·12CaO白光发光材料及其制备方法
【专利摘要】一种铕铋离子共掺杂的7Al2O3·12CaO白光发光材料及其制备方法，所述7Al2O3·12CaO白光发光材料为铕离子、铋离子共同掺杂的7Al2O3·12CaO，发光中心来自于铕离子和铋离子的特征激发，其中，所述材料中铕摩尔量与Ca摩尔量的比值为x%，铋摩尔量与Ca摩尔量的比值为y%，x和y的取值范围在0.05-5之间。
【专利说明】铕铋离子共掺杂的7AI203 -12CaO白光发光材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光功能材料【技术领域】，具体涉及一种铕铋离子共掺杂的7A1203.12Ca0白光发光材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]在照明市场中，白光LED是近些年发展最迅猛的技术之一。与传统照明方式(白炽钨丝灯泡及荧光节能灯)相比，白光LED具有更长的寿命，更高的发光效率等优点。为了实现LED白光照明，可采用以下方案:1.三基色(红，绿，蓝)芯片组合发光实现白光；2.蓝光芯片(GaN/InGaN)结合黄色荧光粉(适量引入绿色荧光粉和红色荧光粉)，实现白光照明；3.近紫外芯片结合三基色荧光粉实现白光发射。
[0003]上述方案，均需要调和/混合多种荧光粉来实现白光发射，荧光粉混合不均匀造成的发光显色性不均匀，不同荧光粉之间热稳定性不一致等现象，在一定程度上限制了其进一步发展。因此，目前市场迫切需要单一荧光材料体系实现白光发射，使得白光照明的实现途径简单化，降低成本。
【发明内容】
[0004]本发明旨在填补现有单一荧光材料的空白，本发明提供了一种铕铋离子共掺杂的7A1203.12Ca0白光发光材料及其制备方法。
[0005]本发明提供了一种铕-铋离子共掺杂的7A1203.12Ca0白光发光材料，所述7A1203.12Ca0白光发光材料为铕离子、铋离子共同掺杂的7A1203.12Ca0，发光中心来自于铕离子和铋离子的特征激发，其中，所述材料中铕摩尔量与Ca摩尔量的比值为，铋摩尔量与Ca摩尔量的比值为y%，X和y的取值范围在0.05-5之间。
[0006]较佳地，所述Eu-B1:7A1203 *12Ca0白光发光材料在278nm波段的紫外光激发下发射可见光，其中，所述发射的可见光为波长400—530nm的蓝绿光以及波长580—625nm的红光。
[0007]较佳地，当x〈5时，y〈2时，经过合理调配蓝绿光和红光的比例，所述材料在色坐标上可以表现为正白光；
例如当 x%= I % > y% = 0.5%或者 x% = 2% > y% = 2% 时,所述 7A1203.12Ca0 白光发光材料在色坐标上表现为正白光。
[0008]又，本发明提供了一种上述7A1A.12Ca0白光发光材料的制备方法，所述方法包括:
1)将Al2O3粉末、CaO粉末和/或CaCO3粉末、Eu2O3粉末以及Bi2O3粉末按摩尔比7:12:6x%:6y%,均勻混合得到原料粉末；
2)将步骤I)制备的原料粉末在1100-1350°C焙烧后、研磨得到所述铕-铋离子共掺杂的7A1203.12Ca0白光发光材料。
[0009]较佳地，步骤2)中，所述焙烧工艺中，焙烧在空气气氛中进行，焙烧的升温速率为2—10C /分钟，焙烧时间为2-6小时。
[0010]较佳地，步骤2)中，所述焙烧工艺中，焙烧的升温速率为3 — 8°C /分钟，焙烧温度为1150-1300°C，焙烧时间3-5小时。
[0011]本发明的有益效果:
本发明通过高温固相焙烧的方法，获得了一种新型荧光材料Eu-B1:7A1203.12Ca0，该突光粉材料在278nm波段的紫外光激发下发射可见光,发光波长包括两个主要区间，一个是主峰位于465nm左右的蓝光发射，一个是位于615nm左右的红光发射，二者调配得当即可获得白光发射；
与现有技术相比，本发明制备的荧光材料，是一种在单一体系7A1203.12Ca0中实现白光发射的荧光材料。有利于简化工艺、节约成本，符合新型发光材料的发展要求，适合工业化生产，可用于LED照明、光电显示屏等工业领域。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1示出了本发明的几个实施方式中制备的不同Bi离子掺杂浓度的(X%=2%)Eu-B1:7A1203.12Ca0荧光粉的发光图谱；
图2示出了本发明的几个实施方式中制备的不同Bi离子掺杂浓度的= 2% )Eu-B1:7A1203.12Ca0荧光粉的色坐标图谱；
图3示出了本发明的一个实施方式中制备的(x%= 0.5% )Bi+(y%= 1% )Eu离子掺杂7A1203.12Ca0荧光粉的发光图谱；
