以钒酸盐为基质的镝掺杂白色荧光粉及其制备方法与流程

本发明属于led用荧光粉制备技术领域，具体涉及以钒酸盐为基质的镝掺杂白色荧光粉，本发明还涉及镝掺杂白色荧光粉的制备方法。

背景技术：

发光二极管(lightemittingdiode，led)被公认为是二十一世纪的新光源，具有节能、响应快、绿色环保、寿命长、体积小及发光效率高等诸多优点，在照明和显示领域有着巨大的应用前景。

近年来，白光led作为新一代节能光源，引起了人们的广泛关注，目前，与近紫外光管芯相匹配的白光荧光粉缺乏，普遍采用混合红、绿、蓝三种基色荧光粉的办法制得，且发光性能不理想。因此，研制单一基体白光荧光粉不仅能够降低成本，也能提高荧光粉的发光性能，具有十分重要的意义。dy³⁺作为掺杂的发光中心，具有丰富的能级，通常在可见光区范围内由两条较宽的发射带组成，黄光发射带和蓝光发射带。而且，dy³⁺的掺杂量变化通常会影响到基质的发射峰，使荧光粉呈现不同的发光颜色，当黄蓝发射的相对强度比较适当时，可能会出现白光发射。dy³⁺掺杂的荧光材料有望成为被近紫外光激发发射白光的单一基质材料，其研究具有良好的应用前景和一定的科学价值。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种以钒酸盐为基质的镝掺杂白色荧光粉，在真空紫外激发下发光强度高、稳定性好。

本发明的另一个目的是提供一种以钒酸盐为基质的镝掺杂白色荧光粉的制备方法。

本发明所采用的技术方案是，以钒酸盐为基质，化学通式为kba1-xvo4:xdy，其中0.01≤x≤0.12。

本发明所采用的另一个技术方案是，一种以钒酸盐为基质的镝掺杂白色荧光粉的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、按化学通式kba1-xvo4:xdy的摩尔配比，其中0.01≤x≤0.12，分别称取含k化合物、含ba化合物、含v化合物和含dy化合物作为原料；

步骤2、将步骤1中称取的所有原料混合后研磨，形成混合料；

步骤3、将经步骤2得到的混合料于空气气氛下煅烧3h～9h，温度为1000℃～1200℃，煅烧完成后随炉冷却至室温，得到煅烧产物；

步骤4、将步骤3得到的煅烧产物研磨，得到以钒酸盐为基质的镝掺杂白色荧光粉。

本发明的特点还在于，

在步骤1中：含k化合物为k2co3，含ba化合物为baco3，含v化合物为v2o5，含dy化合物为dy2o3。

步骤2中研磨时间为20min～40min。

步骤3中升温速率为3℃/min～10℃/min。

步骤4中研磨时间为20min～40min。

本发明的有益效果是，

本发明以钒酸盐为基质的镝掺杂白色荧光粉，以钒酸盐为基质，通过掺杂激活离子dy³⁺，制备得到以钒酸盐为基质的镝掺杂白色荧光粉，该白色荧光粉的激发光谱在300nm～500nm，主要激发峰在312nm、351nm、365nm、388nm、469nm附近，其发射光谱在400nm～620nm，主峰在488nm和575nm附近，在真空紫外激发下的发光强度高，化学性质稳定，发光性能好；

本发明以钒酸盐为基质的镝掺杂白色荧光粉的制备方法，基于固相合成法来制备，操作性强，在空气气氛下制备，升温过程简单，方法简单易行，重现性好，制备周期短。

附图说明

图1是实施例2制备得到的kba0.99vo4:0.01dy白色荧光粉的x射线衍射图谱与kbavo4标准卡片(pdf#31-0979)对比图；

图2是实施例5制备得到的kba0.94vo4:0.06dy白色荧光粉的激发光谱和发射光谱；

图3是实施例7制备得到的kba0.88vo4:0.12dy白色荧光粉的cie色坐标图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明一种以钒酸盐为基质的镝掺杂白色荧光粉，以钒酸盐为基质，化学通式为kba1-xvo4:xdy，其中0.01≤x≤0.12。

