一种提高稀土掺杂SrSi2B2O8:Eu2+荧光粉蓝光发光强度的技术的制作方法

本发明涉及一种提高稀土掺杂srsi2b2o8:eu²⁺荧光粉蓝光发射的技术，该技术能够提高荧光粉的蓝光发射，属于光电功能材料技术领域。

背景技术：

能源短缺是当前全球所面临的共同问题，节能成为人类所关注的热点。固体照明具有能耗低、发光效率高、寿命长和响应快等优异性能被誉为下一代节能环保型照明光源，受到全球各国的高度重视。目前固体照明的主要形式是荧光粉转换型白光发光二极管(pc-wled)，其中，一种方案是gan基蓝光芯片与y3al5o12:ce³⁺(yag:ce³⁺)黄色荧光粉复合产生白光，另一种是近紫外led芯片激发红绿蓝三基色荧光粉。第一种方案已经实现商业化，且具有成本低廉、工艺简单等优点，但同时也存在显色指数低、色温高、稳定性差、冷色调等不足。因此第二种方案一直是白光led研究的重点，近紫外激发红、绿、蓝三基色荧光材料是实现白光照明的关键。2005年，park,jk等人首次利用传统的高温固相法合成eu²⁺单掺杂caal2si2o8蓝色荧光粉。在350nm激发下，样品的发射光谱呈现两个宽带，分别对应eu²⁺在晶格中两种掺杂位置。2009年，李旭等人利用高温固相法在h2和n2还原气氛中制备了ce³⁺掺杂的sr2al2sio7蓝色荧光粉。sr2al2sio7:ce³⁺可被紫外光有效激发，并且发出很强的蓝光，是一种很好的用于紫外光芯片基的白光发光二极管的荧光粉。大多数研究都集中在铝硅酸盐荧光粉。2012年，王飞等人采用高温固相法在弱还原气氛下制备少量硼掺杂的ca0.955al2-xbxsi2o8:eu²⁺(x＝0～0.7)系列荧光粉，b^ⅲ进入caal2si2o8晶格与al^ⅲ发生类质同相替代形成连续固溶体。直到2015年，leow等人研究了re(eu²⁺，eu³⁺和dy³⁺)掺杂的srb2si2o8荧光粉的发光性质及其应用，这些荧光粉显示出在白光发生中的应用潜力，硼硅酸盐荧光粉才开始大量研究。2016年，peng等人首次研究了ce³⁺掺杂的mb2si2o8(m＝sr，ba)的vuv-vis光致发光特性，并对了解ce³⁺离子5d-4f发射的变化给出了全面的了解，单掺ce³⁺离子的荧光材料样品发射位于紫外区。然而要制备高效的红、绿、蓝三基色发光材料，必须提高每一种发光颜色的发光强度(效率)。

技术实现要素：

为了提高三基色荧光粉中蓝光发光强度，本发明提出了一种提高稀土掺杂srsi2b2o8:eu²⁺荧光粉蓝光发光强度的技术。

本发明的技术以srsi2b2o8:eu²⁺蓝光发射荧光粉为基础，通过引入ce³⁺离子，构筑了ce³⁺离子和eu²⁺离子之间辐射再吸收的能量传输通道，从而达到提高蓝光发射的目的。

本发明之技术效果明显，通过构筑ce³⁺离子和eu²⁺离子之间的能量传输通道，ce³⁺离子的发射光全部被eu²⁺离子所吸收，转化为激发能，两者的能量转移效率达到了93.4％，大幅提升了srsi2b2o8:eu²⁺蓝光荧光粉的发光强度。本发明荧光材料的发光强度与srsi2b2o8:eu²⁺蓝光荧光粉的发光强比较如图1所示。

本发明通过构筑能量传递通道，不仅可以提高发光强度，而且降低了稀土的掺杂量，本发明中稀土eu²⁺离子的掺杂量为1at.％，而单掺样品的eu²⁺离子掺杂量为8at.％。因此本发明的重要意义有两点，一是提高荧光材料的发光强度，二是降低荧光材料的成本。

