CN101130690B

CN101130690B - 一种二价铕激活的碱土金属硅酸盐荧光粉及其制备方法

Info

Publication number: CN101130690B
Application number: CN2007100437117A
Authority: CN
Inventors: 闫世润; 胡建国; 马林; 徐永刚; 郭恩梨
Original assignee: Shanghai Hongyao Chemical Technology Co ltd; Jinjiang Hengyuan Technology Development Co ltd
Current assignee: Shanghai Hongyao Chemical Technology Co ltd; Jinjiang Hengyuan Technology Development Co ltd
Priority date: 2007-07-12
Filing date: 2007-07-12
Publication date: 2011-12-14
Anticipated expiration: 2027-07-12
Also published as: CN101130690A

Abstract

本发明属稀土发光材料技术领域，具体为一种二价铕激活的碱土金属硅酸盐荧光粉及其制备方法。该荧光粉的组成为：Sr_xBa_yEu_zSiO_2+x+y+z，其中，2≤x<5，0<y≤0.10，0<z≤0.15，2.5≤x+y+z≤5。随着组成变化，该荧光粉的激发波长范围为紫外紫光到蓝光蓝绿光(λ_exc＝300～500nm)，发射峰值波长在λ_em＝565nm～586nm。发射峰半高宽(FWHM)在70～90nm范围。该荧光粉可用做白光LED的黄色或黄橙色组分，也可用做紫外紫光激发的显示材料。

Description

一种二价铕激活的碱土金属硅酸盐荧光粉及其制备方法

技术领域

本发明属稀土发光材料技术领域，具体涉及一种铕激活的碱土金属硅酸盐非整比化合物荧光粉及其制备方法。

背景技术

白光发光二极管(LED)与传统的照明光源相比较，有节能、高效、体积小、寿命长，响应速度快、驱动电压低、抗震动等优点，受到世界各国的广泛关注。在技术角度讲，有两种方法可以得到白色LED光源。一种是将红、绿、蓝三种单色LED组合产生白光；第二种是用LED芯片去激发其他发光材料混合形成白光，即用蓝光LED激发发黄光的荧光粉，或用近紫外LED去激发红、绿、蓝三种荧光粉。第一种方法将红、绿、蓝单色LED组合产生白光具有效率高、可以动态调节色温、显色性好等优点，但三种颜色LED的正向电压和光输出不同，另外他们的温度特性和光维持特性也不相同，它必须具备光输出信号取样和反馈功能，进行动态控制，以便所发出的白光的色度点的坐标保持不变，因而对电路设计的要求较高。从目前发展趋势看，将LED芯片与荧光粉组合，利用LED芯片的发射光激发荧光粉并混合形成白光的方法，在可行性、实用性和商品化方面第二种方法都优于第一种方法。但该方案中无论是蓝光芯片配合发黄光的荧光粉，还是近紫外芯片激发红、绿、蓝荧光粉，合成具有合适激发光谱范围、良好发光特性和稳定性的荧光粉作为光转换材料非常关键。其中蓝色和绿色发射的荧光粉相对比较容易得到，但是，合适的橙色发射和红色发射的荧光粉很少，但是对于改善白光LED的色温和显色性很重要。本专利即提供一种可被紫外紫光和蓝光激发的黄色和黄橙色发射高效荧光粉。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可被紫外紫光和蓝光激发的、发射波长在565nm～586nm之间的碱土金属硅酸盐荧光粉及其制备方法。该荧光粉可作为近紫外和蓝光激发白光LED的黄橙色组分，或紫外紫光、蓝光激发的显示器件的发光材料。

本发明提供的铕激活的碱土金属硅酸盐荧光粉，其组成成分可由下述化学式表示：Sr_xBa_yEu_zSiO_2+x+y+z，其中，2≤x<5，0<y≤0.10，0<z≤0.15，2.5≤x+y+z≤5。

该荧光粉可以是阳/阴离子比为2.5-5之间的非整比化合物。

本发明还提供上述铕激活的碱土金属硅酸盐荧光粉的制备方法，具体步骤如下：

(1)按化学式Sr_xBa_yEu_zSiO_2+x+y+z，其中，2≤x<5，0<y≤0.10，0<z≤0.15，2.5≤x+y+z≤5称取需要量的碳酸锶、碳酸钡、二氧化硅和三氧化二铕，再称取占化学式0.5％～5％质量的助熔剂，将这些组分充分混匀；

(2)将上述混合物装入刚玉坩埚，并置于高温管式还原炉中进行固相反应(烧结)，气氛为N₂和H₂混合气体，其中H₂占混合气体体积的5～10％，反应温度为1100～1400℃，反应时间为3～10小时；

