CN101864305B

CN101864305B - 一种La2Ti2O7:Eu3+，Sm3+荧光粉及其制备方法

Info

Publication number: CN101864305B
Application number: CN 201010207672
Authority: CN
Inventors: 王宏志; 孙壮; 李耀刚; 张青红
Original assignee: Donghua University
Current assignee: Donghua University
Priority date: 2010-06-23
Filing date: 2010-06-23
Publication date: 2013-04-03
Anticipated expiration: 2030-06-23
Also published as: CN101864305A

Abstract

本发明涉及一种La₂Ti₂O₇:Eu³⁺，Sm³⁺荧光粉及其制备方法，其中镧、钛、铕和钐的摩尔比为(0.65～1)∶1∶(0～0.3)∶(0～0.05)；其制备过程包括：以氧化镧，氧化钛，氧化铕，氧化钐为原料，于无水乙醇中均匀混合，然后于60-80℃干燥2-5小时；将上述混合物在空气氛围下进行煅烧，以5～7℃/分钟的速率升温至1300～1500℃，保温时间为1-2小时；将煅烧产物进行粉碎处理，从而得到白色荧光粉体。制备的La₂Ti₂O₇:Eu³⁺，Sm³⁺荧光粉比La₂Ti₂O₇:Eu³⁺荧光粉在395nm处激发峰的半峰宽增宽25％～65％；该制备方法工艺简单，所需生产设备简单，易于实现工业化生产。

Description

一种La2Ti2O7:Eu3+,Sm3+荧光粉及其制备方法

技术领域

本发明属于La₂Ti₂O₇荧光粉及其制备领域，特别涉及La₂Ti₂O₇:Eu³⁺，Sm³⁺荧光粉及其制备方法。

背景技术

自从发明了以InGaN为基础的蓝光激发白光发光二极管(White-LEDs)以来，白光LED在电子器件中的应用得到迅速发展，如手机的背光源等；同时随着半导体芯片技术的进步和高效荧光粉的开发，白光LED的发光效率已经并将会得到更为显著的提高。白光LED已经显示了取代传统照明方式的潜力，目前白光LED的发光效率已经超过了白炽灯，正在接近荧光灯。又由于白光LED的长寿命、节省能源、环境友好的特性，正迅速由个人通讯设备、液晶显示背光源方面的应用扩展到汽车照明和家庭普通照明领域。

自从日本日亚化学公司于1996年首先研制出以黄光系列的钇铝石榴石(yttriumaluminum garnet，YAG)荧光粉配合蓝光LED得到高效率的白光光源，近年来，科研人员对钇铝石榴石系列荧光粉的制备、发光性能进行了大量研究。这种荧光粉凭借良好的稳定性以及与相应LED芯片的良好匹配得到了很广泛的应用，并且商业化。但是这类蓝光LED芯片搭配黄光荧光粉的设计存在着很大的缺陷，随着使用时间的增加，芯片的老化问题将导致发出的光蓝移，最终使其与荧光粉所发出的光的混合光源偏蓝，使显色指数大大降低。

随着UV和近UV光有效激发的高效红色荧光粉的研究，逐渐可以解决发光偏冷这一问题。红色荧光粉方面，庄卫东等在中国稀土学报2004，22(6)：854报道了一种二价铕激活碱土过渡金属复合硫化物的红色荧光粉。二价铕激活硫化物(Sr，Ca)S:Eu²⁺在460nm激发下发射峰波长为600nm。但是，这种荧光粉稳定性差、容易潮解，须进行包覆处理。可见，目前荧光粉研究领域中仍然存在许多严峻的问题，比如，光转换效率和热稳定性能优良的荧光粉，特别是可被近UV光有效激发的高效红色荧光粉极其缺少，而又极其需要。

目前作为在紫外激发范围的固态光源是InGaN基的二极管和荧光材料来实现的。目前最为常用的是InGaN基蓝光LED芯片与蓝色荧光粉BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺和绿色荧光粉ZnS:Cu⁺，Al³⁺以及Y₂O₂S:Eu³⁺的组合，然而，Y₂O₂S:Eu³⁺的化学稳定性比较低，它在400nm激发时激发强度会突然降低。这样就急需一个稳定性好的荧光粉，并且它既能在紫外范围被激发，又能提供高的发光强度。

