以Eu2+激活的碱金属卤硼酸盐荧光粉及其制备方法、应用

本发明属于发光材料，具体涉及一种以eu2+激活的碱金属卤硼酸盐荧光粉及其制备方法、应用。

背景技术：

1、稀土离子(re3+/2+)激活的发光材料具有发射紫外-红外波长的多波段光谱的优势，作为最接地气的功能材料之一，在照明显示、生物成像、传感、医疗等领域都有重要作用。其中稀土元素eu离子在发光材料中具有重要应用，eu可以形成两种不同价态离子：eu2+和eu3+，它们分别是发光材料的关键蓝色和红色激活剂。eu3+离子的发光源于其4f–4f跃迁，其发射线位置比较固定，位于580-620纳米的红发光波长区间。

2、eu2+由于其优异的光学性质而被学者广泛研究，其发光源于其4f65d1–4f75d0允许的跃迁，发光跃迁对主晶格的结构尤其敏感，使eu2+掺杂化合物的发射波长覆盖蓝光波长到红光波长，它的发射带位置可以根据不同的主体材料来调节。与晶格的强相互作用导致4f5d的分裂，并使激发带的范围达到从250到420纳米，这意味着掺杂eu2+的发光材料可很好地匹配近紫外发光二极管(led)芯片的发射波长。eu2+被广泛应用于荧光、光致发光、电致发光和许多新发展的领域。在过去三十年中，大量学者对掺杂eu2+的发光材料进行了深入研究。

3、在含有eu离子的化学原料中，并不存在含有eu2+离子的原料，因此，在eu2+激活发光材料的制备中，必须实现eu3+向eu2+离子的还原。在稀土离子re3+/2+激活的发光材料中，传统理念认为re3+/2+取代在电荷和大小与之相匹配的阳离子位置。例如，eu2+激活发光材料中，eu2+多是取代二价的ba2+、sr2+、ca2+、ba2+、zn2+离子晶格位置。当eu3+取代单价的碱土金属li+、na+、k+、cs+离子晶格位置时候，由于价态、电负性等方面差别，常常必然带来不能完全还原，导致晶格中eu2+和eu3+共同存在的情况。在这种材料中由于两种发光中心完全不一样的发光机制和发光特征，必然造成eu2+发光效率的大大降低，同时也降低了发光的热稳定性。

4、针对上述技术问题，本发明提出一种实现碱金属卤硼酸盐中eu3+完全还原为eu2+的制备方法及其以铕离子eu2+激活的碱金属卤硼酸盐荧光粉与应用。

技术实现思路

1、本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种以eu2+激活的碱金属卤硼酸盐荧光粉及其制备方法、应用。

2、本发明的一方面，提供一种以eu2+激活的碱金属卤硼酸盐荧光粉，所述荧光粉的化学通式为nak2b6o10cl0.5br0.5:(xeu,ysbf3)；其中，

3、x和y分别是eu3+和sbf3掺杂取代k+离子的摩尔比，0.02≤x≤0.1,0≤y≤0.1。

4、可选地，所述eu3+离子掺杂量x和所述sbf3的掺杂量y相等。

5、本发明的另一方面，提出一种如前文记载的所述的以eu2+激活的碱金属卤硼酸盐荧光粉的制备方法，所述制备方法包括：

6、以含有钾离子k+的化合物、含有铕离子eu3+的化合物、含有硼离子b3+的化合物、氯化钠、溴化钠和氟化锑为合成原料，按化学通式nak2b6o10cl0.5br0.5:(xeu,ysbf3)中对应元素的化学计量比称取各合成原料；其中，x和y分别是eu3+和sbf3掺杂取代k+离子的摩尔比，且0.02≤x≤0.1,0≤y≤0.1；