本发明以钒酸盐为基质的镝掺杂白色荧光粉的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1、按化学通式kba1-xvo4:xdy的摩尔配比，其中0.01≤x≤0.12，分别称取k2co3、baco3、v2o5和dy2o3作为原料；

步骤2、将步骤1中称取的所有原料混合后研磨20min～40min，待混合均匀后，形成混合料；

步骤3、将经步骤2得到的混合料于空气气氛下煅烧3h～9h，煅烧温度为3h～9h，煅烧温度为1000℃～1200℃，升温速率为3℃/min～10℃/min，煅烧完成后随炉冷却至室温，得到煅烧产物；

其中，煅烧时按照以下化学反应方程式进行合成：

k2co3+(1-x)baco3+v2o5+x/2dy2o3→kbavo4+co2；

步骤4、将步骤3得到的煅烧产物研磨20min～40min，得到以钒酸盐为基质的镝掺杂白色荧光粉。

实施例1

取x＝0.01，按化学式kba0.99vo4:0.01dy的化学计量配比，用电子天平分别称取k2co3、baco3、v2o5和dy2o3，其中稀土氧化物的纯度为99.99％，其余均为分析纯；将上述称取的所有原料混合后研磨20min，使原料之间混合均匀，得到混合料；将得到的混合料装入刚玉坩埚中，并将该刚玉坩埚置于快速升温电阻炉中，于空气气氛下煅烧，期间以3℃/min的升温速率升至1000℃，保温3h，待煅烧完成后随炉冷却，直至冷却至室温，得到煅烧产物；取出煅烧后的产物再次研磨20min，即得到以钒酸盐为基质的镝掺杂白色荧光粉。

实施例2

取x＝0.01，按化学式kba0.99vo4:0.01dy的化学计量配比，用电子天平分别称取k2co3、baco3、v2o5和dy2o3，其中稀土氧化物的纯度为99.99％，其余均为分析纯；将上述称取的所有原料混合后研磨30min，使原料之间混合均匀，得到混合料；将得到的混合料装入刚玉坩埚中，并将该刚玉坩埚置于快速升温电阻炉中，于空气气氛下煅烧，期间以5℃/min的升温速率升至1050℃，保温5h，待煅烧完成后随炉冷却，直至冷却至室温，得到煅烧产物；取出煅烧后的产物再次研磨30min，即得到以钒酸盐为基质的镝掺杂白色荧光粉。

图1为利用实施例2中制备方法制备的kba0.99vo4:0.01dy白色荧光粉的x射线衍射图谱与kbavo4标准卡片(pdf#31-0979)对比图，从图1中可看出：物相纯度高，结晶度好。

实施例3

取x＝0.01，按化学式kba0.99vo4:0.01dy的化学计量配比，用电子天平分别称取k2co3、baco3、v2o5和dy2o3，其中稀土氧化物的纯度为99.99％，其余均为分析纯；将上述称取的所有原料混合后研磨40min，使原料之间混合均匀，得到混合料；将得到的混合料装入刚玉坩埚中，并将该刚玉坩埚置于快速升温电阻炉中，于空气气氛下煅烧，期间以10℃/min的升温速率升至1200℃，保温9h，待煅烧完成后随炉冷却，直至冷却至室温，得到煅烧产物；取出煅烧后的产物再次研磨40min，即得到以钒酸盐为基质的镝掺杂白色荧光粉。

实施例4

取x＝0.03，按化学式kba0.97vo4:0.03dy的化学计量配比，用电子天平分别称取k2co3、baco3、v2o5和dy2o3，其中稀土氧化物的纯度为99.99％，其余均为分析纯；将上述称取的所有原料混合后研磨35min，使原料之间混合均匀，得到混合料；将得到的混合料装入刚玉坩埚中，并将该刚玉坩埚置于快速升温电阻炉中，于空气气氛下煅烧，期间以6℃/min的升温速率升至1100℃，保温5h，待煅烧完成后随炉冷却，直至冷却至室温，得到煅烧产物；取出煅烧后的产物再次研磨35min，即得到以钒酸盐为基质的镝掺杂白色荧光粉。

