一种氟酸盐基蓝色荧光粉及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种氟酸盐基蓝色荧光粉及其制备方法，荧光粉化学通式为Sr7Y6?6xCe6xOF30，其中x为Ce3+掺杂的摩尔百分数，0.0001≤x≤0.05。原料多次埋入总重量的1?2倍的氟化铵NH4F中进行煅烧得到蓝色荧光粉。本发明制备得到的材料可以被309纳米的紫外光有效激发，发射出375～450纳米的蓝光，具有很宽的激发光谱和发光光谱，与紫外LED芯片匹配良好；且得到的颗粒度均匀，发光效率高，化学稳定性好，可应用于各种照明显示和发光色度的调节，具有良好的实际应用前景；制备该材料的工艺简单、无任何污染，对环境友好，适合工业化生产。
【专利说明】
一种氟酸盐基蓝色荧光粉及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种发光材料及其制备方法，特别涉及一种氟酸盐基蓝色荧光粉及其制备方法，属于发光材料技术领域。
【背景技术】
[0002]自1996年日亚公司首次开发出白光LED之后，白光LED凭借体积小、寿命长、节能环保等诸多优异的性能而引起人们的广泛研究，并被人们誉为新世纪的绿色能源。
[0003]目前使用最广泛且技术很成熟的白光LED主要是以发蓝光的GaN基芯片搭配YAG:Ce的荧光粉，通过激发YAG: Ce来发射黄光与蓝光混合来实现的，其效率高、制造成本低，但由于其发射光谱中缺少绿色和红色成分，尤其在红色区域发光效率不高，导致它的显色指数比较低，色彩还原性差，色调偏冷色调，从而使得其应用受到一定的限制。因此人们把目光投向了紫外芯片搭配红、绿、蓝三基色荧光粉形成复合白光来提高它的显色指数。但蓝色荧光粉的综合性能较差，在显色性能和稳定性能方面不如红色和绿色荧光粉的好，因此研究性能好的蓝色荧光粉不仅具有一定的理论意义，更具有重要的实际应用意义。
【发明内容】
[0004]针对上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种稳定性高、发光效率高，制备工艺简单易行、成本低廉，且对环境无污染的氟酸盐基蓝色荧光粉及其制备方法。
[0005]为实现上述目的，本发明采用的技术方案是:一种氟酸盐基蓝色荧光粉，化学通式为Sr7Y6-6XCe6x0F3Q，其中 x为Ce3+掺杂的摩尔百分数，0.0001 < x < 0.05。
[0006]本发明还提供一种氟酸盐基蓝色荧光粉的制备方法，包括如下步骤:
[0007](I)按化学式Sr7Y6-6XCe6x0F3Q中各元素的化学计量比，其中0.0001 < x < 0.05，分别称取含有锶离子Sr2+的化合物、含有钇离子Y3+的化合物、含有铈离子Ce3+的化合物，研磨并混合均匀;称取原料总重量的1-2倍的氟化铵NH4F,将前述混合均匀的样品埋入其中得到混合物；
[0008](2)将步骤(I)得到的混合物置于马弗炉中，在还原气氛下预煅烧，预煅烧温度为400?9500C，预煅烧时间为I?15小时；
[0009](3)将得到的混合物自然冷却，研磨并混合均匀后，再次埋入总重量的1-2倍的氟化铵NH4F中，在还原气氛中煅烧，煅烧温度为950?1400°C，煅烧时间为I?12小时，自然冷却到室温，得到蓝色荧光粉。
[0010]上述技术方案中，所述的含有锶离子Sr2+的化合物为碳酸锶、氧化锶、硝酸锶、氢氧化锶、氟化锶中的一种;含有钇离子Y3+的化合物为氧化钇、硝酸钇、碳酸钇、氟化钇中的一种;含有铈离子Ce3+的化合物为氧化铈、硝酸铈、三氟化铈和四氟化铈中的一种。
[0011]作为制备方法的优选方案，步骤(2)的预煅烧温度为450?900，°C预煅烧时间为3?14小时。
[0012]作为制备方法的另一个优选方案，步骤(3)的煅烧温度为1000?1350°C，煅烧时间为2?10小时。
[0013]与现有技术相比，本发明具有如下优点:
[0014]1、本发明提供的氟酸盐基蓝色荧光材料，有良好的物理和化学性能，发光效率高，可以广泛应用于制备高功率的LED。