图4示出了本发明的一个实施方式中制备的(x% = 0.5% )Bi+(y% = 1% )Eu离子掺杂7A1203.12Ca0荧光粉的色坐标图谱。
【具体实施方式】
[0013]以下结合附图和下述实施方式进一步说明本发明，应理解，附图及下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。
[0014]本发明公开了一种铕(Eu)，铋(Bi)离子共掺杂的7A1203.12Ca0的白光发光材料及其制备方法，所述白光发光材料是一种Eu和Bi离子共同激发的突光材料。该白光发光材料的制备过程为:将构成7A1203.12Ca0的原料Al2O3, CaO(或CaCO3)按照7:12配比配料，然后称取/2Eu203和7% /2Bi203 (相对于Ca原子)，干法混合均匀，在空气气氛下进行烧结，焙烧温度范围为1100-1350°C，焙烧时间2-6h，最后随炉冷却至室温。本发明所制得的发光材料在275nm波长的紫外光激发下,发射可见光,发光波长主要包括两个区间，一个是主峰位于465nm左右的蓝光发射，一个是位于615nm左右的红光发射，二者调配得当即可获得白光发射。所制备的白光荧光材料属于紫外激发实现白光照明的方式，并可在单一体系内获得白光，其发光中心来自于Eu和Bi离子的特征激发，无需多种荧光粉材料复合，结构简单，有利于降低成本，节约能源，Eu-B1:7A1203.12Ca0白光荧光材料可应用于白光照明领域或其它光电子显示照明领域。
[0015]发光材料Eu-B1:7Al203.12Ca0 的制备原料为 Al2O3, CaO (或 CaCO3), Eu2O3, Bi2O3等，Al2O3, CaO按照7:12摩尔比称取，Eu和Bi离子掺杂浓度为乂％和(与Ca原子比)，X和y在0.05-5之间。
[0016]通过调节Eu离子和Bi离子的掺杂浓度(例如当Eu离子和Bi离子的掺杂浓度分别为0.05?2%和0.05?2% (与Ca原子比)时)，可实现7A1203.12Ca0发射白光。
[0017]将Al2O3, CaO (或CaCO3)，Eu2O3, Bi2O3等按比例称取，干法混合均匀，然后放入电炉内经过1100-1350°C的高温固相焙烧，最后随炉冷却至室温，研磨后可得最终样品。
[0018]高温固相焙烧时为空气气氛。
[0019]米用空气气氛焙烧时，高温固相反应时间为2_6h。
[0020]作为一种优选方案,米用高温固相焙烧方法,在1150-1300°C温度下,保温2_6h,最后随炉冷却至室温，研磨。
[0021]作为一种优选方案，所述的高温固相焙烧过程中，可以不通入任何气氛，即在空气气氛下烧结，焙烧温度为1150-1300°C，焙烧时间3-5h，最后随炉冷却至室温，研磨后可得最终样品。
[0022]本发明通过高温固相焙烧的方法，获得了一种新型荧光材料Eu-B1:7A1203 ^UCaO,该荧光粉材料在278nm波段的紫外光激发下发射可见光，发光波长包括两个主要区间，一个是主峰位于465nm左右的蓝光发射，一个是位于615nm左右的红光发射，二者调配得当即可获得白光发射；
与现有技术相比，本发明制备的荧光材料，是一种在单一体系7A1203.12Ca0中实现白光发射的荧光材料。有利于简化工艺、节约成本，符合新型发光材料的发展要求，适合工业化生产，可用于LED照明、光电显示屏等工业领域。
[0023]以下进一步列举出一些示例性的实施例以更好地说明本发明。应理解，本发明详述的上述实施方式，及以下实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。另外，下述工艺参数中的具体配比、时间、温度等也仅是示例性，本领域技术人员可以在上述限定的范围内选择合适的值。
[0024]实施例1
将原料Al2O3, CaCO3等按摩尔比7:12称取，Eu2O3和Bi2O3按1%,0.25% (与Ca原子的摩尔比)，将原料干法混合均匀。将上述混合原料放入电炉中，在空气气氛1300°C下焙烧4h，随炉冷却到室温，取出研磨；
图1 中曲线 1# 为所制得荧光材料(x%= 2% )Eu-(y%= 0.5% )B1:7Al203.12Ca0发光图谱，可见，本实施例所制得的突光粉材料的主发射峰为:位于468nm和615nm。图2中1#为荧光材料(x%= 2% )Eu-(y%= 0.5% )B1:7Al203.12Ca0的色坐标，色坐标值为(0.415，0.298)，表观上为暖白光(浅红黄)。
[0025]实施例2
将原料Al2O3, CaCO3等按摩尔比7:12称取，Eu2O3和Bi2O3按I %，0.5% (与Ca原子的摩尔比)，将原料干法混合均匀。将上述混合原料放入电炉中，在空气气氛1300°C下焙烧4h，随炉冷却到室温，取出研磨；
