一种以硼酸盐为单一基质的白光荧光粉及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于LED用荧光粉技术领域，涉及一种以硼酸盐为单一基质的白光荧光粉及其制备方法。
【背景技术】
[0002]相比于传统的照明光源，发光二极管(Light Emitting D1de，LED)具有体积小、反应快、寿命长、能耗小、无污染等诸多优点。其在照明和显示领域的应用以及节能性前景广阔。
[0003]利用蓝光芯片激发YAG黄光荧光粉发出的白光的色彩还原性差，显色指数低，用红绿蓝三色荧光粉制得的匹配近紫外芯片的白光荧光粉目前较缺乏，发光性能不理想，且混合物之间存在的颜色再吸收和各色荧光粉比例调控的问题也影响发光的色彩还原效果和流明效率。因此，单一基质的白光荧光粉的研宄对于当前的LED照明时代十分重要，其开发将非常具有实际应用价值。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是提供一种以硼酸盐作为单一基质的白光荧光粉及其制备方法，该荧光粉制备工艺简单，原料易得，制得的白光荧光粉的性能稳定，发光性质优良，能够良好的与LED芯片匹配发光。
[0005]为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现:
[0006]—种以硼酸盐为单一基质的白光焚光粉，该白光焚光粉的化学通式为Na3Gd2_x (BO3)3: X Dy3+，其中 0.01 彡 x 彡 0.15。
[0007]进一步，该白光荧光粉的化学通式为Na3Gd2_x(B03) 3: X Dy3+，其中0.03彡x彡0.09。
[0008]进一步，该白光荧光粉的化学通式为Na3Gd2_x(B03) 3: X Dy3+，其中0.05彡x彡0.09。
[0009]一种以硼酸盐为单一基质的白光荧光粉的制备方法，包括以下步骤:
[0010](I)按照化学式Na3Gd2_x(BO3)3:X Dy，其中0.01彡x彡0.15，将含有Na元素的固体化合物、含有Gd元素的固体化合物、含有B元素的固体化合物、含有Dy元素的固体化合物混合均匀，并进行研磨，得到混合物；
[0011](2)将混合物于600?1000°C°C下在空气气氛下煅烧3?8小时，然后随炉冷却至室温，研磨粉碎，得到以硼酸盐为单一基质的白光荧光粉。
[0012]所述步骤(I)中含有Na元素的固体化合物为Na2CO3，含有Gd元素的固体化合物为Gd2O3,含有B元素的固体化合物为H3BO3,含有Dy元素的固体化合物为Dy203。
[0013]所述Gd2O3和Dy 203的纯度为99.99% ；Na 2C03和H 3B03均为分析纯。
[0014]所述步骤(I)中研磨的时间为30?60min。
[0015]所述步骤(2)中先将混合物放入刚玉坩祸中，然后在电阻炉中进行煅烧。
[0016]所述步骤(2)中是以5?10°C /min的升温速率自室温升至600?1000°C。
[0017]所述步骤(2)中研磨的时间为10?30min。
[0018]与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果:本发明中通过采用含有Gd元素的固体化合物、含有B元素的固体化合物、含有Dy元素的固体化合物在相对较低的合成温度下通过煅烧的方式制得稀土硼酸盐，本发明采用传统固相法于空气气氛下完成制备，操作简单，煅烧温度低，制备周期短，成本较低，制备出的白光荧光粉发光强度高，色温理想，具有非常良好的实际应用潜能。
[0019]本发明的荧光粉中的BO广中B原子与3个O原子均以sp 2杂化轨道结合，平面形成正三角形，使荧光粉具有优良的发光效率和稳定性，再通过向荧光粉中掺入稀土离子Dy3+，使得荧光粉的激发光谱的范围是320?450nm，主要的激发峰位置在352nm、366nm和388nm附近；其发射光谱的主峰位置在480nm和575nm附近，可见，本发明制得的荧光粉可被近紫外光(352nm、366nm和388nm)有效激发，即可以良好的匹配LED芯片，在近紫外或蓝光激发下发出明亮的白光，其色坐标接近理想白光，在LED照明的开发和工业化生产上具有很好的应用潜能。本发明制得的三硼酸盐的特有结构具有沿着稀土离子链的快速一维能量传递，赋予其优良的非线性特征，因此本发明制得的三硼酸盐是良好的发光基质，发光强度高。本发明所制得的稀土硼酸盐具有非常稳定的物理化学性质以及优良的发光性能等优点。