[0015]2、本发明提供的氟酸盐基蓝色荧光材料，可以被309纳米的紫外光有效激发，发射出375?450纳米的蓝光，具有很宽的激发光谱和发光光谱，与紫外LED芯片匹配良好，可以有效的应用于白光LED中色度的调节，且可以用于被紫外光激发的各种照明设备及色度的调节，具有广阔的应用前景。
[0016]3、本发明提供的氟酸盐基蓝色荧光粉，制备工艺简单、无任何污染，对环境友好。
【附图说明】
[0017]图1是本发明实施例1制备样品Sr7Y5.9994Ce0.0()()60F3()在425纳米波长监测下的激发光谱图；
[0018]图2是本发明实施例1制备样品Sr7Y5.9994Ce0.0()()60F3()在303纳米波长激发下的发射光谱图；
[0019]图3是本发明实施例1制备样品Sr7Y5.9994CeQ._60F3()在303纳米波长激发、425纳米波长监测下的发光衰减曲线；
[°02°]图4是本发明实施例1制备样品Sr7Y5.9994Ce0.(X)()60F3()的扫描电子显微镜图谱；
[0021]图5是本发明实施例5制备样品Sr7Y5.7CeQ.30F3()在410纳米波长监测下的激发光谱图；
[0022]图6是本发明实施例5制备样品Sr7Y5.7CeQ.30F3()在309纳米波长激发下的发射光谱图；
[0023]图7是本发明实施例5制备样品Sr7YuCetL3OF3O在309纳米波长激发、410纳米波长监测下的发光衰减曲线；
[0024]图8是本发明实施例5制备样品Sr7Y5.7CeQ.30F3()的扫描电子显微镜图谱；
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
[0026]实施例1:
[0027 ]制备 Sr7Y5.9994Ce0.0006OF30
[0028]根据化学式Sr7Y5.9994Ce0.0()()60F3()中各兀素的化学计量比，分别称取氣化锁SrF2:2.1983克，氧化钇Y2O3: 1.6934克，氧化铈CeO2: 0.0003克，在玛瑙研钵中研磨并混合均匀后，埋于4.6702克的氟化铵NH4F中，选择还原性气氛进行预煅烧，预煅烧温度是450°C，预煅烧时间14小时，然后冷却至室温，取出样品；将预煅烧的样品再次充分混合研磨均匀，埋于4.6702克的氟化铵NH4F中，在还原性气氛中进行最终煅烧，煅烧温度是1350°C，煅烧时间2小时，自然冷却至室温，取出样品，即得到蓝光荧光粉。
[0029]参见附图1，它是按本实施例技术方案制备的样品在425纳米波长监测下的激发光谱图，从图中可以看出，该材料的蓝色发光的激发来源主要在270?320纳米的紫外区域，可以很好的制备紫外光激发荧光灯。
[0030]参见附图2，它是按本实施例技术方案制备的样品在303纳米波长激发下的荧光光谱图，从图中可以看出，该材料的发射波长为425纳米波段范围的蓝光。
[0031]参见附图3，它是按本实施例技术方案制备的样品在303纳米波长激发、425纳米波长监测下的发光衰减曲线，计算可得衰减时间为9.23微秒。
[0032]参见附图4，它是按本实施例技术方案所制备样品的扫描电子显微镜图谱;从图中可以看出，样品结晶良好颗粒分散均匀，其平均粒径为I.15微米。
[0033]实施例2:
[0034]制备Sr7Y5.994Ce0.006OF30
[0035]根据化学式Sr7Y5.994Ce0.QQ6OF3Q中各兀素的化学计量比，分别称取碳酸锁Sr⑶3:2.5835克，氟化钇YF3: 2.1863克，硝酸铈Ce(NO3)3.6H20: 0.0065克，在玛瑙研钵中研磨并混合均匀后，埋于5.7316克的氟化铵NH4F中，选择还原性气氛进行预煅烧，预煅烧温度是400°C，预煅烧时间15小时，然后冷却至室温，取出样品；将预煅烧的样品再次充分混合研磨均匀，埋于5.7316克的氟化铵NH4F中，在还原性气氛中进行最终煅烧，煅烧温度是1400°C，煅烧时间I小时，自然冷却至室温，取出样品，即得到粉体蓝光荧光粉。
[0036]其主要激发光谱、发射光谱、衰减曲线以及形貌与实施例1的样品相似。
[0037]实施例3:
[0038]制备Sr7Y5.97Ce0.03OF30
