一种La₂Ti₂O₇:Eu³⁺，Sm³⁺荧光粉及其制备方法

专利名称：一种La₂Ti₂O₇:Eu³⁺，Sm³⁺荧光粉及其制备方法
技术领域：
本发明属于La2Ti207荧光粉及其制备领域，特别涉及La2Ti207:Eu3+，Sm3+荧光粉及 其制备方法。
背景技术：
自从发明了以InGaN为基础的蓝光激发白光发光二极管(White-LEDs)以来，白 光LED在电子器件中的应用得到迅速发展，如手机的背光源等；同时随着半导体芯片技术 的进步和高效荧光粉的开发，白光LED的发光效率已经并将会得到更为显著的提高。白光 LED已经显示了取代传统照明方式的潜力，目前白光LED的发光效率已经超过了白炽灯，正 在接近荧光灯。又由于白光LED的长寿命、节省能源、环境友好的特性，正迅速由个人通讯 设备、液晶显示背光源方面的应用扩展到汽车照明和家庭普通照明领域。自从日本日亚化学公司于1996年首先研制出以黄光系列的钇铝石榴石 (yttriumaluminum garnet, YAG)荧光粉配合蓝光LED得到高效率的白光光源，近年来，科 研人员对钇铝石榴石系列荧光粉的制备、发光性能进行了大量研究。这种荧光粉凭借良好 的稳定性以及与相应LED芯片的良好匹配得到了很广泛的应用，并且商业化。但是这类蓝 光LED芯片搭配黄光荧光粉的设计存在着很大的缺陷，随着使用时间的增加，芯片的老化 问题将导致发出的光蓝移，最终使其与荧光粉所发出的光的混合光源偏蓝，使显色指数大 大降低。随着UV和近UV光有效激发的高效红色荧光粉的研究，逐渐可以解决发光偏冷这 一问题。红色荧光粉方面，庄卫东等在中国稀土学报2004，22 (6) :854报道了一种二价铕激 活碱土过渡金属复合硫化物的红色荧光粉。二价铕激活硫化物(31~，01)3工112+在46011111激 发下发射峰波长为600nm。但是，这种荧光粉稳定性差、容易潮解，须进行包覆处理。可见， 目前荧光粉研究领域中仍然存在许多严峻的问题，比如，光转换效率和热稳定性能优良的 荧光粉，特别是可被近UV光有效激发的高效红色荧光粉极其缺少，而又极其需要。目前作为在紫外激发范围的固态光源是InGaN基的二极管和荧光材料来实现的。 目前最为常用的是InGaN基蓝光LED芯片与蓝色荧光粉BaMgAl1(l017:EU2+和绿色荧光粉 ZnS:Cu+, Al3+以及Y202S:Eu3+的组合，然而，Y202S:Eu3+的化学稳定性比较低，它在400nm激 发时激发强度会突然降低。这样就急需一个稳定性好的荧光粉，并且它既能在紫外范围被 激发，又能提供高的发光强度。La2Ti207:Eu3+作为一种新兴的红色荧光粉，具有很好的热稳定性和化学稳定性，同 时还具有较高的显色指数。但La2Ti207:Eu3+荧光粉的激发范围仍不理想，当芯片老化，激发 范围偏移，就会严重影响LED灯的使用，并且影响和限制了这种材料的广泛应用。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种La2Ti207:Eu3+，Sm3+荧光粉及其制备方法， 制备的Sm掺杂La2Ti207:Eu3+荧光粉在395nm处比La2Ti207:Eu3+荧光粉激发峰的半峰宽增宽25% 65% ；该方法工艺简单，所需生产设备简单，易于实现工业化生产。本发明的一种La2Ti207 Eu3+, Sm3+荧光粉，其中镧、钛、铕和钐的化学计量比为 (0.65 1) 1 (0 0. 3) (0 0. 05)，其中铕、衫摩尔比为10 1 3。本发明的一种La2Ti207:Eu3+，Sm3+荧光粉的制备方法，包括(1)氧化镧La203，氧化钛Ti02，氧化铕Eu203和氧化钐Sm203，按摩尔比为(0. 65 1) 2 (0 0. 3) (0 0.05)于无水乙醇中均勻混合，然后于60-80°C干燥2-5小 时； (2)将上述混合物在空气气氛下进行煅烧，以5 7°C /分钟的速率升温至1300 1500°C，保温1-2小时；(3)将煅烧产物进行粉碎处理，即得La2Ti207:Eu3+，Sm3+荧光粉体。