CN101805607A

CN101805607A - 硅酸盐绿光荧光粉的低温合成方法

Info

Publication number: CN101805607A
Application number: CN 201010146858
Authority: CN
Inventors: 章少华; 胡江峰; 谢冰
Original assignee: Nanchang University
Current assignee: Nanchang University
Priority date: 2010-04-15
Filing date: 2010-04-15
Publication date: 2010-08-18

Abstract

一种以焦硅酸镁钙为基质的绿色荧光粉，具有性能稳定、发光效率高的特点。该荧光粉为稀土激活的焦硅酸镁钙，配方采用化学通式为：aCaO-MgO-2SiO₂-bCaCl₂:xEu，其中1.6≤a≤2，1≤b≤3，0.01≤x≤0.07。该荧光粉主要晶相为Ca₂MgSi₂O₇:Eu²⁺。其制备方法为：按通式比例称量原料，将上述结构式中元素的氧化物或相应的盐类混磨均匀，采用还原气氛，在800～1000℃下烧结2～4小时，随炉冷却后磨细，用水洗涤，过滤、烘干后即得最终产品。

Description

硅酸盐绿光荧光粉的低温合成方法

技术领域

本发明属于一种绿色硅酸盐荧光材料及其制备方法，特别涉及采用CaCl₂作为反应物兼熔剂的工艺获得的绿色硅酸盐荧光材料及制备方法。

背景技术

硅酸盐基质具有较高的化学稳定性和热稳定性，而且高纯二氧化硅原料价廉易得，因此稀土离子激活的硅酸盐发光材料引起了人们的重视。高温固相法工艺简单，合成的荧光粉发光强度和发光效率较高。稀土离子激活的Ca₂MgSi₂O₇基质绿色硅酸盐荧光粉可广泛用于白光LED照明、长余辉材料及飞点扫描荧光粉等领域。但目前所见的用高温固相法制备的Ca₂MgSi₂O₇基质的绿色硅酸盐荧光粉合成的温度普遍在1200-1400℃，而且强度不高。降低荧光粉的合成温度，提高荧光粉的发光强度具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种绿色硅酸盐荧光材料，通过采用CaCl₂作为原料兼熔剂，可以增强发光强度，也可以降低烧结温度。

本发明的另一目的是提供上述绿色硅酸盐荧光材料的制备方法。

本发明提供的绿色硅酸盐荧光材料，其配方化学通式为：aCaO-MgO-2SiO2-bCaCl₂:xEu，其中1.6≤a≤2，1≤b≤3，0.01≤x≤0.07，优选的范围为：1.6≤a≤1.8，2≤b≤2.6，0.02≤x≤0.05。本发明采用高温固相法合成Ca₂MgSi₂O₇基质硅酸盐绿色荧光粉，通过采用CaCl₂作为原料兼熔剂，可以增强发光强度，也可以降低烧结温度。CaCl₂的加入作为反应物的同时，在发光体形成过程中起帮助熔化的熔媒作用，因此可以降低基质形成晶体的烧结温度和促使激活剂进入晶格形成发光中心，进而提高发光强度。当有CaCl₂存在时，氯离子具有一定的还原性，更有利于Eu³⁺被完全还原成Eu²⁺，从而在降低烧结温度的同时，大幅度提高了Ca₂MgSi₂O₇:Eu²⁺荧光粉的发光强度。

本发明提供的绿色硅酸盐荧光材料的制备方法如下：根据化学通式，称取Ca、Mg、Si和Eu元素的氧化物或相应的盐类，充分混磨均匀后，采用还原气氛，在800～1000℃下烧结2～4小时，随炉冷却后磨细，洗涤、过滤、烘干。

本发明中采用的还原气氛可以为碳还原、一氧化碳或氮气与氢气混合气。

附图说明

附图1化学通式为1.6CaO-MgO-2SiO₂-2.4CaCl₂:0.03Eu经860℃煅烧3.5小时的荧光粉在528nm监测下的激发光谱与在400nm光激发下的发射光谱。

附图2化学通式为1.8CaO-MgO-2SiO₂-CaCl₂:0.03Eu经1000℃煅烧3小时的荧光粉在400nm光激发下的发射光谱。

附图3化学通式为2.0CaO-MgO-2SiO₂-2.6CaCl₂:0.03Eu经850℃煅烧2.5小时的荧光粉在400nm光激发下的发射光谱。

附图4化学通式为1.6CaO-MgO-2SiO₂-2.4CaCl₂:xEu(x＝0.01；0.02；0.03；0.04；0.07)在900℃煅烧3小时得到荧光粉的发射光谱，以及作为对比的在1200℃烧结4小时得到的Ca₂MgSi₂O₇:xEu²⁺(x＝0.01；0.02；0.03；0.04；0.07)荧光粉的发射光谱。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明：