附图说明

图1是本发明荧光材料和srsi2b2o8:eu²⁺蓝光荧光粉的发射光谱图。在较低稀土掺杂量下，本发明样品的发光强度是单掺样品的2倍以上。

图2是本发明荧光材料样品的xrd图。材料的结构为正交晶系，晶格常数是

图3是单掺eu²⁺离子荧光材料样品的激发光谱图。

图4是单掺eu²⁺离子荧光材料样品的发射光谱图。

图5是单掺不同浓度eu²⁺离子荧光材料样品的发射光谱图。

图6是单掺ce³⁺离子荧光材料样品的激发光谱图。

图7是单掺ce³⁺离子荧光材料样品的发射光谱图。

图8是单掺eu²⁺离子、ce³⁺离子和eu²⁺、ce³⁺离子双掺荧光材料样品的激发和发射光谱图。

图9是eu²⁺、ce³⁺离子双掺荧光材料样品的发射光谱图，其中eu²⁺离子的掺杂浓度从0.002到0.01。

具体实施方式

本发明中样品的制备采用高温固相法。具体工艺过程详细叙述如下：

(1)首先根据sr1-x-ysi2b2o8:xeu，yce化学式，根据x＝0.01，0.02，0.03，0.04，0.05….0.80，y＝0.01，0.02，0.03，0.04，0.05….0.10设计配方；

(2)按照制备5g产物，采用精密电子天平称取相应量的h3bo3，sio2，srco3，eu2o3和ceo2，将称取的原料放入玛瑙研钵内；

(3)采用湿磨法制备前驱体，将少量酒精溶液倒入玛瑙研钵内(酒精含量不宜过多)，使混合后的材料充分分散，用玛瑙棒仔细研磨均匀；

(4)待酒精溶液挥发后，将显露的白色胶装体研磨成细的粉末，将粉末放入小坩埚中，用双坩埚法制备样品；

(5)将样品放入硅碳棒炉中从室温加热到800～1200℃，保温1～6小时；最后，随炉降温，获得样品。

样品的x射线衍射如图2所示，通过与标准卡片pdf#25-1288相比衍射一致，说明荧光材料样品的结构为正交晶系，晶格常数是稀土掺杂未改变srsi2b2o8基质的结构。

图3是单掺eu²⁺离子荧光材料样品的激发光谱图。样品的激发峰位于280～420nm，主激发峰位于342nm，除此之外，371，381和395nm存在相对较强的激发峰。

图4是单掺eu²⁺离子荧光材料样品的发射光谱图。样品呈单一的宽谱发射，峰值位于440nm。

图5是不同单掺eu²⁺离子荧光材料样品的发射光谱图，eu²⁺离子的最佳掺杂浓度为8at.％。

图6是单掺ce³⁺离子荧光材料样品的激发光谱图。样品的激发光谱为峰值位于320nm的宽带谱。

图7是单掺ce³⁺离子荧光材料样品的发射光谱图。样品的发射光谱为峰值位于373nm的宽带谱。

图8是单掺eu²⁺离子、ce³⁺离子和eu²⁺、ce³⁺离子双掺荧光材料样品的激发和发射光谱图。单掺ce³⁺离子的发射光谱与单掺eu²⁺离子的激发光谱重叠，说明能量传输通道建立成功。eu²⁺、ce³⁺离子双掺荧光材料的激发光谱由ce³⁺离子提供，发射光谱仅有eu²⁺离子的发射，表明传输实现。双掺样品的发光强度明显强于单掺样品。

图9是eu²⁺、ce³⁺离子双掺荧光材料样品的发射光谱图，其中eu²⁺离子的掺杂浓度从0.002到0.01。在掺杂范围内，ce³⁺离子的发射减弱，eu²⁺离子的发射增强，当达到掺杂量为1at.％时，传输结束。