1773A, C= 17.7970A, Z = 3，空间群为 R f。所述钾源物质为氧化钾、碳酸钾、硝酸钾、草酸钾或氢氧化钾；所述钡源物质为氧 化钡、碳酸钡、硝酸钡、草酸钡或氢氧化钡；所述铽源物质为氧化铽、碳酸铽、硝酸铽、草酸铽 或氢氧化铽；硼源物质为硼酸或氧化硼；以上原料均为市售的分析纯或化学纯。 所述的步骤1)的硼源物质的化学计量比过量3wt 5wt%。所述的步骤1)的升温速率以50°C/h为优选；烧结温度以550°C为优选；烧结时间 以30h为优选。所述的步骤2)的升温速率以100°C /h为优选；烧结温度以850°C为优选；烧结时 间以IOOh为优选。本发明的方法及制备的硼酸钾钡铽绿色荧光粉有以下特点(1)基质本身就是一种很好的荧光粉，在紫外光激发下，具有发光强度大、发光效 率较高等优点，适用于紫外激发发射绿色荧光的LED。(2)制备工艺简单，操作简单，实验条件容易控制，可以使用普通的氧化铝坩埚作 为容器，原料易得，成本较低，便于大量制取；本荧光粉的合成温度较低，能耗更少。该荧光 粉主要用于紫外光LED晶片制造白光LED。
图1为本发明的硼酸钾钡铽绿色荧光粉粉末X射线衍射图谱。图2为本发明的硼酸钾钡铽绿色荧光粉在监测波长为550nm时的激发谱，其激发 谱为一在238nm附近的宽带。图3为本发明的硼酸钾钡铽绿色荧光粉在激发波长为238nm时的发射谱，其最大 发射波长分别位于542nm和550nm附近。
具体实施例方式下面结合实施例及附图进一步描述本发明，但不局限于所述实施例。实施例1按化学式KBaTb(B3O6)2中各元素的相应比例称取0. 69 Ig的 K2CO3O. 691g(0. 005mol) ； 1. 973g 的 BaCO3 (0. OlOmol) ； 1. 869g 的 Tb4O7 (0. 0025mol) ；3. 821g 的H3B03(0 . 06 1 8mol)；研磨混合均勻后装入氧化铝陶瓷坩埚，再将氧化铝陶瓷坩埚置入马 福炉中，以50°C /h的升温速率升温至550°C，烧结30h，随炉冷却到室温，取出研磨成粉末； 重新以100°C /h升温至850°C，烧结100h，中间取出研磨3次，便得到本实施例的硼酸钾钡 铽绿色荧光粉产物；该产品的粉末X射线衍射图谱如图1，在数据库中未发现该衍射图谱， 表明KBaTb(B3O6)2是一种新化合物；图2为硼酸钾钡铽绿色荧光粉在监测波长为550nm时 的激发光谱，主激发峰在238nm附近；图3为硼酸钾钡铽绿色荧光粉在激发波长为238nm时 的发射光谱，最大发射波长分别位于542nm和550nm附近。实施例2按化学式KBaTb (B3O6) 2中各元素的相应比例称取1. 01 Ig的KNO3 (0. OlOmol)；2.613g&Ba(N03)2(0.010mol) ； 1. 869g 的 Tb4O7 (0. 0025mol) ；3. 893g 的 H3BO3 (0. 0630mol)； 研磨混合均勻后装入氧化铝陶瓷坩埚，再将氧化铝陶瓷坩埚置入马福炉中，以20°C /h的升 温速率升温至450°C，烧结10h，随炉冷却到室温，取出研磨成粉末；重新以50°C /h升温至 750°C，烧结72h，中间取出研磨2次，便得到本实施例的硼酸钾钡铽绿色荧光粉产物；其粉 末X射线衍射图谱、发光性能与实施例1相似。实施例3按化学式KBa Tb (B3O6) 2中各元素的相应比例称取1. 01 Ig的KNO3 (0. OlOmol)； 1. 973g 的 BaCO3 (0. OlOmol) ； 1. 869g 的 Tb4O7 (0. 0025mol) ；3. 821g 的 H3BO3 (0. 0618mol)；研 磨混合均勻后装入氧化铝陶瓷坩埚，再将氧化铝陶瓷坩埚置入马福炉中，以100°C /h的升 温速率升温至600°C，烧结48h，随炉冷却到室温，取出研磨成粉末。重新以150°C /h缓慢升 温至900°C，烧结120h，中间取出研磨2次，便得到本实施例的硼酸钾钡铽绿色荧光粉产物； 其粉末X射线衍射图谱、发光性能与实施例1相似。实施例4按化学式KBaTb (B3O6) 2中各元素的相应比例称取1. 01 Ig的KNO3 (0. OlOmol)；
1.973g 的 BaCO3(0. OlOmol) ；1. 869g 的 Tb4O7(0. 0025mol) ；2. 151g 的 B2O3(0. 0618mol)；研 磨混合均勻后装入氧化铝陶瓷坩埚，再将氧化铝陶瓷坩埚置入马福炉中，以40°C /h的升 温速率升温至580°C，烧结20h，随炉冷却到室温，取出研磨成粉末；重新以80°C /h升温至 780°C，烧结90h，中间取出研磨2次，便得到本实施例的硼酸钾钡铽绿色荧光粉产物；其粉 末X射线衍射图谱、发光性能与实施例1相似。实施例5按化学式KBaTb (B3O6) 2中各元素的相应比例称取1. 01 Ig的KNO3 (0. OlOmol)；