(3)在还原气氛中降到室温，将烧结物破碎至所需粒度，用70～85℃去离子水洗涤，120～150℃温度下烘干，即得到所需产物。

本发明中，所述的助熔剂为SrF₂、BaF₂、NH₄HF₂、MgF₂或H₃BO₃中的一种或几种，其用量为荧光粉化学式质量的0.5％～5％，优选2～3％。

本发明中，步骤(2)的烧结过程中，优选程序升温的方式，即先以8-12℃/min升温到700-900℃，保持30分钟-60分钟，然后以5-8℃/min升温速率升温到1100-1400℃，保持3-10小时。

根据本发明可以得到具有化学式Sr_xBa_yEu_zSiO_2+x+y+z，其中2≤x<5，0<y≤0.10，0<z≤0.15，2.5≤x+y+z≤5的荧光粉，该荧光粉能被紫外紫光或蓝光、蓝绿光(如λ_exc＝300～500nm)有效激发，阳离子种类、阴阳离子比例、Eu浓度变化，不仅激发光谱会发生变化，365nm激发下发射峰值波长在565～586nm之间调变，发光颜色从黄色到黄橙色。发射峰半高宽(fwhm)在70-90nm范围。因此，将本发明的荧光粉可用做白光LED的黄色或橙色组分用来制备暖色调LED，以及用作制备紫外紫光或蓝光激发的显示器件的发光材料。

附图说明

图1为本发明的荧光粉的激发(监控575nm发射)和发射光谱(343nm激发)。

具体实施方式

将参照附图详细说明本发明的优选实施方案。对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是：在不背离本发明的实质和范围的情况下，可以从中进行各种改进和变化。因而，本发明涵盖处于所附权利要求及其等同物的范围之内的本发明的改进和变化。

实施例：

为了保证准确性，先将所用试剂在120℃烘箱中处理8小时。按化学式称取所需量的称取高纯试剂碳酸锶(SrCO3)、碳酸钡(BaCO3)、二氧化硅(SiO2)、三氧化二铕(Eu2O3)。其中，Eu占阳离子的摩尔分数在0.02～0.2之间，更优为0.05～0.15之间。再称取占化学式0.5％～5％质量的助熔剂，较优的为化学式2～3％质量的助熔剂。将它们在研钵中与少许无水乙醇研磨2～3小时，使其充分混匀。和助熔剂并加入少许无水乙醇，在研钵中研磨3小时，使其充分混匀。然后干燥并装入刚玉坩埚且压实。采用程序升温的方式，在H₂/N₂还原气氛中(H₂占10％)中800℃和1350℃分别烧结0.5小时和6小时。还原气氛中降到室温后，从高温炉中取出、破碎、洗涤、烘烤，即得所需产物。

使用上述方法制备且具有化学式Sr_3.85Eu_0.15SiO₆荧光粉的激发光谱(监控575发射)和发射光谱(343nm激发)如图1所示。从图中可以看出，该粉在300～500nm范围内有很宽的激发光谱，其中在343nm,410和482nm有三个小峰。说明该荧光粉可用于长波紫外、紫光、以及蓝绿光LED芯片以制造白光LED光源。

使用上述方法制备的具有化学式Sr_xBa_yEu_zSiO_2+x+y+z的二价铕激活的碱土金属硅酸盐荧光粉，随着基质阳离子种类(Ba部分取代Sr)、总阴阳离子比例、Eu浓度、助熔剂及烧结程序变化，激发和发射峰值波长和及强度皆会发生变化，部分荧光粉在365nm激发下的发光性能总结在表1中。

表1部分碱土金属硅酸盐发光性能(365nm激发)

Claims

1.一种二价铕激活的碱土金属硅酸盐荧光粉，其特征在于组成成分由以下化学式表示：Sr_xBa_yEu_zSiO_2+x+y+z，其中，2＜x＜5，0＜y≤0.10，0＜z≤0.15，2.5≤x+y+z≤5，即该荧光粉是阳/阴离子比2.5～5之间的非整比化合物。

2.一种二价铕激活的碱土金属硅酸盐荧光粉的制备方法，其特征在于具体步骤如下：

(1)按化学式Sr_xBa_yEu_zSiO_2+x+y+z，其中，2＜x＜5，0＜y≤0.10，0＜z≤0.15，2.5≤x+y+z≤5称取需要量的碳酸锶、碳酸钡、二氧化硅和三氧化二铕，再称取占化学式中元素的质量0.5％～5％的助熔剂，将这些组分充分混匀；

(2)将上述混合物装入刚玉坩埚，并置于高温管式还原炉中进行固相反应，气氛为N₂和H₂混合气体，其中，H₂占5～10％的体积，反应温度为1100～1400℃，反应时间为3～10小时；

(3)在还原气氛中降到室温，将烧结物破碎至所需粒度，用70～85℃去离子水洗涤，200～300℃温度下烘干，即得到所需产物；

所述的助熔剂为NH₄HF₂、MgF₂或H₃BO₃中的一种或几种；

荧光粉的烧结过程采用程序升温的方式：以8-12℃/min升温到700-900℃，保持30分钟-60分钟，然后以5-8℃/min升温速率升温到1100-1400℃，保持3-10小时。