La₂Ti₂O₇:Eu³⁺作为一种新兴的红色荧光粉，具有很好的热稳定性和化学稳定性，同时还具有较高的显色指数。但La₂Ti₂O₇:Eu³⁺荧光粉的激发范围仍不理想，当芯片老化，激发范围偏移，就会严重影响LED灯的使用，并且影响和限制了这种材料的广泛应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种La₂Ti₂O₇:Eu³⁺，Sm³⁺荧光粉及其制备方法，制备的Sm掺杂La₂Ti₂O₇:Eu³⁺荧光粉在395nm处比La₂Ti₂O₇:Eu³⁺荧光粉激发峰的半峰宽增宽25％～65％；该方法工艺简单，所需生产设备简单，易于实现工业化生产。

本发明的一种La₂Ti₂O₇:Eu³⁺，Sm³⁺荧光粉，其中镧、钛、铕和钐的化学计量比为(0.65～1)∶1∶(0～0.3)∶(0～0.05)，其中铕、钐摩尔比为10∶1～3。

本发明的一种La₂Ti₂O₇:Eu³⁺，Sm³⁺荧光粉的制备方法，包括：

(1)氧化镧La₂O₃，氧化钛TiO₂，氧化铕Eu₂O₃和氧化钐Sm₂O₃，按摩尔比为(0.65～1)∶2∶(0～0.3)∶(0～0.05)于无水乙醇中均匀混合，然后于60-80℃干燥2-5小时；

(2)将上述混合物在空气气氛下进行煅烧，以5～7℃/分钟的速率升温至1300～1500℃，保温1-2小时；

(3)将煅烧产物进行粉碎处理，即得La₂Ti₂O₇:Eu³⁺，Sm³⁺荧光粉体。

所述步骤(1)中的La₂O₃、TiO₂、Eu₂O₃和Sm₂O₃摩尔比为0.888∶2∶0.1∶0.01008。

所述步骤(1)中的La₂O₃、TiO₂、Eu₂O₃和Sm₂O₃摩尔比为0.87∶2∶0.1∶0.03004。

所述步骤(1)中的La₂O₃、TiO₂、Eu₂O₃和Sm₂O₃的总质量与无水乙醇按质量比1∶(20～30)混合。

所述步骤(1)中的混合条件为磁力搅拌20～30min和超声混合5～10min。

所述步骤(3)中的粉碎处理为手工粉碎、气流粉碎或球磨粉碎。

在反应温度或相同铕离子浓度的条件下，制备的La2Ti2O7:Eu3+，Sm3+荧光粉比La2Ti2O7:Eu3+荧光粉在395nm处激发峰的半峰宽增宽25％～65％；其中以Eu3+和Sm3+取代La3+，取代量分别为La3+的0～30mol％和0～5mol％。

有益效果

(1)Sm掺杂La₂Ti₂O₇:Eu³⁺荧光粉增加了激发峰的半峰宽；

(2)该制备方法工艺简单，所需生产设备简单，易于实现工业化生产。

附图说明

图1为La₂Ti₂O₇:Eu³⁺的荧光光谱图；

图2为Sm和Eu的摩尔比例为1∶10时，La₂Ti₂O₇:Eu³⁺，Sm³⁺与La₂Ti₂O₇:Eu³⁺的荧光光谱的比较；

图3为Sm和Eu的摩尔比例为3∶10时，La₂Ti₂O₇:Eu³⁺，Sm³⁺与La₂Ti₂O₇:Eu³⁺的荧光光谱的比较。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

取氧化镧0.7331g(0.00225mol)，氧化钛0.3994g(0.005mol)，氧化铕0.088g(0.00025mol)，加入20ml浓度为99.8％的无水乙醇，以它为混合介质，通过磁力搅拌25min和超声混合7min，混合均匀后将原料于80℃烘箱干燥2h。将得到的配料放入氧化铝坩埚中，放入马弗炉中，在空气气氛下升温至1400℃，升温速率为7℃/分钟，在此温度下，保温1个半小时；最后，自然冷却至室温。经过手工研磨得到La_1.8Ti₂O₇:Eu³⁺ _0.2荧光粉。图1为本实施例制备的La_1.8Ti₂O₇:Eu³⁺ _0.2荧光粉的PL光谱，由图中可看出La_1.8Ti₂O₇:Eu³⁺ _0.2在⁷F₀→⁵L₆的激发峰的半峰宽范围为：392nm→403.4nm。