图1中曲线2#为所制得荧光材料(x%= 2% )Eu-(y% = 1% )B1:7Al203.12Ca0发光图谱，可见，本实施例所制得的突光粉材料的主发射峰为:位于468nm和615nm。图2中2#为荧光材料(x%= 2% )Eu-(y%= 1% )B1:7Al203.12Ca0的色坐标，色坐标值为(0.406，0.306)，表观上为暖白光(浅红黄)。
[0026]实施例3
将原料Al2O3, CaCO3等按摩尔比7:12称取，Eu2O3和Bi2O3按I %，I % (与Ca原子的摩尔比)，将原料干法混合均匀。将上述混合原料放入电炉中，在空气气氛1250°C下焙烧4h，随炉冷却到室温，取出研磨；
图1中曲线3#为所制得荧光材料(x%= 2% )Eu-(y%= 2% )B1:7Al203.12Ca0发光图谱，可见，本实施例所制得的突光粉材料的主发射峰为:位于468nm和615nm。图2中3#为荧光材料(x%= 2% )Eu-(y%= 2% )B1:7Al203.12Ca0的色坐标，色坐标值为(0.330,0.302),表观上为正白光。
[0027]实施例4
将原料Al2O3, CaCO3等按摩尔比7:12称取，Eu2O3和Bi2O3按I %，2.5% (与Ca原子的摩尔比)，将原料干法混合均匀。将上述混合原料放入电炉中，在空气气氛1150°C下焙烧6h，随炉冷却到室温，取出研磨；
图1中曲线4#为所制得荧光材料(x%= 2% )Eu-(y%= 5% ) B1: 7A1203.12Ca0发光图谱，可见，本实施例所制得的突光粉材料的主发射峰为:位于468nm(较弱)和615nm。图2中4#为荧光材料(x%= 2% )Eu-(y%= 0.5% )B1:7Al203.12Ca0的色坐标，色坐标值为(0.457,0.302),表观上为红光。
[0028]实施例5
将原料Al2O3, CaCO3等按摩尔比7:12称取，Eu2O3和Bi2O3按0.5%，0.25% (与Ca原子的摩尔比)，将原料干法混合均匀。将上述混合原料放入电炉中，在空气气氛1250°C下焙烧4h，随炉冷却到室温，取出研磨；
图3中曲线为所制得荧光材料(x%= 1% )Eu-(y%= 0.5% )B1:7Al203.12Ca0发光图谱，可见，本实施例所制得的突光粉材料的主发射峰为:位于468nm和615nm。图4为该荧光材料(x%= 1% )Eu-(y%= 0.5% )B1:7Al203 * 12Ca0的色坐标，色坐标值为(0.341,0.297),表观上为正白光。
【权利要求】
1.一种铕-秘离子共掺杂的7A1203.12CaO白光发光材料，其特征在于，所述7A1203.12CaO白光发光材料为铕离子、铋离子共同掺杂的7A1203.12CaO，发光中心来自于铕离子和铋离子的特征激发，其中，所述材料中铕摩尔量与Ca摩尔量的比值为x%，铋摩尔量与Ca摩尔量的比值为y%，X和y的取值范围在0.05 -5之间。
2.根据权利要求1所述的7A1203.12CaO白光发光材料，其特征在于，所述7A1203.12CaO白光发光材料在278nm波段的紫外光激发下发射可见光，其中，所述发射的可见光为波长400— 530nm的蓝绿光以及波长580— 625nm的红光。
3.根据权利要求1或2所述的7A1203.12CaO白光发光材料，其特征在于，当x〈5时，y〈2时，经过合理调配蓝绿光和红光的比例，所述7A1203.12CaO白光发光材料在色坐标上能够表现为正白光。
4.一种权利要求1-3中任一所述7A1203.12CaO白光发光材料的制备方法,其特征在于，所述方法包括: 1)将Al2O3粉末、CaO粉末和/或CaCO3粉末、Eu2O3粉末以及Bi2O3粉末按摩尔比7:12:6x%:6 y%，均匀混合得到原料粉末； 2)将步骤I)制备的原料粉末在1100-1350°C焙烧后、研磨得到所述铕-铋离子共掺杂的7A1203.12Ca0白光发光材料。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述焙烧工艺中，焙烧在空气气氛中进行，焙烧的升温速率为2 — 10°C /分钟，焙烧时间为2-6小时。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述焙烧工艺中，焙烧的升温速率为3 — 8°C /分钟，焙烧温度为1150-1300 °C，焙烧时间3_5小时。
【文档编号】C09K11/64GK104263363SQ201410541895
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年10月14日 优先权日:2014年10月14日
【发明者】刘光辉, 刘茜, 周真真, 万洁琼 申请人:中国科学院上海硅酸盐研究所