[0039]根据化学式Sr7Y5.97Ce0.Q30F3()中各兀素的化学计量比，分别称取硝酸锁Sr(N03)2:3.7035克，硝酸钇Y(NO3)3.6出0:5.7172克，四氟化铈06?4:0.0119克，在玛瑙研钵中研磨并混合均匀后，埋于11.3191克的氟化铵NH4F中，选择还原性气氛进行预煅烧，预煅烧温度是550°C，预煅烧时间10小时，然后冷却至室温，取出样品；将预煅烧的样品再次充分混合研磨均匀，埋于11.3191克的氟化铵NH4F中，在还原性气氛中进行最终煅烧，煅烧温度是950°C，煅烧时间12小时，自然冷却至室温，取出样品，即得到粉体蓝光荧光粉。
[0040]其主要激发光谱、发射光谱、衰减曲线以及形貌与实施例1的样品相似。
[0041 ] 实施例4:
[0042]制备Sr7Y5.952Ce0.048OF30
[0043]根据化学式Sr7Y5.952Ce0.Q48OF3Q中各兀素的化学计量比，分别称取氧化锁SrO:1.8133克，碳酸钇Y2(CO3)3.3H20:3.0644克，三氟化铈CeF3:0.0237克，在玛瑙研钵中研磨并混合均匀后，埋于5.8817克的氟化铵NH4F中，选择还原性气氛进行预煅烧，预煅烧温度是580°C，预煅烧时间9小时，然后冷却至室温，取出样品；将预煅烧的样品再次充分混合研磨均匀，埋于5.8817克的氟化铵NH4F中，在还原性气氛中进行最终煅烧，煅烧温度是1280 °C，煅烧时间4小时，自然冷却至室温，取出样品，即得到粉体蓝光荧光粉。
[0044]其主要激发光谱、发射光谱、衰减曲线以及形貌与实施例1的样品相似。
[0045]实施例5:
[0046]制备Sr7Y5.7Ce0.30F3o
[0047]根据化学式Sr7Y5.7Ce0.30F3Q中各兀素的化学计量比，分别称取氣化锁SrF2: 2.1983克，氟化钇YF3: 2.0791克，氧化铈CeO2:0.1291克，在玛瑙研钵中研磨并混合均匀后，埋于5.2878克的氟化铵NH4F中，选择还原性气氛进行预煅烧，预煅烧温度是640°C，预煅烧时间8小时，然后冷却至室温，取出样品；将预煅烧的样品再次充分混合研磨均匀，埋于5.2878克的氟化铵NH4F中，在还原性气氛中进行最终煅烧，煅烧温度是1050°C，煅烧时间9小时，自然冷却至室温，取出样品，即得到粉体状蓝光荧光粉。
[0048]参见附图5，是按本实施例技术方案制备的样品在410纳米波长监测下的激发光谱图，从图中可以看出，该材料的蓝色发光的激发来源主要在290?330纳米的紫外区域，可以很好的制备紫外光激发荧光灯。
[0049]参见附图6，它是按本实施例技术方案制备的样品在309纳米波长激发下的荧光光谱图，从图中可以看出，该材料的主要发光波长为410纳米波段范围的蓝光。
[0050]参见附图7，它是按本实施例技术方案制备的样品在309纳米的光激发下、410纳米波长监测下的发光衰减曲线，计算可得衰减时间为8.67微秒。
[0051]参见附图8，它是按本实施例技术方案所制备样品的扫描电子显微镜图谱，从图中可以看出，所得样品结晶良好颗粒分散均匀，其平均粒径为1.06微米。
[0052]实施例6:
[0053]制备Sr7Y5.76Ce0.24OF30
[0054]根据化学式Sr7Y5.76Ce0.24OF3Q中各兀素的化学计量比，分别称取碳酸锁Sr⑶3:2.1983克，氧化钇Y2O3: 1.6258克，四氟化铈CeF4:0.0955克，在玛瑙研钵中研磨并混合均匀后，埋于5.1658克的氟化铵NH4F中，选择还原性气氛进行预煅烧，预煅烧温度是700°C，预煅烧时间7小时，然后冷却至室温，取出样品；将预煅烧的样品再次充分混合研磨均匀，埋于5.1658克的氟化铵NH4F中，在还原性气氛中进行最终煅烧，煅烧温度是1240°C，煅烧时间5小时，自然冷却至室温，取出样品，即得到粉体状蓝光荧光粉。
[0055]其主要激发光谱、发射光谱、衰减曲线以及形貌与实施例5的样品相似。
[0056]实施例7:
[0057]制备Sr7Y5.82Ce0.18OF30
[0058]根据化学式Sr7Y5.82Ce0.180F3Q中各兀素的化学计量比，分别称取硝酸锁Sr(N03)2:2.9628克，氧化钇Y2O3: 1.3142克，三氟化铈CeF3:0.0710克，在玛瑙研钵中研磨并混合均匀后，埋于5.2716克的氟化铵NH4F中，选择还原性气氛进行预煅烧，预煅烧温度是760°C，预煅烧时间6小时，然后冷却至室温，取出样品；将预煅烧的样品再次充分混合研磨均匀，埋于
