CN100554367C - 一种全色荧光材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种全色荧光材料，该荧光材料的化学式是LiYZrO:Eu³⁺，Dy³⁺，R³⁺，其中R代表B³⁺或任何一种稀土离子和B³⁺两种离子共掺。该全色荧光材料的制备方法是将硝酸锂、硝酸钇、硝酸锆、硝酸铕、硝酸镝及硼酸或任何一种稀土硝酸盐和硼酸共掺溶于去离子水中，然后在上述溶液中加入尿素和柠檬酸，溶解后加热搅拌再烧结制成。本发明采用燃烧法制备的荧光材料全色发光，发射强度高，物相均匀，产物粒度小，属纳米级，且化学稳定性好。另外，本发明得到的荧光材料无毒、无辐射，属于绿色环保型发光材料，且制备工艺简单、安全、生产温度较低，节省能源。

Description

一种全色荧光材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及全色荧光材料，属于发光材料技术领域。

技术背景

自1882年爱迪生发明白炽灯以来，人造照明光源经历了三个发展阶段：白炽灯、霓虹灯、气体放电灯。1993年日本首先在蓝色GaN发光二极管上莸得技术突破，并于1996年实现白光LED，近几年正向第四个照明光源的发展阶段——以白光LED为主的半导体照明光源的方向发展。由于白光LED不含汞，具有省电、环保、寿命长等优点，被喻为“绿色照明光源”，可广泛应用于通讯、电子、汽车、光电显示等产业，亦将逐渐取代传统照明设备。

目前，实现白光发射的途径主要有以下几种：(1)采用蓝色芯片加黄色荧光粉的方法产生白光，是基于补色混光的原理，蓝色芯片发出的蓝光一部分透过荧光粉，另一部分激发荧光粉使其发黄光，蓝光和黄光混合形成白光。这种方法简易可行，因而是目前最常用的方法，但是此法所产生的白光的质量与荧光粉的用量、密度、粒径以及荧光粉在芯片周围的分布状况有密切的关系，由于涂覆层厚度的关系，结果会使不同方向的色温不同，其差别可达到800K。且操作过程中会使荧光材料的发光效率降低。(2)采用紫外、近紫外的LED去激发红、绿、蓝荧光粉，将它们分别发出的红、绿、蓝光进行混合而获得白光。其工作原理与三基色荧光灯甚为相似，通过改变荧光粉的配比，可以得到各种色温的白光，且具有很好的显色性能。但斯托克斯效应使它的发光效率大大降低。(3)第三种产生白光的方法是将发红、绿、蓝光的LED混在一起或将发红、绿、蓝光的三种芯片封装在一起。这是产生白光最直接的方法。通过改变三者的强度，可以得到任意色温的白光。但这种方法也有一个很严重的缺点，即随着输入功率增加，LED发热增加，使芯片温度升高，造成LED可靠性下降，光输出效率降低。

由上述情况可以看出，无论是采用补色的原理，还是三基色混合的原理，都会使白光LED的发光效率有所降低，并且存在显色指数不稳定的问题。此外，现有发光材料的制备多是通过固相烧结法实现的，此法烧结温度高(高于1300℃)，浪费能源，且存在发光中心在基质中分布不均匀的缺点。

发明内容

针对白光LED制造过程中发光效率降低，显色指数不稳定等弊端，本发明提供一种发光效率高，显色指数稳定的全色荧光材料，此荧光材料可在近紫外及可见光(蓝光)的激发下，发射红、绿、蓝三种颜色，能够实现单一物相下的白光发射。同时提供一种该全色荧光材料的制备方法。

本发明的全色荧光材料的化学式是：

LiYZrO:Eu³⁺，Dy³⁺，R³⁺

其中R代表硼离子B³⁺或稀土离子中的任何一种和硼B³⁺离子共掺。

上述全色荧光材料的制备方法包括以下步骤：

(1)按摩尔比145∶91∶16∶13∶11∶8或145∶91∶16∶14∶13∶10.5或145∶91∶16∶16∶16∶11将硝酸锂、硝酸钇、硝酸锆(Zr(NO₃)₄·5H₂O)、硝酸铕、硝酸镝及其他组分溶于去离子水中，其他组分是指硼酸或任何一种稀土硝酸盐和硼酸共掺；

(2)然后在上述溶液中加入相对所有硝酸盐摩尔比2~5倍的尿素和摩尔比1~3倍的柠檬酸，溶解后在100℃~180℃下加热搅拌10~50分钟；

(3)而后将上述溶液在600℃~900℃下烧结5~40分钟，即可得到白色粉末状全色荧光材料。

本发明采用燃烧法制备的荧光材料为全色发光，发射强度高，物相均匀，产物粒度小，属纳米级，且化学稳定性好。另外，本发明得到的荧光材料无毒、无辐射，属于绿色环保型发光材料，且制备工艺简单、安全、生产温度较低，节省能源。由于此法是在液相中制备前驱体，各组分的含量可精确控制，反应组分可以在分子水平上混合均匀，合成温度相对较低，可节省能源。

具体实施方式

实施例1

按摩尔比分别称取100g硝酸锂、250.7g硝酸钇、69.168g硝酸锆(Zr(NO₃)₄·5H₂O)、56.63g硝酸铕，46.84g硝酸镝，4.95g硼酸，523.5g尿素，880.1g柠檬酸溶于水中，在100℃下加热40分钟，然后在700℃下烧结25分钟，即可得到白色粉末状全色荧光材料。

实施例2

按摩尔比分别称取100g硝酸锂、250.7g硝酸钇、69.168g硝酸锆(Zr(NO₃)₄·5H₂O)、60.83g硝酸铕，55.60硝酸镝，3.61g硝酸铈，5.98g硼酸，640.8g尿素，897.7g柠檬酸溶于水中，在140℃下加热30分钟，然后在800℃下烧结20分钟，即可得到白色粉末状全色荧光材料。

实施例3

按摩尔比分别称取100g硝酸锂、250.7g硝酸钇、69.168g硝酸锆(Zr(NO₃)₄·5H₂O)、68.43g硝酸铕，59.97硝酸镝，3.59g硝酸镧，6.97g硼酸，691.2g尿素，983.5g柠檬酸溶于水中，在160℃下加热20分钟，然后在900℃下烧结10分钟，即可得到白色粉末状全色荧光材料。

Claims (2)

1.一种全色荧光材料，其特征在于：该荧光材料的化学式是：

LiYZrO:Eu³⁺，Dy³⁺，R³⁺

其中R代表硼B³⁺或稀土离子中的任何一种和硼B³⁺离子共掺。

2.一种权利要求1所述全色荧光材料的制备方法，该荧光材料的化学式是：LiYZrO:Eu³⁺，Dy³⁺，R³⁺，其中R代表硼B³⁺或稀土离子中的任何一种和硼B³⁺离子共掺；其特征在于：包括以下步骤：

(1)按摩尔比145∶91∶16∶13∶11∶8或145∶91∶16∶14∶13∶10.5或145∶91∶16∶16∶16∶11将硝酸锂、硝酸钇、硝酸锆、硝酸铕、硝酸镝及其他组分溶于去离子水中，其他组分是指硼酸或任何一种稀土硝酸盐和硼酸共掺；

(2)然后在上述溶液中加入相对所有硝酸盐摩尔比2~5倍的尿素和摩尔比1~3倍的柠檬酸，溶解后在100℃~180℃下加热搅拌10~50分钟；

(3)而后将上述溶液在600℃~900℃下烧结5~40分钟，即可得到白色粉末状全色荧光材料。