2.254g BaC2O4 (0. OlOmol) ；1. 869g 的 Tb4O7(0. 0025mol) ；2. 151g 的 B2O3 (0. 0618mol)；研磨 混合均勻后装入氧化铝陶瓷坩埚，再将氧化铝陶瓷坩埚置入马福炉中，以80°C /h的升温 速率升温至500°C，烧结36h，随炉冷却到室温，取出研磨成粉末；重新以120°C /h升温至 880°C，烧结100h，中间取出研磨2次，便得到本实施例的硼酸钾钡铽绿色荧光粉产物；其粉 末X射线衍射图谱、发光性能与实施例1相似。实施例6根据化学式KBaTb (B3O6) 2 按比例称取 0. 831g 的 K2C2O4 (0. 005mol) ；2. 254g 的 BaC2O4(0. OlOmol) ； 1. 869g 的 Tb4O7(0. 0025mol) ；2. 151g 的 B2O3(0. 0618mol)；研磨混合均 勻后装入氧化铝陶瓷坩埚，再将氧化铝陶瓷坩埚置入马福炉中，以80°C /h的升温速率缓慢 升温至550°C，烧结24h，随炉冷却到室温，取出研磨成粉末；重新以100°C /h缓慢升温至 800°C，烧结100h，中间取出研磨2次，便得到本实施例的硼酸钾钡铽绿色荧光粉产物；其粉 末X射线衍射图谱、发光性能与实施例1相似。
权利要求
1.一种硼酸钾钡铽化合物，其化学式为KBaTb (B3O6) 2。
2.一种硼酸钾钡铽绿色荧光粉，其化学式为KBaTb(B3O6)2,晶胞参数分别为 a=7.1773A, C= 17.7970A, Z = 3，空间群为 Rj
3.—种权利要去2所述的硼酸钾钡铽绿色荧光粉制备方法，其步骤如下；1)采用固相合成法，按化学式KBaTb(B3O6)2中各元素的相应比例称取钾源物质、钡源 物质、铽源物质和硼源物质作为原料，将所述原料充分混合均勻，装入坩埚中压实置于马福 炉，以20 100°C /h升温至450°C 600°C，烧结10 48h，降温取出，研磨成粉末；2)将步骤1)中的粉末再次装入坩埚中压实置于马福炉，以50 150°C/h升温至 750°C 900°C，烧结72 100h，中间取出研磨2 3次，得到硼酸钾钡铽绿色荧光粉。 本发明方法制备的硼酸钾钡铽绿色荧光粉，其化学式为KBaTb (B3O6)2，晶胞参数分别为 a=7.1773A, c= 17.7970A, Z = 3，空间群为 R fa
4.按权利要求3所述的硼酸钾钡铽绿色荧光粉制备方法，其特征在于，所述的钾源物 质为氧化钾、碳酸钾、硝酸钾、草酸钾或氢氧化钾；所述的钡源物质为氧化钡、碳酸钡、硝酸 钡、草酸钡或氢氧化钡；所述的铽源物质为氧化铽、碳酸铽、硝酸铽、草酸铽或氢氧化铽；所 述的硼源物质为硼酸或氧化硼；以上原料均为市售的分析纯或化学纯。
5.按权利要求3所述的硼酸钾钡铽绿色荧光粉制备方法，其特征在于，所述的步骤1) 的硼源物质的化学计量比过量3wt 5wt%。
6.按权利要求3所述的硼酸钾钡铽绿色荧光粉制备方法，其特征在于，所述的步骤1) 的升温速率为50°C /h ；烧结温度为550°C ；烧结时间为30h。
7.按权利要求3所述的硼酸钾钡铽绿色荧光粉制备方法，其特征在于，所述的步骤1) 的升温速率为100°c /h ；烧结温度为850°C ；烧结时间为100h。
全文摘要
一种KBaTb(B3O6)2化合物和绿色荧光粉，该荧光粉晶胞参数为c＝17.7970Z＝3，空间群为R制备步骤如下按KBaTb(B3O6)2各元素相应比例称取钾源、钡源、铽源和硼源物质作原料，混合均匀后装入坩埚中压实置马福炉中，以20～100℃/h升至450℃～600℃，烧结10～48h，降温取出，研磨成粉末；将粉末再装入坩埚中压实置马福炉中，以50～150℃/h升至750℃～900℃，烧结72～100h，中间取出研磨2～3次得硼酸钾钡铽绿色荧光粉品；其合成温度低，产品性质稳定，发光强度大效率高，为具良好发光特性的光转换材料，可用于制造白光LED。
文档编号C07F5/02GK102127103SQ20101056819
公开日2011年7月20日 申请日期2010年11月26日 优先权日2010年11月26日
发明者傅佩珍, 吴以成, 姚吉勇, 张国春, 张建秀, 赵三根 申请人:中国科学院理化技术研究所