CN101531901A - 一种紫外紫光激发红色和蓝色发射磷硅酸盐荧光粉 - Google Patents

一种紫外紫光激发红色和蓝色发射磷硅酸盐荧光粉 Download PDF

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闫世润
胡桑苒
胡建国
张修江
李晓红
张勇
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Abstract

本发明属稀土发光材料技术领域，具体涉及一种紫外紫光激发红色和蓝色发射磷硅酸盐荧光粉，其组成成分可由下述化学式表示：Sr6－x－aMxMg1－b(PO4)y(SiO4)3.5－0.75y: EuaMnb，其中M为碱土金属Ca或Ba中任一种，0＜a≤0.1，0＜b≤0.2，0≤x≤3.96，0.5≤y≤3。随着荧光粉中x，y的改变，蓝色波段的发射峰值波长可在430nm～465nm之间移动，而红色发射的峰值波长可在660nm～703nm之间移动。随着a，b的改变蓝色部分和红色部分的相对强度会发生变化。该荧光粉可用作植物生长光源的荧光粉和高压汞灯用颜色校正的荧光粉，也可作为紫外紫光芯片激发的白光LED的蓝色和红色发光组分。

Description

一种紫外紫光激发红色和蓝色发射磷硅酸盐荧光粉
技术领域
本发明属稀土发光材料技术领域，具体涉及一种紫外紫光激发红色和蓝色发射磷硅酸盐荧光粉。
背景技术
植物生长主要从太阳光来获得光合作用所需能量。太阳光的波长范围在350～750nm。在该范围内各个光谱波段对植物的作用是不相同的，其中最重要的是蓝紫光和红橙光，前者能防止叶片黄化和产生丛叶，后者对叶片和花的形成、根茎的发育有很大的作用。一般说来，黄绿光对植物生长的作用不大，因为该波段内的能量大多被绿色植物反射而不吸收，故无实际应用价值[王惠琴，黄京根，胡建国等，复旦学报(自然科学版)1991，30(3)：287]。但是太阳光只能在白天获得，这就限定了植物光合作用的时间和农产品产量的提高的空间。同时蔬菜、花卉等经济作物的工厂化生产、组织培养及试管苗的繁殖等都需利用人造光源进行补充光照。所以开发适合植物生长的高效人造光源，对促进植物生长、分化具有重要的作用。目前的植物生长光源主要采用低压汞蒸气激发的节能灯，蓝色发射的荧光粉主要有CaWO4:Pb，Sr2P2O7:Sn，BaMgAl10O17:Eu，Sr10(PO4)6Cl2:Eu等，红色和橙色发射的荧光粉主要有(SrMg)3(PO4)2:Sn，3.5MgO.0.5MgF2.GeO2:Mn，LiAl5O8:Fe，LiAlO2:Fe等，当同时需要蓝紫色和橙红色发射时，需要两种或几种荧光粉混合，灯的品质会受到两种不同粉比重及表面电性等性质差异的影响。同时，高压汞灯中，汞的可见谱线主要为峰值波长405，436，546，578nm的蓝紫光和黄、绿光，由于缺乏红光使灯光色显得发青，为了改善其光色性也需要添加可被365nm激发的红色发光材料。另外，在紫外紫光芯片泵浦的白光LED中，也需要能够被紫光激发发射红光的荧光粉。
发明内容
本发明的目的在于提供一种紫外紫光激发红色和蓝色发射磷硅酸盐荧光粉。
本发明提出的紫外紫光激发红色和蓝色发射磷硅酸盐荧光粉，该磷硅酸盐荧光粉组成成分由化学式表示为：Sr6-x-aMxMg1-b(PO4)y(SiO4)3.5-0.75y:EuaMnb，其中M为碱土金属Ca或Ba中任一种，0<a≤0.1，0<b≤0.2，0≤x≤3.96，0.5≤y≤3。
本发明中，具有化学式Sr6-x-aMxMg1-b(PO4)y(SiO4)3.5-0.75y:EuaMnb荧光粉可以采用碱土金属碳酸盐、SiO2、磷酸氢二铵、氧化铕、碳酸锰为原料采用高温固相反应法制备，也可采用溶胶凝胶法制备其前驱体然后再进行固相反应制备。该荧光粉中的激活剂铕和锰都应该是二价的，所以需要在还原气氛下进行。高温固相反应可在还原气氛中一次烧成，也可先在空气中灼烧、经破碎后再在还原气氛中还原两步法合成。