实施例5

取x＝0.06，按化学式kba0.94vo4:0.06dy的化学计量配比，用电子天平分别称取k2co3、baco3、v2o5和dy2o3，其中稀土氧化物的纯度为99.99％，其余均为分析纯；将上述称取的所有原料混合后研磨35min，使原料之间混合均匀，得到混合料；将得到的混合料装入刚玉坩埚中，并将该刚玉坩埚置于快速升温电阻炉中，于空气气氛下煅烧，期间以5℃/min的升温速率升至1100℃，保温5h，待煅烧完成后随炉冷却，直至冷却至室温，得到煅烧产物；取出煅烧后的产物再次研磨35min，即得到以钒酸盐为基质的镝掺杂白色荧光粉。

图2为利用实施例5中的制备方法制备得到的kba0.94vo4:0.06dy白色荧光粉的激发光谱和发射光谱，可以看出：主要激发峰在312nm、351nm、365nm、388nm、469nm附近，主发射峰在488nm和575nm附近；由此可见，该荧光粉可被近紫外光和蓝光有效激发而发出白光，可应用于白光led。

实施例6

取x＝0.09，按化学式kba0.91vo4:0.09dy的化学计量配比，用电子天平分别称取k2co3、baco3、v2o5和dy2o3，其中稀土氧化物的纯度为99.99％，其余均为分析纯；将上述称取的所有原料混合后研磨20min，使原料之间混合均匀，得到混合料；将得到的混合料装入刚玉坩埚中，并将该刚玉坩埚置于快速升温电阻炉中，于空气气氛下煅烧，期间以5℃/min的升温速率升至1050℃，保温6h，待煅烧完成后随炉冷却，直至冷却至室温，得到煅烧产物；取出煅烧后的产物再次研磨35min，即得到以钒酸盐为基质的镝掺杂白色荧光粉。

实施例7

取x＝0.12，按化学式kba0.88vo4:0.12dy的化学计量配比，用电子天平分别称取k2co3、baco3、v2o5和dy2o3，其中稀土氧化物的纯度为99.99％，其余均为分析纯；将上述称取的所有原料混合后研磨25min，使原料之间混合均匀，得到混合料；将得到的混合料装入刚玉坩埚中，并将该刚玉坩埚置于快速升温电阻炉中，于空气气氛下煅烧，期间以5℃/min的升温速率升至1050℃，保温5h，待煅烧完成后随炉冷却，直至冷却至室温，得到煅烧产物；取出煅烧后的产物再次研磨35min，即得到以钒酸盐为基质的镝掺杂白色荧光粉。

图3是利用实施例7中的制备方法所制备的kba0.88vo4:0.12dy白色荧光粉的cie色坐标图。从图3中可看出，该白色荧光粉的cie色坐标为(x＝0.346，y＝0.363)与标准白光(0.33，0.33)接近。

本发明以钒酸盐为基质的镝掺杂白色荧光粉，以钒酸盐为基质，掺杂激活离子dy³⁺，钒酸盐发光材料中的离子团vo4^3-在紫外光区有强烈的吸收，吸收的能量可以有效地传递给激活剂离子，基质钒酸根离子吸收的能量分为两部分，其中一部分通过v⁵⁺on^-2n和v⁵⁺on^-2n+1之间的能级跃迁产生宽带可见光发射，还有另一部分则是传递给激活剂离子dy³⁺，从而诱导其发生能级跃迁产生白光发射。dy³⁺在近紫外和蓝光区域具有很强的吸收峰，且有两处很强的发射峰，其中一个在470nm～500nm范围内，属于dy³⁺的⁴f9/2→⁶h15/2特征跃迁，另外一个在560nm～600nm范围内，属于dy³⁺的⁴f9/2→⁶h13/2特征跃迁。其中，黄光区域的⁴f9/2→⁶h13/2特征跃迁属于电偶极跃迁，而且很容易受到dy³⁺周围的晶体场环境的影响，而在蓝光区域的⁴f9/2→⁶h15/2特征跃迁属于磁偶极跃迁，而且不容易受到dy³⁺周围的晶体场强度的影响，尽可能的获得白光所需要的黄光和蓝光的强度比值。制备得到的白色荧光粉化学性质稳定，在真空紫外激发下的发光强度高，发光性能好；以钒酸盐为基质的镝掺杂白色荧光粉的制备方法，基于固相合成法来制备，操作性强，在空气气氛下制备，升温过程简单，方法简单易行，重现性好，制备周期短。