7、将含有钾离子k+的化合物、含有铕离子eu3+的化合物和含有硼离子b3+的化合物在空气气氛下进行第一次煅烧，得到混合物；

8、将所述混合物冷却、研磨，并在空气气氛下第二次煅烧，冷却后得到煅烧产物；

9、将氯化钠、溴化钠和氟化锑以及所述煅烧产物混合，在还原气氛下第三次煅烧，以将碱金属卤硼酸盐中eu3+完全还原为eu2+，得到荧光粉。

10、可选地，所述含有钾离子k+的化合物为氧化钾和/或碳酸钾。

11、可选地，所述含有铕离子eu3+的化合物为三氧化二铕。

12、可选地，所述含有硼离子b3+的化合物为硼酸和/或三氧化二硼。

13、可选地，所述第一次煅烧的温度范围为300℃～600℃，所述第一次煅烧的时间范围为1小时～5小时；

14、所述第二次煅烧的温度范围为700℃～850℃，所述第二次煅烧的时间范围为1小时～5小时；

15、所述第三次煅烧的温度范围为700℃～800℃，所述第三次煅烧的时间范围为3小时～10小时。

16、可选地，所述还原气氛为一氧化碳气体、氢气以及氮氢混合气体中的任意一种。

17、本发明的另一方面，提出一种以eu2+激活的碱金属卤硼酸盐荧光粉的应用，将前文记载的所述的eu2+激活的碱金属卤硼酸盐荧光粉应用于近紫外光激发的白光led中。

18、本发明提出一种以eu2+激活的碱金属卤硼酸盐荧光粉及其制备方法、应用，本发明的有益效果在于：

19、第一、本发明提供的荧光粉的共掺杂材料sbf3可以实现eu3+完全还原成eu2+离子，且eu2+离子在该基质中可以稳定存在，。

20、第二、本发明提供的荧光粉中sbf3的共掺杂大大提高了eu2+的发光效率，使得荧光粉具有良好的发光强度、稳定性、显色性和粒度，有利于实现制备高功率的led。

21、第三、本发明的制备方法便捷、高效，不涉及复杂的制备过程，且整个制备过程没有污染，原料易得，烧结温度较低，制备工艺易于工业化生产。

22、第四、本发明的荧光粉激发波长和目前商用的近紫外(350～410nm)辐射的ingan管芯激发的光波长相吻合，可以应用于近紫外(350～410nm)辐射的ingan管芯激发的led荧光粉中。

技术特征：

1.一种以eu2+激活的碱金属卤硼酸盐荧光粉，其特征在于，所述荧光粉的化学通式为nak2b6o10cl0.5br0.5:(xeu,ysbf3)；其中，

2.根据权利要求1所述的以eu2+激活的碱金属卤硼酸盐荧光粉，其特征在于，所述eu3+离子掺杂量x和所述sbf3的掺杂量y相等。

3.一种如权利要求1或2所述的以eu2+激活的碱金属卤硼酸盐荧光粉的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述含有钾离子k+的化合物为氧化钾和/或碳酸钾。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述含有铕离子eu3+的化合物为三氧化二铕。

6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述含有硼离子b3+的化合物为硼酸和/或三氧化二硼。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述第一次煅烧的温度范围为300℃～600℃，所述第一次煅烧的时间范围为1小时～5小时；

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述还原气氛为一氧化碳气体、氢气以及氮氢混合气体中的任意一种。

9.一种以eu2+激活的碱金属卤硼酸盐荧光粉的应用，其特征在于，采用权利要求1或2所述的eu2+激活的碱金属卤硼酸盐荧光粉应用于近紫外光激发的白光led中。

技术总结
本发明提出一种以Eu<supgt;2+</supgt;激活的碱金属卤硼酸盐荧光粉及其制备方法、应用，属于发光材料技术领域。本发明的以Eu<supgt;2+</supgt;激活的碱金属卤硼酸盐荧光粉的化学通式为NaK<subgt;2</subgt;B<subgt;6</subgt;O<subgt;10</subgt;Cl<subgt;0.5</subgt;Br<subgt;0.5</subgt;:(xEu,ySbF<subgt;3</subgt;)；其中，x和y分别是Eu<supgt;3+</supgt;和SbF<subgt;3</subgt;掺杂取代K<supgt;+</supgt;离子的摩尔比，0.02≤x≤0.1,0≤y≤0.1。本发明基于共掺杂材料SbF<subgt;3</subgt;可以实现Eu<supgt;3+</supgt;完全还原成Eu<supgt;2+</supgt;离子，且Eu<supgt;2+</supgt;离子在该基质中可以稳定存在，另外，SbF<subgt;3</subgt;的共掺杂大大提高了Eu<supgt;2+</supgt;的发光效率，使得荧光粉具有良好的发光强度、稳定性、显色性和粒度，有利于实现制备高功率的LED。

技术研发人员：魏东磊,刘玉申,杨希峰
受保护的技术使用者：常熟理工学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12