专利名称：一种铈离子掺杂硅酸盐蓝色荧光粉及其制备方法
技术领域：
本发明涉及发光材料，特别涉及一种铈离子掺杂硅酸盐蓝色荧光粉及其制备方法。
背景技术：
白光LED (White Light Emitting Diodes,WLEDMtS—种新型的固体光源，以其节能、绿色环保、寿命长且体积小等诸多优点，在照明和显示领域有着巨大的应用前景。目前，利用LED技术实现白光的方式有3种:(I)蓝光芯片激发黄色荧光粉发出的黄光与剩余的蓝光复合成白光；(2)利用近紫外LED芯片激发红、绿、蓝三基色荧光粉并有机结合组成白光；(3)通过红光芯片、绿光芯片和蓝光芯片一起组装实现白光。目前，第一种形式是合成白光的主流形式，但基于蓝光LED的光转换材料的吸收峰要求在420 470nm，能满足这一要求的荧光材料非常少。由于黄色荧光粉缺少红光成分，显色指数低，而且器件的发光颜色随驱动电压和荧光粉涂层厚度的变化而变化，色彩还原性差。为解决上述问题，采用近紫外光InGaN管芯激发三基色荧光粉实现白光LED是一种较好的替代方案。这种方式得到的白光LED，它芯片的激发能量比蓝光芯片的更高，因此可提高荧光粉激发效率。由于近紫外光对肉眼不可见，这类白光LED的颜色只由荧光粉决定。三基色荧光粉白光LED与InGaN蓝光LED芯片黄色YAG荧光粉转换型相比，色度和光度方面的稳定性更好，其荧光粉的发射光谱更宽、更接近自然白光的光谱，显色指数高，色坐标受到影响较小。目前，近紫外LED蓝色荧光粉主要是BaMgAl 10017 = Eu2+(BAM)，但是BAM在400nm处的吸收很弱，不能很好地与InGaN芯片匹配，而且合成温度较高，在1300°C的合成温度下荧光粉易结块，因此有必要开发一种新型的近紫外光激发的蓝色荧光粉来替代目前商用的BAM。Ce3+是一种重要的激活剂，具有4fl5d0电子组态，其4fl电子可以激发到能量较低的5d态.可以在很宽的光谱范围内实现发光。相对于其它基质的突光粉，娃酸盐体系突光粉具有原料价廉易得，化学稳定性和热稳定性较高，光转化率高，结晶性能及透光性能优异，具有宽谱激发带，发射光谱连续可调等一系列优点。因此，稀土离子激活的硅酸盐基荧光粉被视为一种很有前途的发光材料。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铈离子掺杂硅酸盐蓝色荧光粉及其制备方法，荧光粉发射光谱更宽、更接近自然白光的光谱，色度和光度稳定性更好，成本低廉，制备工艺简单，结晶性能好。为实现上述目的本发明采用以下技术方案:一种铈离子掺杂硅酸盐蓝色荧光粉，化学式为Sr2_xMgSi207:xCe3+,其中x为
0.0001 彡 X 彡 0.3。一种铈离子掺杂硅酸盐蓝色荧光粉的制备方法，包括以下步骤:
I)按照 Sr2_xMgSi207:xCe3+,其中 x 为 0.0001 ^ x ^ 0.3 中各元素的化学计量比，称量含Sr的化合物，含Mg的化合物，含Si的化合物，含Ce的化合物，混合后研磨30 60min ；2)将研磨后的混合粉料干燥后继续研磨成粉状；3)将经步骤2)研磨后的混合粉料置于坩埚中，在还原气氛中高温焙烧2 48h，焙烧温度为1100~l300℃ ；4)将煅烧后的粉体破碎研磨，分级，获得铈离子掺杂硅酸盐蓝色荧光粉。步骤I)将含Sr的化合物，含Mg的化合物，含Si的化合物，含Ce的化合物和硼酸置于玛瑙研钵中，加入酒精混合后研磨30~60min，所述硼酸与含Sr的化合物的摩尔比为0.01 0.1:1。所述含Sr的化合物，含Mg的化合物，含Si的化合物，含Ce的化合物和硼酸均为
