CN101445728A - 一种宽带紫外激发的蓝色荧光材料及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及发光材料领域，公开了一种宽带紫外激发的蓝色荧光材料，以介孔沸石为基质，以二价铕离子为发光激活剂，其组成中，Na离子与二价铕离子的摩尔比为(1－x)∶x，且0.005≤x≤0.1。其制备方法为，将介孔沸石与三价铕盐溶液混合搅拌，并在20～95℃下反应12～48小时，取沉淀干燥后，加入还原剂，在600～1200℃下烧结。这种荧光材料，对250nm～420nm的紫外光区间有很强的吸收，在370～550nm有很强的发射，其发射主峰位于450nm；在380nm紫外灯照射下，激发产生蓝光，可用于白色LED。
Description
技术领域
本发明涉及发光材料领域，具体公开了一种宽带紫外激发的蓝色荧光材料。
背景技术
LED照明技术将成为人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一次标志性的飞跃，被誉为第四代照明技术。白光LED用作光源，同样的亮度，光电子芯片的耗电量仅为普通白炽灯的1/12，寿命可延长100倍。如果我国1/3的白炽灯被LED照明取代，每年可为国家节约用电1000亿千瓦，相当于一个三峡工程的发电量。该技术的特点是安全、环保、节能、色彩丰富、微型化。
到目前为止，有两种主要的方式得到白光：一种是采用蓝光GaNIn二极管与发黄绿光的荧光粉复合发白光；这种模式可提高光效10％左右，但显色指数不容易调节，缺少红光成分，只能发出冷“白光”，不能满足暖白光的应用要求；另一种是采用发射长波紫外光或紫蓝光的GaNIn二极管与三基色荧光粉复合发白光；此时只要荧光粉的激发波长与LED的发射波长相匹配，各色荧光粉的比例合适，即可得到高光效的白色光谱，这种模式可望得到最佳效果，其中蓝色发光材料是非常重要的三基色荧光粉之一。
现在广泛使用的材料是BaMgAl10O17:Eu2+蓝色发光材料，但是BaMgAl10O17:Eu2+制备工艺复杂，烧结温度高，还需二次烧结，得到的荧光粉体颗粒较大，需要长时间研磨。另外，材料受到热降解和真空紫外破坏的侵害，引起亮度损失。沸石是一种介孔材料，具有高的比表面积和特殊的孔结构，把稀土激活剂离子组装到沸石中，能够有效的避免激活剂的团聚引起的荧光浓度淬灭，可有效的提高激活剂和基质之间能量转换效率和发光效率。
发明内容
本发明旨在提供一种宽带紫外激发的蓝色荧光材料，能在250～420nm的宽带紫外下激发，可用于白光LED。
本发明还提供了这种宽带紫外激发的蓝色荧光材料的制备方法。
本发明的宽带紫外激发的蓝色荧光材料，以二价铕作为发光激活剂，以介孔沸石为基质，其组成中，Na离子与二价铕离子的摩尔比为(1-x)：x，且0.005≤x≤0.1。
介孔沸石优选为NaX或NaY型沸石。
这种宽带紫外激发的蓝色荧光材料，对250nm～420nm的紫外光区间有很强的吸收，在370～550nm有很强的发射，其发射主峰位于450nm。在250nm～420nm的紫外光照射下，发生蓝光。
制备方法为：将介孔沸石与三价铕盐溶液混合搅拌，并在20～95℃下反应12～48小时，取沉淀干燥后，加入还原剂，在600～1200℃下烧结。
烧结时间为2～8小时。
介孔沸石可选用NaX或NaY型分子筛。NaX型分子筛包括13X型沸石和4A型沸石；NaY型分子筛包括Y型沸石。
三价铕盐可选用EuCl3或Eu(NO3)3。三价铕盐溶液中铕离子浓度为0.05mol/L～1.5mol/L。
介孔沸石与三价铕盐中铕离子的摩尔比为1：(0.1～50)。
还原剂可选用碳或者氢气。
介孔沸石的晶格中含有钠离子，通过三价的铕离子与的离子吸附及与钠离子进行离子交换，使铕离子嵌入沸石的晶格中，再经过煅烧使三价的铕离子还原为二价的铕离子，所得到的产品是一种宽带紫外激发的蓝色荧光材料，以铕离子为发光激活剂，
本发明的荧光材料以二价铕离子为发光激活剂，以沸石为基质，利用沸石的的介孔结构，避免了激活剂离子因团聚造成的荧光浓度淬灭，同时该荧光材料对250-420nm的紫外光有很强的吸收，从而产生了高的发光效率。这种荧光材料能在250～420nm的宽带紫外下激发产生蓝光，可用于白光LED。特别是其长波紫外LED激发的性能使得该材料具有广泛的应用前景。