5.2716克的氟化铵NH4F中，在还原性气氛中进行最终煅烧，煅烧温度是1200 °C，煅烧时间6小时，自然冷却至室温，取出样品，即得到粉体状蓝光荧光粉。
[0059]其主要激发光谱、发射光谱、衰减曲线以及形貌与实施例5相似。
[0060]实施例8
[0061]制备Sr7Y5.ssCe0.12OF30
[0062]根据化学式Sr7Y5.88Ce0.120F3Q中各兀素的化学计量比，分别称取氧化锁SrO: 1.8134克，氟化钇YF3:2.1447克，硝酸铈Ce(NO3)3.6H20:0.1302克，在玛瑙研钵中研磨并混合均匀后，埋于4.9060克的氟化铵NH4F中，选择还原性气氛进行预煅烧，预煅烧温度是950°C，预煅烧时间I小时，然后冷却至室温，取出样品；将预煅烧的样品再次充分混合研磨均匀，埋于4.9060克的氟化铵NH4F中，在还原性气氛中进行最终煅烧，煅烧温度是1100°C,煅烧时间8小时，自然冷却至室温，取出样品，即得到粉体状蓝光荧光粉。
[0063]其主要激发光谱、发射光谱、衰减曲线以及形貌与实施例5的样品相似。
[0064]实施例9
[0065]制备Sr7Y5.94Ce0.06OF30
[0066]根据化学式Sr7Y5.94Ce0.Q60F3()中各兀素的化学计量比，分别称取氢氧化锁Sr (OH)2:2.1285克，氟化钇YF3: 2.1667克，氧化铈CeO2: 0.0258克，在玛瑙研钵中研磨并混合均匀后，埋于5.1852克的氟化铵NH4F中，选择还原性气氛进行预煅烧，预煅烧温度是900°C，预煅烧时间3小时，然后冷却至室温，取出样品；将预煅烧的样品再次充分混合研磨均匀，埋于5.1852克的氟化铵NH4F中，在还原性气氛中进行最终煅烧，煅烧温度是1160°C，煅烧时间7小时，自然冷却至室温，取出样品，即得到粉体状蓝光荧光粉。
[0067]其主要激发光谱、发射光谱、衰减曲线以及形貌与实施例5的样品相似。
【主权项】
1.一种氟酸盐基蓝色焚光粉，其特征在于:化学通式为Sr7Y6-6xCe6xOF3Q，其中x为Ce3+掺杂的摩尔百分数，0.0001 < 0.05。2.—种如权利要求1所述的氟酸盐基蓝色荧光粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)按化学式Sr7Y6-6XCe6xOF3Q中各元素的化学计量比，其中0.0001< x < 0.05，分别称取含有锶离子Sr2+的化合物、含有钇离子Y3+的化合物、含有铈离子Ce3+的化合物，研磨并混合均匀；称取原料总重量的1-2倍的氟化铵NH4F,将前述混合均匀的样品埋入其中得到混合物； (2)将步骤(I)得到的混合物置于马弗炉中，在还原气氛下预煅烧，预煅烧温度为400?9500C，预煅烧时间为I?15小时； (3)将得到的混合物自然冷却，研磨并混合均匀后，再次埋入总重量的1-2倍的氟化铵NH4F中，在还原气氛中煅烧，煅烧温度为950?1400°C，煅烧时间为I?12小时，自然冷却到室温，得到蓝色荧光粉。3.根据权利要求2所述的氟酸盐基蓝色荧光粉的制备方法，其特征在于:所述的含有锶离子Sr2+的化合物为碳酸锶、氧化锶、硝酸锶、氢氧化锶、氟化锶中的一种;含有钇离子Y3+的化合物为氧化钇、硝酸钇、碳酸钇、氟化钇中的一种;含有铈离子Ce3+的化合物为氧化铈、硝酸铈、三氟化铈和四氟化铈中的一种。4.根据权利要求2所述的氟酸盐基蓝色荧光粉的制备方法，其特征在于:步骤(2)的预煅烧温度为450?900，0C预煅烧时间为3?14小时。5.根据权利要求2所述的氟酸盐基蓝色荧光粉的制备方法，其特征在于:步骤(3)的煅烧温度为1000?1350 0C，煅烧时间为2?1小时。
【文档编号】C09K11/86GK105860976SQ201610257691
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月22日
【发明人】乔学斌
【申请人】江苏师范大学