本发明的有益效果在于：随着荧光粉中x，y的改变，蓝色波段的发射峰值波长可在430nm～465nm之间移动，而红色发射的峰值波长可在660nm～703nm之间移动。随着a，b的改变蓝色部分和红色部分的相对强度会发生变化。该荧光粉可用作植物生长光源的荧光粉，也可作为紫外芯片激发白光LED的蓝色和红色组分，或用作高压汞灯用颜色校正的发光材料。
附图说明
图1本发明的一个荧光粉的激发光谱图。
图2为本发明的一个荧光粉在365nm激发下的发射光谱图。
图3为本发明的几个荧光粉在253.7nm激发下的发射光谱图。其中，曲线1为Sr5.94Mg0.88(PO4)2(SiO4)2:Eu0.06Mn0.12，曲线2为Sr3.96Ba1.98Mg0.9(PO4)2(SiO4)2:Eu0.06Mn0.1，曲线3为Sr3.3Ba2.64Mg0.9(PO4)2(SiO4)2:Eu0.06Mn0.1，曲线4为Sr2.96Ba2.94Mg0.85(PO4)2(SiO4)2:Eu0.1Mn0.15，曲线5为Sr2.97Ca2.97Mg0.8(PO4)2(SiO4)2:Eu0.06Mn0.2。
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。
下文将说明根据本发明的磷硅酸盐蓝色和红色发射荧光粉的具体实施方案。
实施例1：首先，称取高纯试剂碳酸锶(SrCO3)、碳酸钡(BaCO3)或碳酸钙(CaCO3)、二氧化硅(SiO2)、氧化铕(Eu2O3)、碳酸锰(MnCO3)和磷酸氢二铵((NH4)2HPO4)。其中，磷酸氢二铵过量3～5％以弥补灼烧过程的挥发损失，再称取占化学式1％～2％质量的助熔剂，将它们在研钵中研磨2～3小时，使其充分混匀。
之后，将上述混合物装入刚玉坩埚、压实，并置于空气高温炉中，以8～12℃/min的速率升温到800℃，保持1～3小时，然后升到～1320℃，再烧结3～4小时。冷却后取出并破碎至一定粒度，装入原坩锅，然后在管式还原炉中H2/N2(H2体积含量5～10％)下1200～1320℃还原3～4小时。在还原气氛中冷却到室温，将上述灼烧物从还原炉中取出、再破碎，用80℃左右去离子水洗涤三遍(3L水每千克粉)，120～150℃烘箱烘烤6～8小时即得本专利所称蓝色和红色可调发射磷硅酸盐荧光粉。
为了保证荧光粉计量准确性，二氧化硅在使用前先在800℃马福炉中处理30min以去除吸附的水分和其他易挥发杂质。按化学式称取所需量的各试剂和助熔剂，在研钵中研磨3小时，使其充分混匀。然后装入刚玉坩埚并适当压实。在烧结炉中800℃和1320℃空气中分别烧结2小时和3小时，然后在1300℃H2/N2还原气氛中(H2占10％)还原3～4小时。还原气氛中降到室温后，从还原炉中取出荧光粉、破碎、洗涤、烘干，即得所称的磷硅酸盐荧光粉产物。
使用上述方法制备且具有化学式Ba2.97Sr2.97Mg0.9(PO4)2(SiO4)2:Eu0.06Mn0.10荧光粉436nm监控的激发光谱如图1所示。从图中可以看出，该荧光粉在250～400nm范围内有很宽的激发光谱，其中在280nm，340nm激发最强。说明该荧光粉可用作长波紫外、紫光激发而发光的荧光粉。该荧光粉在365nm激发下的发射光谱如图2所示。从图中可以看出，该荧光粉有蓝色和红色两个发射峰，蓝色和红色的峰值波长分别为436nm和657nm。
使用上述方法制备的具有化学式Sr6-x-aMxMg1-b(PO4)y(SiO4)3.5-0.75y:EuaMnb的磷硅酸盐荧光粉，随着x，y变化，蓝色波段的波长可在430nm～465nm之间移动，而红色的发射波长可在660nm～703nm之间移动。随着a，b的改变蓝色部分和红色部分的相对强度会发生变化。部分荧光粉在254nm激发下的蓝色和发射峰值波长的数值总结在表1中。
表1 部分磷硅酸盐发光性能(253.7nm激发)
Figure A200910049422D00051

Claims (1)

1.一种紫外紫光激发红色和蓝色发射磷硅酸盐荧光粉，其特征在于该磷酸盐荧光粉组成成分化学式表示为：Sr6-x-aMxMg1-b(PO4)y(SiO4)3.5-0.75y:EuaMnb，其中M为碱土金属Ca或Ba中任一种，0<a≤0.1，0<b≤0.2，0≤x≤3.96，0.5≤y≤3。
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