所述步骤(1)中的La203、Ti02、Eu203和 Sm203摩尔比为 0. 888 2 0. 1 0.01008。所述步骤(1)中的La203、Ti02、Eu203 和 Sm203 摩尔比为 0. 87 2 0. 1 0.03004。所述步骤(1)中的La203、Ti02、Eu203和Sm203的总质量与无水乙醇按质量比 1 (20 30)混合。所述步骤(1)中的混合条件为磁力搅拌20 30min和超声混合5 lOmin。所述步骤(3)中的粉碎处理为手工粉碎、气流粉碎或球磨粉碎。在反应温度或相同铕离子浓度的条件下，制备的La2Ti207:Eu3+，Sm3+荧光粉比 La2Ti207:Eu3+荧光粉在395nm处激发峰的半峰宽增宽25% 65% ；其中以Eu3+和Sm3+ 取代La3+,取代量分别为La3+的0 30mol %和0 5mol %。有益效果(1) Sm掺杂La2Ti207:Eu3+荧光粉增加了激发峰的半峰宽；(2)该制备方法工艺简单，所需生产设备简单，易于实现工业化生产。


图1为La2Ti207:Eu3+的荧光光谱图；图2 为 Sm 和 Eu 的摩尔比例为 1 10 时，La2Ti207:Eu3+，Sm3+ 与 La2Ti207:Eu3+ 的荧 光光谱的比较；图3 为 Sm 和 Eu 的摩尔比例为 3 10 时，La2Ti207:Eu3+，Sm3+ 与 La2Ti207:Eu3+ 的荧 光光谱的比较。
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范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人 员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定 的范围。实施例1取氧化镧0. 7331g(0. 00225mol)，氧化钛 0. 3994g (0. 005mol)，氧化铕 0. 088g(0. 00025mol)，加入20ml浓度为99. 8%的无水乙醇，以它为混合介质，通过磁力搅 拌25min和超声混合7min，混合均勻后将原料于80°C烘箱干燥2h。将得到的配料放入氧化铝坩埚中，放入马弗炉中，在空气气氛下升温至i4oo°c，升温速率为rc /分钟，在此温度 下，保温1个半小时；最后，自然冷却至室温。经过手工研磨得到La,8Ti207:EU\2荧光粉。 图1为本实施例制备的Lai.8Ti207:Eu3+a2-光粉的PL光谱，由图中可看出Lai.8Ti207:Eu3+a2 在7Fq — 5L6的激发峰的半峰宽范围为392nm — 403. 4nm。实施例2取氧化镧0. 7249g(0. 00222mol)，氧化钛 0. 3994g (0. 005mol)，氧化铕 0. 088g(0. 00025mol)，氧化衫 0. 0088g(0. 0000252mol)，加入 24ml 浓度为 99. 8% 的无水乙 醇，以它为介质，通过磁力搅拌30min和超声混合5min，混合均勻后将原料于70°C烘箱干燥 4h。将得到的配料放入氧化铝坩埚中，将其放入马弗炉中，升温至1300°C，升温速率为5°C / 分钟，在此温度下，保温2小时；最后在此环境下，自然冷却至室温。经过手工研磨粉碎，得 到 Lai. 78Ti207:Eu3+0. 2,Sm3+0. 02 荧光粉。图 2 为本实施例制备的 Lai. 78Ti207:Eu3+0. 2， Sm3+0. 02荧光粉的PL光谱，由图中可看出Lai. 8Ti207:Eu3+0. 2在7F0 — 5L6的激发峰的 半峰宽范围为392nm — 403. 4nm,现掺杂Sm和Eu的摩尔比例为1 10时的Sm离子后激 发峰的半峰宽的范围变为:392nm- 406. 8nm，增加了 29. 8% ；实施例3取氧化镧0. 