一种用于LED植物生长灯的深红色荧光粉及其制备方法与流程

本发明涉及固体发光材料技术领域，尤其涉及一种可用于led植物生长灯的深红色荧光粉材料及其制备方法。

背景技术：

光合作用是植物生长和发育必不可少的条件之一。研究表明，绿色植物对可见光的吸收谱基本相同，主要集中在400-500nm的紫蓝区和600nm-800nm的橙红区。深蓝光(450nm)和红光(660nm)可以促进光合作用，深红光(730nm)能控制植物形态，提高叶菜生物量。因此，蓝光、红光和深红光对植物的生长发育和开花结果具有重要作用。太阳光中橙红光的含量相对较少，另外温室大棚内蔬菜，花卉等经济作物受季节及恶劣天气影响十分显著，光照不足对其生长有重要的减缓作用，这就需要有一定的光照来作为补充。现阶段，室内种植还主要采用荧光灯、金属卤化物灯、高压钠灯和白炽灯等传统光源常作为植物生长灯。而这些光源的光谱都是连续型的复合光，各类光的比例不能调节，且普遍缺乏700-800nm的深红区，因此与植物生长所需要的光不匹配，导致部分光能损失、促进植物生长的效率低。

随着白光led技术快速发展和日趋成熟来的规模化效应和成本优势，采用蓝光芯片激发荧光粉获得的led植物生长灯，光谱丰富且可调，可与植物生长所需的光匹配。同时，蓝光芯片具有发热小，体积小，功率高，成本较低等优点，这种荧光转换型led植物生长灯还可以满足低热负荷和生产空间小型化等需求，具有广阔的应用前景。目前市场上具有700nm-800nm宽谱发射的发光材料还相对较少，并且还没有波峰在植物光敏色素(pfr＝730nm)附近的宽波段深红色荧光粉，因此开发出宽波段，无毒而且价格适中的深红色荧光粉并且制备合适的植物生长灯，对我国的高效绿色农业发展有十分重要的意义。

技术实现要素：

技术问题：针对现有技术的不足与缺陷，本发明提供一种化学性质稳定、发光性能优良的用于led植物生长灯的荧光粉材料，可被蓝光(380nm～500nm)有效激发，发射波峰在730nm附近的650nm～900nm范围的深红及近红外光。

本发明的另一目的是提供一种制备该荧光粉材料的方法，该方法简单、易于操作，无污染、成本低。

技术方案：本发明是一种用于led植物生长灯的深红色荧光粉材料，该荧光粉的化学表达式为：

rx3(bo3)4:ycr；

其中r为la、lu、gd、y、nd中的一种或多种的组合，x为al、ga、sc中的一种或多种的组合，其中0.005≤y≤0.2。

本发明的用于led植物生长灯的深红色荧光粉材料的制备方法包括下述步骤：

步骤1：分别以下述物质为原料：

cr的含氧化合物，la、lu、gd、y、nd中的一种或多种的组合，al、ga、sc的含氧化合物中的一种或多种的组合，h3bo3、b2o3中的一种，并按照所述荧光粉材料的化学组成及化学剂量比称取相应原料；

步骤2：将上述原料直接混合均匀后灼烧，或者添加反应助熔剂，并将原料和助熔剂充分混合均匀，将上述混合物灼烧；

步骤3：灼烧产物经后处理过程，即制作成本发明的深红色荧光粉材料。

其中：

所述的步骤1中h3bo3或b2o3的过量质量百分比为0％～100％。

所述的步骤2中助熔剂为碱金属卤化物、碱土金属卤化物、碱金属碳酸盐、硫酸盐、铵的卤化物、(nh4)2so4或al的卤化物中的至少一种。

所述的步骤2中助熔剂的用量为合成原料重量比的0.5％～10％。

所述的步骤2中灼烧温度在600℃～1600℃，灼烧时间1h～40h，灼烧次数为至少一次，灼烧气氛为空气、氧气、氮气、氩气中的至少一种。

所述的步骤3中后处理过程为将焙烧产物研磨，洗涤1次～3次，过滤后烘干；其中烘干温度80℃～150℃。

本发明的用于led植物生长灯的深红色荧光粉材料用于制作给植物光敏色素提供光源。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下显著优点：

1.本发明材料基质非常稳定，它经过加热、水泡等过程，荧光粉发光强度基本不变；

2.荧光粉激发范围宽，可被380-500nm及520nm-650nm范围的光激发，发射650-900nm范围的深红及近红外光。

3.该荧光粉的制备方法简单，易于操作。

附图说明

图1为本发明实施例1的激发和发射光谱；

图2为本发明实施例2的激发光谱，监控波长为720nm；

图3为本发明实施例2的发射光谱，激发光波长为450nm；

图4为本发明实施例3的激发光谱，监控波长为720nm；

图5为本发明实施例3的发射光谱，激发光波长为450nm。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案做进一步的描述。

实施例1：

称取原料y2o30.005摩尔，al2o30.0144摩尔，h3bo30.056摩尔，cr2o30.0006摩尔。将原料充分混合后，在空气中于1250℃下烧结10h。生成的产物经过充分研磨后，采用去离子水洗涤3次，80℃下烘干，即得到本发明的深红色荧光粉。该实施例的激发光谱和发射光谱如附图1所示。