分析纯。所述含Sr的化合物为碳酸锶SrCO3或硝酸锶Sr (NO3) 2或二者的混合物，含Mg的化合物为氧化镁MgO或氢氧化镁Mg (OH) 2或二者的混合物，含Si的化合物为二氧化硅SiO2或硅酸钠Na2SiO3或二者的混合物，含Ce的化合物为氧化铈CeO2或硝酸铈Ce (NO3) 3或二者的混合物。所述的还原气氛由活性炭或氢气与氮气的混合气体提供。本发明具有以下有益效果:I)本发明制备的Sr2_xMgSi207:xCe3+蓝色荧光粉晶体发育良好，在紫外/近紫外光(320 410nm)的激发下发射很强的蓝光,其发射峰位于380 480nm发射光谱更宽,突光光谱半高宽为45 75nm，能较好地满足白光LED的封装要求，色度和光度稳定性更好。2)本发明制备的Sr2_xMgSi207:xCe3+蓝色荧光粉原料廉价易得，制备方法简单易行，可实现工业化生产。
图1本发明制备的Sr2_xMgSi207:XCe3+蓝色荧光粉的XRD图。图2本发明制备的Sr2_xMgSi207:xCe3+蓝色荧光粉的发射光谱图。
具体实施例方式以下结合具体实施实例对本发明作进一步说明:实施例1:按照Sr1^999MgSi2O7:0.0OOlCe3+中各元素的化学计量比，精确称量分析纯的SrC03、MgO、SiO2, CeO2和H3BO3置于玛瑙研钵中，加少量酒精研磨3(T60min，H3BO3与SrCO3的摩尔比为0.03:1，在60~l20℃温度下烘干后继续研磨lOmin，然后置于坩锅中1100°C保温48h，等待温度降到室温后取出产品破碎，研磨，分级，即可得到要制备的蓝色荧光粉。实施例2:按照Srh99MgSi2O7:0.0lCe3+中各元素的化学计量比，精确称量分析纯的SrC03、MgO、SiO2, CeO2和H3BO3置于玛瑙研钵中，加少量酒精研磨3(T60min，H3BO3与SrCO3的摩尔比为0.01: 1，在60~120℃温度下烘干后继续研磨lOmin，然后置于坩锅中1200°C保温24h，等待温度降到室温后取出产品破碎，研磨，分级，即可得到要制备的蓝色荧光粉。
实施例3:按照Srh97MgSi2O7:0.03Ce3+中各元素的化学计量比，精确称量分析纯的SrC03、MgO、SiO2, CeO2和H3BO3置于玛瑙研钵中，加少量酒精研磨3(T60min，H3BO3与SrCO3的摩尔比为0.05:1，在6(Tl20°C温度下烘干后继续研磨lOmin，然后置于坩锅中1250°C保温12h，等待温度降到室温后取出产品破碎，研磨，分级，即可得到要制备的蓝色荧光粉。实施例4:按照Sr1^999MgSi2O7:0.0OOlCe3+中各元素的化学计量比，精确称量分析纯的SrC03、MgO、SiO2, CeO2和H3BO3置于玛瑙研钵中，加少量酒精研磨3(T60min，H3BO3与SrCO3的摩尔比为0.08:1，在6(Tl20°C温度下烘干后继续研磨lOmin，然后置于坩锅中1250°C保温30h，等待温度降到室温后取出产品破碎，研磨，分级，即可得到要制备的蓝色荧光粉。实施例5:按照Srh7MgSi2O7:0.3Ce3+中各 元素的化学计量比，精确称量分析纯的SrC03、Mg0、SiO2, CeO2和H3BO3置于玛瑙研钵中，加少量酒精研磨3(T60min，H3BO3与SrCO3的摩尔比为
0.1:1,在6(T12(TC温度下烘干后继续研磨lOmin，然后置于坩锅中1300°C保温10h，等待温度降到室温后取出产品破碎，研磨，分级，即可得到要制备的蓝色荧光粉。实施例6:按照Srh7MgSi2O7:0.2Ce3+中各元素的化学计量比，精确称量分析纯的Sr (NO3) 2、Mg (OH) 2、Na2SiO3^ Ce (NO3)3 和 H3BO3 置于玛瑙研钵中，加少量酒精研磨 3(T60min，H3BO3与Sr(NO3)2的摩尔比为0.1:1，在6(Tl20°C温度下烘干后继续研磨lOmin，然后置于坩锅中1300°C保温2h，等待温度降到室温后取出产品破碎，研磨，分级，即可得到要制备的蓝色荧光粉。