【附图说明】
[0020]图1是实施例3制得的Na3Gdh97Dyatl3(BO3)3白光荧光粉的激发光谱和发射光谱。[0021 ] 图2是实施例4制得的Na3Gd1.95Dy0.05 (BO3) 3白光荧光粉的X射线衍射图谱与Na3Gd2 (BO3) 3标准卡片(PDF#54_0859)对比图。
[0022]图3是实施例5制得的Na3GcUDyatl9(BO3)3白光荧光粉的CIE色坐标图。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
[0024]实施例1
[0025]一种以硼酸盐为单一基质的白光荧光粉，其化学式为Na3Gd1.99DyaC11(BO3)^
[0026]上述以硼酸盐为单一基质的白光荧光粉的制备方法如下:
[0027](I)将原料 Na2CO3' Gd2O3、H3BO3' Dy2O3按照 Na:Gd:B:Dy = 3:1.99:3.15:0.01 的物质的量的比，在研钵中混合后研磨30min，使其充分混合均匀，得到混合物。其中稀土氧化物Gd2O3和Dy 203的纯度为99.99%, Na 20)3和H 3B03均为分析纯。考虑到硼酸易挥发特性，按照过量5%进行称量并使用。
[0028](2)将混合物装入刚玉坩祸中，置于快速升温电阻炉中，在空气气氛下以10°C /min的升温速率自室温升至900°C，保温3小时，然后随炉冷却至室温，取出样品粉碎并研磨30min，得到化学式为Na3Gdh99Dyatll (BO3) 3的以硼酸盐为单一基质的白光荧光粉。
[0029]实施例2
[0030]一种以硼酸盐为单一基质的白光荧光粉，其化学式为Na3Gd1.99DyaC11(BO3)^
[0031]上述以硼酸盐为单一基质的白光荧光粉的制备方法如下:
[0032](I)将原料 Na2CO3' Gd2O3、H3BO3' Dy2O3按照 Na:Gd:B:Dy = 3:1.99:3.15:0.01 的物质的量的比，在研钵中混合后研磨30min，并使其充分混合均匀，得到混合物。其中稀土氧化物Gd2O3和Dy 203的纯度为99.99%,Na 20)3和H 3B03均为分析纯。考虑到硼酸易挥发特性，按照过量5%进行称量。
[0033](2)将混合物装入刚玉坩祸中，置于快速升温电阻炉中，在空气气氛下以5°C /min的升温速率自室温升至700°C，保温5小时，然后随炉冷却至室温，取出样品粉碎并研磨20min，即得到化学式为Na3Gd1.99DyQ.Q1 (BO3) 3的以硼酸盐为单一基质的白光荧光粉。
[0034]实施例3
[0035]一种以硼酸盐为单一基质的白光荧光粉，其化学式为Na3Gd1.97Dya jBOi。
[0036]上述以硼酸盐为单一基质的白光荧光粉的制备方法如下:
[0037](I)将原料 Na2CO3' Gd2O3、H3BO3' Dy2O3按照 Na:Gd:B:Dy = 3:1.97:3.15:0.03 的物质的量的比，在研钵中混合后研磨35min，使其充分混合均匀，得到混合物。其中稀土氧化物Gd2O3和Dy 203的纯度为99.99%, Na 20)3和H 3B03均为分析纯。考虑到硼酸易挥发特性，按照过量5%进行称量。
[0038](2)将混合物装入刚玉坩祸中，置于快速升温电阻炉中，在空气气氛下以5°C /min的升温速率自室温升至800°C，保温5小时，然后随炉冷却至室温，取出样品粉碎并研磨15min，得到化学式为Na3Gdh97Dyatl3 (BO3) 3的以硼酸盐为单一基质的白光荧光粉。
[0039]图1为本实施例3制备的Na3GcU7DyaΜ(BO3)3白光荧光粉的激发光谱和发射光谱。从图1可以看出，主激发峰位置在352nm、366nm和388nm附近，即近紫外波段，说明该荧光粉能够与LED芯片匹配发光；其发射光谱的主峰位置在480nm和575nm附近，分别发出蓝光和黄光，二者混合发出明亮白光。
[0040]实施例4
[0041 ] 一种以硼酸盐为单一基质的白光荧光粉，其化学式为Na3Gd1.