实施例2：

称取原料gd2o30.005摩尔，al2o30.0144摩尔，h3bo30.056摩尔，cr2o30.0006摩尔，称取原料重量1％的alf3作为助熔剂。将原料及助熔剂充分混合后，在空气中于1200℃下烧结5h。焙烧产物充分研磨后，在空气中于1200℃下进行二次灼烧10h。将生成的产物经过研磨后，采用去离子水洗涤3次，100℃下烘干，即得到本发明的深红色荧光粉。该实施例的激发光谱和发射光谱如附图2、3所示。

实施例3：

称取原料lu2o30.005摩尔，al2o30.0144摩尔，h3bo30.056摩尔，cr2o30.0006摩尔，称取原料重量5％的alf3作为助熔剂。将原料及助熔剂充分混合后，在空气中于1200℃下烧结20h。焙烧产物充分研磨后，采用去离子水洗涤3次，120℃下烘干，即得到本发明的深红色荧光粉。该实施例的激发光谱和发射光谱如附图4、5所示。

实施例4：

称取原料la2o30.005摩尔，sc2o30.01395摩尔，h3bo30.042摩尔，cr2o30.00105摩尔，称取原料重量2％的lif作为助熔剂。将原料及助熔剂充分混合后，在空气中于1100℃下烧结40h。焙烧产物充分研磨后，采用去离子水洗涤3次，120℃下烘干，即得到本发明的深红色荧光粉。该实施例的激发光谱和发射光谱与实施例1接近。

实施例5：

称取原料y2o30.005摩尔，ga2o30.0135摩尔，h3bo30.07摩尔，cr2o30.0015摩尔。将原料充分混合后，在空气中于1300℃下烧结5h。焙烧产物充分研磨后，在空气中于1300℃下进行二次灼烧5h。将生成的产物经过研磨后，即得到本发明的深红色荧光粉。该实施例的激发光谱和发射光谱与实施例1接近。

实施例6：

称取原料nd2o30.005摩尔，al2o30.0147摩尔，h3bo30.014摩尔，cr2o30.0003摩尔，称取原料重量0.5％的li2co3作为助熔剂。将原料及助熔剂充分混合后，在空气中于750℃下烧结2h。焙烧产物充分研磨后，在空气中于1200℃下进行二次灼烧20h。将生成的产物经过研磨后，即得到本发明的深红色荧光粉。该实施例的激发光谱和发射光谱与实施例1接近。

实施例7：

称取原料y2o30.005摩尔，al2o30.0141摩尔，b2o30.084摩尔，cr2o30.009摩尔。将原料充分混合后，在空气中于750℃下烧结2h。焙烧产物充分研磨后，在空气中于1300℃下进行二次灼烧10h。将生成的产物经过研磨后，即得到本发明的深红色荧光粉。该实施例的激发光谱和发射光谱与实施例1接近。

实施例8：

称取原料gd2o30.005摩尔，al2o30.0144摩尔，b2o30.056摩尔，cr2o30.0006摩尔。将原料充分混合后，在空气中于1100℃下烧结2h。焙烧产物充分研磨后，在空气中于1100℃下进行二次灼烧40h。将生成的产物经过研磨后，即得到本发明的深红色荧光粉。该实施例的激发光谱和发射光谱与实施例2接近。

实施例9：

称取原料y2o30.00625摩尔sc2o30.01875摩尔，h3bo30.0625摩尔，cr2o30.00025摩尔。将原料充分混合后，在空气中于1250℃下烧结3h。焙烧产物充分研磨后，在空气中于1250℃下进行二次灼烧4h。焙烧产物充分研磨后，在空气中于1250℃下进行三次灼烧4h，生成的产物经过充分研磨后，采用去离子水洗涤3次，80℃下烘干，即得到本发明的深红色荧光粉。该实施例的激发光谱和发射光谱与实施例1接近。

实施例10：

称取原料gd2o30.00625摩尔ga2o30.01875摩尔，b2o30.0625摩尔，cr2o30.00025摩尔。将原料充分混合后，在空气中于1300℃下烧结3h。生成的产物经过充分研磨后，采用去离子水洗涤3次，80℃下烘干，即得到本发明的深红色荧光粉。该实施例的激发光谱和发射光谱与实施例2接近。

实施例11：

称取原料lu2o30.00625摩尔ga2o30.01875摩尔，b2o30.0875摩尔，cr2o30.0005摩尔。将原料充分混合后，在空气中于1300℃下烧结5h。生成的产物经过充分研磨后，采用去离子水洗涤3次，100℃下烘干，即得到本发明的深红色荧光粉。该实施例的激发光谱和发射光谱与实施例3接近。

实施例12：

称取原料la2o30.00625摩尔al2o30.01875摩尔，b2o30.01摩尔，cr2o30.00025摩尔，称取原料重量1％的baf2作为助熔剂。将原料及助熔剂充分混合后，在空气中于1100℃下烧结10h。焙烧产物充分研磨后，采用去离子水洗涤3次，120℃下烘干，即得到本发明的深红色荧光粉。该实施例的激发光谱和发射光谱与实施例1接近。

其中涉及的未说明部分与现有技术相同或采用现有技术加以实现。