实施例7:按照Srh7MgSi2O7:0.02Ce3+中各元素的化学计量比，精确称量分析纯的Sr(NO3)2和SrCO3的混合物、Mg(OH)2和MgO的混合物、Na2SiO3和SiO2的混合物、Ce (NO3) 3和CeO2的混合物，与H3BO3置于玛瑙研钵中，加少量酒精研磨3(T60min，H3BO3与Sr (NO3) 2和SrCO3混合物的摩尔比为0.1:1，在6(Tl20°C温度下烘干后继续研磨lOmin，然后置于坩锅中1200°C保温2h，等待温度降到室温后取出产品破碎，研磨，分级，即可得到要制备的蓝色荧光粉。参考图1和图2，由图1可看出本发明制备的Sr2_xMgSi207:xCe3+蓝色荧光粉结晶性能好，相纯度高。由图2可看出本发明制备的Sr2_xMgSi207:XCe3+蓝色荧光粉其发射峰位于38(T480nm发射光谱更宽，能较好地满足白光LED的封装要求。
权利要求
1.一种铈离子掺杂硅酸盐蓝色荧光粉，其特征在于；化学式为Sr2_xMgSi207:XCe3+，其中X 为 0.0OOl ≤ X ≤ 0.3。
2.一种铈离子掺杂硅酸盐蓝色荧光粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: 1)按照Sr2^xMgSi2O7:xCe3+,其中x为0.0001≤x≤0.3中各元素的化学计量比，称量含Sr的化合物，含Mg的化合物，含Si的化合物，含Ce的化合物，混合后研磨3(T60min ； 2)将研磨后的混合粉料干燥后继续研磨成粉状； 3)将经步骤2)研磨后的混合粉料置于坩埚中，在还原气氛中高温焙烧2 48h，焙烧温度为 110(Tl300°C ； 4)将煅烧后的粉体破碎研磨，分级，获得铈离子掺杂硅酸盐蓝色荧光粉。
3.根据权利要求2所述的一种铈离子掺杂硅酸盐蓝色荧光粉的制备方法，其特征在于:步骤I)将含Sr的化合物，含Mg的化合物，含Si的化合物，含Ce的化合物和硼酸置于玛瑙研钵中，加入酒精混合后研磨3(T60min，所述硼酸与含Sr的化合物的摩尔比为0.01 0.1: I。
4.根据权利要求3所述的一种铈离子掺杂硅酸盐蓝色荧光粉的制备方法，其特征在于:所述含Sr的化合物，含Mg的化合物，含Si的化合物，含Ce的化合物和硼酸均为分析纯。
5.根据权利要求2所述的一种铈离子掺杂硅酸盐蓝色荧光粉的制备方法，其特征在于:所述含Sr的化合物为碳酸锶SrCO3或硝酸锶Sr (NO3) 2或二者的混合物，含Mg的化合物为氧化镁MgO或氢氧化镁Mg (OH) 2或二者的混合物，含Si的化合物为二氧化硅SiO2或硅酸钠Na2SiO3或二者的混合物，含Ce的化合物为氧化铈CeO2或硝酸铈Ce (NO3) 3或二者的混合物。
6.根据权利要求2所述的一种铈离子掺杂硅酸盐蓝色荧光粉的制备方法，其特征在于:所述的还原气氛由活性炭或氢气与氮气的混合气体提供。
全文摘要
一种铈离子掺杂硅酸盐蓝色荧光粉及其制备方法，其化学式为Sr2-xMgSi2O7xCe3+,其中x为0.0001≤x≤0.3；制备方法包括以下步骤1)称量含Sr的化合物，含Mg的化合物，含Si的化合物，含Ce的化合物，混合后研磨30~60min；2)将研磨后的混合粉料干燥后继续研磨成粉状；3)在还原气氛中高温焙烧2~48h；4)将煅烧后的粉体破碎研磨，分级，获得铈离子掺杂硅酸盐蓝色荧光粉；本发明制备的蓝色荧光粉晶体发育良好，其发射光谱更宽，能较好地满足白光LED的封装要求，色度和光度稳定性更好，原料廉价易得，制备方法简单易行，可实现工业化生产。
文档编号C09K11/59GK103087709SQ20131002796
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月24日 优先权日2013年1月24日
发明者宁青菊, 乔畅君, 李向龙, 高丹鹏, 于成龙, 史永胜 申请人:陕西科技大学