7086g(0. 002175mol)，氧化钛 0. 3994g (0. 005mol)，氧化铕 0. 088g(0. 00025mol)，氧化衫 0. 0262g(0. 0000751mol)，加入 15ml 浓度为 99. 8% 的无水乙 醇，以它为介质，通过磁力搅拌20min和超声混合lOmin，混合均勻后将原料于60°C烘箱干 燥5h。将得到的配料放入氧化铝坩埚中，将其放入马弗炉中，升温至1500°C，升温速率为 7°C/分钟，在此温度下，保温1个小时；最后在此环境下，自然冷却至室温。经过手工研 磨粉碎，得到Lai.74Ti207:Eu\2，Sm3+0.06荧光粉。图3为本实施例制备的La,74Ti207:Eu3+a2， Sm3+0.06荧光粉的PL光谱，由图中可看出Lai.8Ti207:EU\2在7FQ — 5L6的激发峰的半峰宽为 392nm — 403. 4nm,现掺杂Sm和Eu的摩尔比例为3 10时的Sm离子后激发峰的半峰宽变 为:390nm— 410nm，增加了 57. 9%
权利要求
一种La2Ti2O7:Eu3+，Sm3+荧光粉，其中镧、钛、铕和钐的化学计量比为(0.65～1)∶1∶(0～0.3)∶(0～0.05)，其中铕、钐摩尔比为10∶1～3。
2.—种La2Ti2O7:Eu3+，Sm3+荧光粉的制备方法，包括(1)氧化镧La2O3，氧化钛TiO2,氧化铕Eu2O3和氧化钐Sm2O3，按摩尔比为(0.65 1) 2 (0 0. 3) (0 0.05)于无水乙醇中均勻混合，然后于60-80°C干燥2-5小 时；(2)将上述混合物在空气气氛下进行煅烧，以5 7°C/分钟的速率升温至1300 1500°C，保温1-2小时；(3)将煅烧产物进行粉碎处理，即得La2Ti2O7:Eu3+，Sm3+荧光粉体。
3.根据权利要求2所述的一种La2Ti2O7:Eu3+，Sm3+荧光粉的制备方法，其特征在于所 述步骤(1)中的 La203、Ti02、Eu2O3 和 Sm2O3 摩尔比为 0.888 2 0. 1 0.01008。
4.根据权利要求2所述的一种La2Ti2O7:Eu3+，Sm3+荧光粉的制备方法，其特征在于所 述步骤(1)中的 La203、Ti02、Eu203 和 Sm2O3 摩尔比为 0.87 2 0. 1 0.03004。
5.根据权利要求2所述的一种La2Ti2O7:Eu3+，Sm3+荧光粉的制备方法，其特征在于所 述步骤(1)中的La2O3、TiO2、Eu2O3和Sm2O3的总质量与无水乙醇按质量比1 (20 30)混口 O
6.根据权利要求2所述的一种La2Ti2O7:Eu3+，Sm3+荧光粉的制备方法，其特征在于所 述步骤(1)中的混合条件为磁力搅拌20 30min和超声混合5 lOmin。
7.根据权利要求2所述的一种La2Ti2O7:Eu3+，Sm3+荧光粉的制备方法，其特征在于所 述步骤(3)中的粉碎处理为手工粉碎、气流粉碎或球磨粉碎。
全文摘要
本发明涉及一种La2Ti2O7:Eu3+，Sm3+荧光粉及其制备方法，其中镧、钛、铕和钐的摩尔比为(0.65～1)∶1∶(0～0.3)∶(0～0.05)；其制备过程包括以氧化镧，氧化钛，氧化铕，氧化钐为原料，于无水乙醇中均匀混合，然后于60-80℃干燥2-5小时；将上述混合物在空气氛围下进行煅烧，以5～7℃/分钟的速率升温至1300～1500℃，保温时间为1-2小时；将煅烧产物进行粉碎处理，从而得到白色荧光粉体。制备的La2Ti2O7:Eu3+，Sm3+荧光粉比La2Ti2O7:Eu3+荧光粉在395nm处激发峰的半峰宽增宽25％～65％；该制备方法工艺简单，所需生产设备简单，易于实现工业化生产。
文档编号C09K11/78GK101864305SQ20101020767
公开日2010年10月20日 申请日期2010年6月23日 优先权日2010年6月23日
发明者孙壮, 张青红, 李耀刚, 王宏志 申请人:东华大学