采用液相法结合高温固相法，得到高效宽带紫外激发的蓝光荧光材料，而且所得产品具有色纯度高、化学及光学性能稳定，生产工艺简单、原料廉价易得适合工业化生产的特点，反应过程基本没有工业三废，属于绿色环保、低能耗高效益产业。
附图说明
图1为实施例1宽带紫外激发的蓝色荧光材料荧光光谱图(左边的线代表激发光谱，右边的线代表发射光谱)
图2为实施例1宽带紫外激发的蓝色荧光材料SEM图片(2000倍)
具体实施方式
以下通过实施实例进一步说明本发明。但应理解，这些实例只是示例性的，本发明不局限于此。
实施例1
称取4.5000g(0.0105mol)13X型沸石投入30ml的1mol/L EuCl3溶液中，搅拌1小时，置于80℃水浴24小时，离心分离去除上清液，将沉淀物放入100℃的烘箱中烘干。将得到的前驱物放入50ml坩埚中，盖好盖子，放入150ml坩埚中，用活性炭掩埋置马弗炉800℃烧结4h后即得目标产物。产品在380nm的紫外灯照射下，发出蓝色的光。其荧光光谱图及SEM图片如图1和图2所示。组成式为：Na1.9Eu0.1O·Al2O3·2.8SiO2。
从荧光光谱图可见，该产物对250nm～420nm的紫外光区间有很强的吸收，在370～550nm有很强的发射，其发射主峰位于450nm。在380nm紫外灯照射下，产生蓝光。
实施例2
称取4.5000g(0.0105mol)13X型沸石投入30ml的1mol/L EuCl3溶液中，搅拌1小时，置于80℃水浴24小时，离心分离去除上清液，将沉淀物放入100℃的烘箱中烘干。将得到的前驱物放入50ml坩埚中，盖好盖子，放入150ml坩埚中，置于高温炉中在N2/H2气氛下800℃烧结3h后即得目标产物。组成式为：Na1.9Eu0.1O·Al2O3·2.8SiO2。
该产物对250nm～420nm的紫外光区间有很强的吸收，在370～550nm有很强的发射，其发射主峰位于450nm。在380nm紫外灯照射下，激发产生蓝光。
实施例3
称取4.5000g(0.0105mol)13X型沸石投入30ml的0.1mol/L EuCl3溶液中，搅拌1小时，置于80℃水浴24小时，离心分离去除上清液，将沉淀物放入100℃的烘箱中烘干。将得到的前驱物放入50ml坩埚中，盖好盖子，放入150ml坩埚中，用活性炭掩埋置马弗炉1000℃烧结3h后即得目标产物。组成式为：Na1.99Eu0.01O·Al2O3·2.8SiO2。
该产物对250nm～420nm的紫外光区间有很强的吸收，在370～550nm有很强的发射，其发射主峰位于450nm。在380nm紫外灯照射下，激发产生蓝光。
实施例4
称取4.5000g(0.0105mol)13X型沸石投入30ml的1mol/L Eu(NO3)3溶液中，搅拌1小时，置于80℃水浴24小时，离心分离去除上清液，放入100℃的烘箱中烘干。将得到的前驱物放入50ml坩埚中，盖好盖子，放入150ml坩埚中，用活性炭掩埋置马弗炉800℃烧结3h后即得目标产物。组成式为：Na1.9Eu0.1O·Al2O3·2.8SiO2。
该产物对250nm～420nm的紫外光区间有很强的吸收，在370～550nm有很强的发射，其发射主峰位于450nm。在380nm紫外灯照射下，激发产生蓝光。
实施例5
称取4.5000g(0.0123mol)4A型沸石投入30ml的1mol/L EuCl3溶液中，搅拌1小时，置于80℃水浴24小时，离心分离去除上清液，放入100℃的烘箱中烘干。将得到的前驱物放入50ml坩埚中，盖好盖子，放入150ml坩埚中，用活性炭掩埋置马弗炉800℃烧结3h后即得目标产物。组成式为：Na1.9Eu0.1O·Al2O3·2SiO2。
该产物对250nm～420nm的紫外光区间有很强的吸收，在370～550nm有很强的发射，其发射主峰位于450nm。在380nm紫外灯照射下，激发产生蓝光。
实施例6
称取4.5000g(0.00036mol)Y型沸石投入30ml的0.5mol/L EuCl3溶液中，搅拌1小时，置于80℃水浴24小时，离心分离去除上清液，放入100℃的烘箱中烘干。将得到的前驱物放入50ml坩埚中，盖好盖子，放入150ml坩埚中，用活性炭掩埋置马弗炉600℃烧结3h后即得目标产物。组成式为：Na54.5Eu1.5[(AlO2)56(SiO2)136]。
该产物对250nm～420nm的紫外光区间有很强的吸收，在370～550nm有很强的发射，其发射主峰位于450nm。在380nm紫外灯照射下，激发产生蓝光。