实施例2

取氧化镧0.7249g(0.00222mol)，氧化钛0.3994g(0.005mol)，氧化铕0.088g(0.00025mol)，氧化钐0.0088g(0.0000252mol)，加入24ml浓度为99.8％的无水乙醇，以它为介质，通过磁力搅拌30min和超声混合5min，混合均匀后将原料于70℃烘箱干燥4h。将得到的配料放入氧化铝坩埚中，将其放入马弗炉中，升温至1300℃，升温速率为5℃/分钟，在此温度下，保温2小时；最后在此环境下，自然冷却至室温。经过手工研磨粉碎，得到La1.78Ti2O7:Eu3+0.2，Sm3+0.02荧光粉。图2为本实施例制备的La1.78Ti2O7:Eu3+0.2，Sm3+0.02荧光粉的PL光谱，由图中可看出La1.8Ti2O7:Eu3+0.2在7F0→5L6的激发峰的半峰宽范围为：392nm→403.4nm，现掺杂Sm和Eu的摩尔比例为1∶10时的Sm离子后激发峰的半峰宽的范围变为：392nm→406.8nm，增加了29.8％；

实施例3

取氧化镧0.7086g(0.002175mol)，氧化钛0.3994g(0.005mol)，氧化铕0.088g(0.00025mol)，氧化钐0.0262g(0.0000751mol)，加入15ml浓度为99.8％的无水乙醇，以它为介质，通过磁力搅拌20min和超声混合10min，混合均匀后将原料于60℃烘箱干燥5h。将得到的配料放入氧化铝坩埚中，将其放入马弗炉中，升温至1500℃，升温速率为7℃/分钟，在此温度下，保温1个小时；最后在此环境下，自然冷却至室温。经过手工研磨粉碎，得到La_1.74Ti₂O₇:Eu³⁺ _0.2，Sm³⁺ _0.06荧光粉。图3为本实施例制备的La_1.74Ti₂O₇:Eu³⁺ _0.2，Sm³⁺ _0.06荧光粉的PL光谱，由图中可看出La_1.8Ti₂O₇:Eu³⁺ _0.2在⁷F₀→⁵L₆的激发峰的半峰宽为：392nm→403.4nm，现掺杂Sm和Eu的摩尔比例为3∶10时的Sm离子后激发峰的半峰宽变为：390nm→410nm，增加了57.9％。

Claims

1.一种La₂Ti₂O₇:Eu³⁺,Sm³⁺荧光粉，其中镧、钛、铕和钐的化学计量比为0.87~0.89:1:0.1:0.01~0.03，其中铕、钐摩尔比为10：1~3。

2.一种La₂Ti₂O₇:Eu³⁺,Sm³⁺荧光粉的制备方法，包括：

（1）氧化镧La₂O₃，氧化钛TiO₂，氧化铕Eu₂O₃和氧化钐Sm₂O₃,按摩尔比为0.87~0.89:1:0.1:0.01~0.03于无水乙醇中均匀混合，然后于60-80℃干燥2-5小时；

（2）将上述混合物在空气气氛下进行煅烧，以5~7℃/分钟的速率升温至1300~1500℃，保温1-2小时；

（3）将煅烧产物进行粉碎处理，即得La₂Ti₂O₇:Eu³⁺,Sm³⁺荧光粉体。

3.根据权利要求2所述的一种La₂Ti₂O₇:Eu³⁺,Sm³⁺荧光粉的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中的La₂O₃、TiO₂、Eu₂O₃和Sm₂O₃的总质量与无水乙醇按质量比1:（20~30）混合。

4.根据权利要求2所述的一种La₂Ti₂O₇:Eu³⁺,Sm³⁺荧光粉的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中的混合条件为磁力搅拌20~30min和超声混合5~10min。

5.根据权利要求2所述的一种La₂Ti₂O₇:Eu³⁺,Sm³⁺荧光粉的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中的粉碎处理为手工粉碎、气流粉碎或球磨粉碎。