实施例1

准确称取CaCO₃3.244g，Mg(OH)₂1.182g，SiO₂3.450g，CaCl₂5.35g，Eu₂O₃0.352g。将上述原料研混均匀，装入刚玉坩埚，振动压实，外套大坩埚，夹层装入碳粉并加盖，于室温下置于高温电阻炉，在860℃烧结3.5小时，随炉冷却后磨细，用水洗涤、过滤、烘干后可获得黄色荧光材料。所得荧光材料化学组成为Ca₂MgSi₂O₇:Eu²⁺。它在360～480nm紫外到蓝光激发下都能发射出很强的绿色发射光，发射峰位于528nm处。所得荧光粉在528nm监测下的激发光谱与在400nm光激发下的发射光谱见附图1。

实施例2

准确称取CaCO₃8.8845g，Mg(OH)₂2.8769g，SiO₂6.1253g，CaCl₂5.4265g，Eu₂O₃0.2573g。将上述原料研混均匀，装入刚玉坩埚，振动压实，外套大坩埚，夹层装入碳粉并加盖，于室温下置于高温电阻炉，在1000℃烧结3小时，随炉冷却后磨细，用水洗涤、过滤、烘干后可获得黄色荧光材料。所得荧光材料化学组成为Ca₂MgSi₂O₇:Eu²⁺。它在400nm光激发下都能发射出很强的绿色发射光，发射峰位于528nm处，见附图2。

实施例3

准确称取CaCO₃11.8458g，Mg(OH)₂2.8769g，SiO₂6.1253g，CaCl₂14.1088g，Eu₂O₃0.2573g。将上述原料研混均匀，装入刚玉舟中，振动压实，加热前先通入高纯氮气将石英管内的空气赶净，然后在N₂和H₂气氛下850℃烧结2小时，冷却后磨细，用水洗涤、过滤、烘干后可获得黄色荧光材料。所得荧光材料化学组成为Ca₂MgSi₂O₇:Eu²⁺。它在400nm光激发下都能发射出很强的绿色发射光，发射峰位于528nm处，见附图3。

对比例1

按照通式为1.6CaO-MgO-2SiO₂-2.4CaCl₂:xEu(x＝0.01；0.02；0.03；0.04；0.07)进行配方，烧结温度为900℃、烧结时间为3小时获得硅酸盐绿色荧光粉，其在400nm光激发下的发射光谱见图4的1，2，3，4，5线。按Ca₂MgSi₂O₇:xEu²⁺化学计量比称取CaCO₃(A.R.)、Mg(OH)₂(A.R.)、SiO₂(A.R.)、Eu₂O₃(99.99％)，按质量百分比为3％称取H₃BO₃(A.R.)作为助熔剂，放入玛瑙研钵中充分研磨后，置于刚玉坩埚中，利用高温固相法，在碳还原气氛中于1200℃温度下烧结4小时，热取出冷却至室温，得到Ca₂MgSi₂O₇:xEu²⁺(x＝0.01；0.02；0.03；0.04；0.07)绿色荧光粉。其在400nm光激发下的发射光谱见图4的6，7，8，9，10线。

Claims

1.一种绿色发光硅酸盐荧光材料，其特征为其配方化学通式为：aCaO-MgO-2SiO2-b CaCl₂:xEu，其中1.6≤a≤2，1≤b≤3，0.01≤x≤0.07。

2.根据权利要求1所述的绿色发光硅酸盐荧光材料，其特征是其配方化学通式为：aCaO-MgO-2SiO2-b CaCl₂:xEu，其中1.6≤a≤1.8，2≤b≤2.6，0.02≤x≤0.05。

3.根据权利要求1或2所述的绿色发光硅酸盐荧光材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：根据化学通式，称取Ca、Mg、Si和Eu元素的氧化物或相应的盐类，充分混磨均匀后，采用还原气氛，在800～1000℃下烧结恒温2～4小时，随炉冷却后磨细，洗涤、过滤、烘干。

4.根据权利要求3所述的还原气氛，其特征在于其为碳、一氧化碳或氮气与氢气的混合气。