实施例7
称取4.5000g(0.0105mol)13X型沸石投入30ml的0.8mol/L Eu(NO3)3溶液中，搅拌1小时，置于80℃水浴24小时，离心分离去除上清液，放入100℃的烘箱中烘干。将得到的前驱物放入50ml坩埚中，盖好盖子，放入150ml坩埚中，用活性炭掩埋置马弗炉800℃烧结5h后即得目标产物。组成式为：Na1.92Eu0.08O·Al2O3·2.8SiO2。
该产物对250nm～420nm的紫外光区间有很强的吸收，在370～550nm有很强的发射，其发射主峰位于450nm。在380nm紫外灯照射下，激发产生蓝光。
实施例8
称取4.5000g(0.0105mol)13X型沸石投入30ml的0.5mol/L EuCl3溶液中，搅拌1小时，置于80℃水浴48小时，离心分离去除上清液，放入100℃的烘箱中烘干。将得到的前驱物放入50ml坩埚中，将50ml坩埚用盖子封好放入150ml坩埚中，置于高温炉中在N2/H2气氛下900℃烧结3h后即得目标产物。组成式为：Na1.95Eu0.05O·Al2O3·2.8SiO2。
该产物对250nm～420nm的紫外光区间有很强的吸收，在370～550nm有很强的发射，其发射主峰位于450nm。在380nm紫外灯照射下，激发产生蓝光。
实施例9
称取4.5000g(0.0105mol)13X型沸石投入30ml的1mol/L EuCl3溶液中，搅拌1小时，置于80℃水浴24小时，离心分离去除上清液，放入100℃的烘箱中烘干。将得到的前驱物放入50ml坩埚中，盖好盖子，放入150ml坩埚中，用活性炭掩埋置马弗炉800℃烧结3h后即得目标产物。组成式为：Na1.9Eu0.1O·Al2O3·2.8SiO2。
该产物对250nm～420nm的紫外光区间有很强的吸收，在370～550nm有很强的发射，其发射主峰位于450nm。在380nm紫外灯照射下，激发产生蓝光。
实施例10
称取4.5000g(0.0105mol)13X型沸石投入30ml的1mol/L EuCl3溶液中，搅拌1小时，置于30℃水浴24小时，离心分离去除上清液，放入100℃的烘箱中烘干。将得到的前驱物放入50ml坩埚中，盖好盖子，放入150ml坩埚中，用活性炭掩埋置马弗炉700℃烧结3h后即得目标产物。组成式为：Na1.9Eu0.1O·Al2O3·2.8SiO2。
该产物对250mm～420nm的紫外光区间有很强的吸收，在370～550nm有很强的发射，其发射主峰位于450nm。在380nm紫外灯照射下，激发产生蓝光。
Claims (9)
1、一种宽带紫外激发的蓝色荧光材料，其特征在于，以介孔沸石为基质，以二价铕离子为发光激活剂，其组成中，Na离子与二价铕离子的摩尔比为(1-x)：x，且0.005≤x≤0.1。
2、权利要求1所述的一种宽带紫外激发的蓝色荧光材料，其特征在于，所述的介孔沸石为NaX或NaY型沸石。
3、权利要求1所述一种宽带紫外激发的蓝色荧光材料的制备方法，其特征在于，将介孔沸石与三价铕盐溶液混合搅拌，并在20～95℃下反应12～48小时，取沉淀干燥后，加入还原剂，在600～1200℃下烧结。
4、权利要求3所述一种宽带紫外激发的蓝色荧光材料的制备方法，其特征在于，所述三价铕盐选自EuCl3或Eu(NO3)3。
5、权利要求3所述一种宽带紫外激发的蓝色荧光材料的制备方法，其特征在于，所述的介孔沸石为NaX或NaY型沸石。
6、权利要求3所述一种宽带紫外激发的蓝色荧光材料的制备方法，其特征在于，所述的三价铕盐溶液中铕离子浓度为0.05mol/L～1.5mol/L。
7、权利要求3所述一种宽带紫外激发的蓝色荧光材料的制备方法，其特征在于，所述的还原剂为碳或者氢气。
8、权利要求3所述一种宽带紫外激发的蓝色荧光材料的制备方法，其特征在于，所述的烧结时间为2～8小时。
9、权利要求3所述一种宽带紫外激发的蓝色荧光材料的制备方法，其特征在于，所述的介孔沸石与三价铕盐中铕离子的摩尔比为1：(0.1～50)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20120801 Termination date: 20141226 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |