CN102093893A - 一种白光led用颜色可调卤硼酸盐荧光粉及其制备方法 - Google Patents

一种白光led用颜色可调卤硼酸盐荧光粉及其制备方法 Download PDF

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夏志国
杜鹏
廖立兵
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Abstract

本发明涉及一种白光LED用颜色可调卤硼酸盐荧光粉及其制备方法。该材料的化学组成为Ba2-xLn(BO3)2Cl:xEu2+(Ln为Y、Gd和Lu中的一种或多种；x为Eu2+的摩尔系数，0＜x＜1)。该发光材料的制备采用在还原气氛下固相合成法来制备，即在在900℃～1100℃下，碳或氢气和氮气的混合气体作为还原气氛下，煅烧2～4小时得到所述发光材料。本发明的发光材料能有效吸收200～450nm的近紫外光，并有效地发射出峰值波长位于500-550nm的从绿光到黄光可调的长波可见光，是一种适用于白光LED器件应用的新型颜色可调荧光粉。

Description

一种白光LED用颜色可调卤硼酸盐荧光粉及其制备方法
技术领域
本发明属于卤硼酸盐发光材料技术领域，更具体地，涉及一种白光LED用颜色可调卤硼酸盐Ba2-xLn(BO3)2Cl:xEu2+(Ln为Y、Gd和Lu中的一种或多种)及其制备方法。
背景技术
发光二极管LED(Light Emitting Diode)是一种可将电能转换成光能的能量转换器件，具有工作电压低、耗电量低、性能稳定、寿命长和发光响应快等优点，因此在显示器件、普通照明灯、指示灯和信号灯等领域有广泛的应用。
目前，白光LED的实现主要有两种类型：第一种类型是将红、绿、蓝三种LED组合产生白光；第二种类型是用LED去激发其它发光材料混合形成白光，即能被蓝光LED有效激发而发黄光的荧光粉，蓝光和黄光混合形成白光；或者是在蓝光LED芯片上涂敷能被蓝光激发而发射绿光和红光的荧光粉，红光、蓝光和绿光混合形成白光；或者是在紫光或紫外LED芯片上涂敷高效的红、绿、蓝三种荧光粉而实现白光LED。从目前的发展趋势看，在可行性、实用性和商业化等方面，第二种类型要优于第一种类型，因此合成具有良好发光性能的荧光粉是实现白光LED的关键材料之一。
近年来，含卤素化合物发光材料成为照明与显示材料领域的一个新的研究热点。有报道的白光LED用含卤素化合物发光材料包括卤硅酸盐、卤硼酸盐、卤铝(镓)酸盐和卤磷酸盐等。在碱土金属卤硼酸盐材料中，硼酸盐结构中的(BO3)3-、(BO4)5-、(B3O6)3-和(B5O10)5-等基团可形成层状结构、相互平行的长链结构或网络结构。卤素离子的引入将使材料结构类型更加丰富，依赖于不同组分、配比，可形成多种新型结构组成化合物。不难看出，碱土金属卤硼酸盐材料可以给予稀土离子多样化的晶格环境，进而实现稀土离子在近紫外激发下的多色光发光。因此，白光LED用卤硼酸盐材料具有重大的理论研究价值和市场应用前景。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型卤硼酸盐Ba2-xLn(BO3)2Cl:xEu2+(其中Ln为Y、Gd和Lu中的一种或多种；x为Eu2+的摩尔系数，0＜x＜1)发光材料，该发光材料的化学性质稳定，发光性能好，可被近紫外光激发出多种颜色光，即可以通过改变Ln金属种类和组成来实现发射光的颜色可调。
本发明的另一个目的在于提供一种制备上述新型卤硼酸盐Ba2-xLn(BO3)2Cl:xEu2+(其中Ln为Y、Gd和Lu中的一种或多种；x为Eu2+的摩尔系数，0＜x＜1)发光材料的方法，该制备方法简单、易于操作、设备成本低且无污染。
本发明的发明人通过精心研究，通过以下技术方案达成上述发明目的。
根据本发明的一个方面，提供一种白光LED用颜色可调卤硼酸盐发光材料，其化学组成为：Ba2-xLn(BO3)2Cl:xEu2+，其中Ln为Y、Gd和Lu中的一种或多种，x是Eu2+的摩尔系数，为0＜x＜1。
根据本发明的另一方面，提供一种制备白光LED用颜色可调卤硼酸盐发光材料的方法，其中该材料的化学组成式为Ba2-xLn(BO3)2Cl:xEu2+，Ln为Y、Gd和Lu中的一种或多种，x是Eu2+的摩尔系数，为0＜x＜1，所述方法包括：
1)按照上述化学组成式Ba2-xLn(BO3)2Cl:xEu2+化学计量比称取氯化钡、钡的氧化物或碳酸盐、铕的氧化物或碳酸盐、硼酸或氧化硼以及Y、Gd和Lu中的至少一种的氧化物或碳酸盐，并研磨以充分混合均匀；
2)将步骤1)得到的混合物置入坩埚，在还原气氛的高温炉中于900℃～1100℃温度下煅烧2～4小时，从而得到烧成的烧结体；
3)将步骤2)得到的烧结体研磨成粉末，即得所述卤硼酸盐发光材料。
本发明提供一种白光LED用颜色可调卤硼酸盐发光材料Ba2-xLn(BO3)2Cl:xEu2+(其中Ln为Y、Gd和Lu中的一种或多种，x是Eu2+的摩尔系数，为0＜x＜1)。与传统的白光LED用卤硼酸盐发光材料相比，本发明的发光材料Ba2-xLn(BO3)2Cl:xEu2+具有以突出的特点：
1.本发明的发光材料的组成不同于现有的发光材料，其是一种新型适用于近紫外光激发的单一相卤硼酸盐荧光粉。
2.化学性能稳定，经水泡以及在200℃高温加热，该发光材料的发光性能基本不变；
3.在被近紫外光有效激发而发出从绿光到黄光可调的长波可见光，变化稀土离子Eu2+的掺杂量可以实现发射光的发光强度可调。具体地，变化Ln元素及其组合的比例，可实现在近紫外激发时出现的发射峰从绿光(510nm)到黄光(550nm)移动。另外，近紫外激发波长范围广、发光强度高、稳定性好；
4.本发明的材料的制备方法简单、易于操作、设备成本低、无污染。
5.本发明的发光材料应用范围广泛。例如：1)在近紫外光激发下产生约511nm的绿光，与红色荧光粉配合使用，涂敷在紫光LED芯片上，可实现新型的白光LED；2)在近紫外光激发下产生约546nm的黄光，与蓝色荧光粉配合使用，涂敷在紫光LED芯片上，可实现新型的白光LED；3)在近紫外光激发下产生的510～550nm波段颜色可调的可见光，再混合其它类型的荧光粉，产生各种色彩的彩色LED。
附图说明
图1为本发明实施例1中组成为Ba1.95Y(BO3)2Cl:0.05Eu2+的发射光谱(激发光谱λex为365nm)和激发光谱(监测光谱λem为526nm)曲线示意图。
图2为本发明实施例2中组成为Ba1.95Gd(BO3)2Cl:0.05Eu2+的发射光谱(激发光谱λex为365nm)和激发光谱(监测光谱λem为546nm)曲线示意图。
图3为本发明实施例3中组成为Ba1.95Lu(BO3)2Cl:0.05Eu2+的发射光谱(激发光谱λex为365nm)和激发光谱(监测光谱λem为511nm)曲线示意图。
具体实施方式
本发明的卤硼酸盐发光材料是一种单一相卤硼酸盐荧光粉，其适用于近紫外光激发的单一相卤硼酸盐荧光粉。具体地，该材料化学组成式为Ba2-xLn(BO3)2Cl:xEu2+，Ln为Y、Gd和Lu中的一种或多种，x是Eu2+的摩尔系数，为0＜x＜1。根据本发明的优选实施方式，在该材料Ba2-xLn(BO3)2Cl:xEu2+中掺杂的稀土离子激活剂的摩尔量为0.02≤x≤0.2。根据本发明进一步优选的实施方式，所述卤硼酸盐发光材料的组成为Ba2-xY(BO3)2Cl:xEu2+、Ba2-xGd(BO3)2Cl:xEu2+或者Ba2-xLu(BO3)2Cl:xEu2+，其中0.02≤x≤0.2。进一步优选为Ba1.95Y(BO3)2Cl:0.05Eu2+、Ba1.95Gd(BO3)2Cl:0.05Eu2+或者Ba1.95Lu(BO3)2Cl:0.05Eu2+.
根据本发明的另一个方面，本发明提供一种制备白光LED用颜色可调卤硼酸盐发光材料的方法，其中该材料的化学组成式为Ba2-xLn(BO3)2Cl:xEu2+，Ln为Y、Gd和Lu中的一种或多种，x是Eu2+的摩尔系数，为0＜x＜1，所述方法包括：
1)按照上述化学组成式Ba2-xLn(BO3)2Cl:xEu2+化学计量比称取氯化钡、钡的氧化物或碳酸盐、铕的氧化物或碳酸盐、硼酸或氧化硼以及Y、Gd和Lu中的至少一种的氧化物或碳酸盐，并研磨以充分混合均匀；
2)将步骤1)得到的混合物置入坩埚，在还原气氛的高温炉中于900℃～1100℃温度下煅烧2～4小时，从而得到烧成的烧结体；
3)将步骤2)得到的烧结体研磨成粉末，即得所述卤硼酸盐发光材料。
根据本发明的优选实施方式，通过在高温炉中放置固体碳，或者通入氢气和氮气的常压混合气，使得高温炉内处于还原气氛下，其中氢气的摩尔浓度小于20％，氮气的摩尔浓度大于80％。进一步优选是H2为5摩尔％，N2为95摩尔％的混合还原性气体。根据本发明进一步优选的实施方式，在1000℃下进行所述煅烧，并且煅烧3小时。
实施例
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1：材料组成为Ba1.95Y(BO3)2Cl:0.05Eu2+
按Ba1.95Y(BO3)2Cl:0.05Eu2+中各元素摩尔比，准确称取0.001mol BaCO3、0.0005mol Y2O3、0.002mol H3BO3、0.0005mol BaCl2及0.000025mol Eu2O3高纯度粉末原料，置于玛瑙研钵中研磨30分钟左右，使原料充分混合均匀。将混合原料转移到氧化铝坩埚中，加盖放入高温炉中，通入还原气氛，其中H2的摩尔浓度为5％，N2的摩尔浓度为95％，于1000℃烧结3小时，自然冷却后取出，再次研磨15分钟左右，即得单一相Ba1.95Y(BO3)2Cl:0.05Eu2+荧光粉。通过荧光光谱测试表明：在365nm紫外光激发下，所制得的材料可以发射出耀眼绿光，发射主峰为526nm，发光均匀。具体参见说明书附图1
实施例2：材料组成为Ba1.95Gd(BO3)2Cl:0.05Eu2+
按Ba1.95Gd(BO3)2Cl:0.05Eu2+中各元素摩尔比，准确称取0.001mol BaCO3、0.0005mol Gd2O3、0.002mol H3BO3、0.0005mol BaCl2及0.000025mol Eu2O3高纯度粉末原料，置于玛瑙研钵中研磨30分钟左右，使原料充分混合均匀。将混合原料转移到氧化铝坩埚中，加盖放入高温炉中，在坩埚周围放置碳粉，在900℃烧结4小时，自然冷却后取出，再次研磨15分钟左右，即得单一相Ba1.95Gd(BO3)2Cl:0.05Eu2+荧光粉。通过荧光光谱测试表明：在365nm紫外光激发下，该材料可以发射出耀眼黄光，发射主峰为546nm，发光均匀。具体参见说明书附图2。
实施例3：材料组成为Ba1.95Lu(BO3)2Cl:0.05Eu2+
按Ba1.95Lu(BO3)2Cl:0.05Eu2+中各元素摩尔比，准确称取0.001mol BaCO3、0.0005mol Lu2O3、0.002mol H3BO3、0.0005mol BaCl2及0.000025mol Eu2O3高纯度粉末原料，置于玛瑙研钵中研磨30分钟左右，使原料充分混合均匀。将混合原料转移到氧化铝坩埚中，加盖放入高温炉中，通入还原气氛，其中H2的摩尔浓度为5％，N2的摩尔浓度为95％，在1100℃烧结2小时，自然冷却后取出，再次研磨15分钟左右，即得单一相Ba1.95Lu(BO3)2Cl:0.05Eu2+荧光粉。通过荧光光谱测试表明：在365nm紫外光激发下，该材料可以发射出耀眼绿光，发射主峰为511nm，发光均匀。具体参见说明书附图3。

Claims (9)

1.一种白光LED用颜色可调卤硼酸盐发光材料，其中，该材料化学组成式为Ba2-xLn(BO3)2Cl:xEu2+，Ln为Y、Gd和Lu中的一种或多种，x是Eu2+的摩尔系数，为0＜x＜1。
2.如权利要求1所述的白光LED用颜色可调卤硼酸盐发光材料，其中，激活剂Eu2+摩尔系数x为0.02≤x≤0.2。
3.如权利要求1或2所述的白光LED用颜色可调卤硼酸盐发光材料，其中，所述卤硼酸盐发光材料的化学组成为Ba1.95Y(BO3)2Cl:0.05Eu2+.
4.如权利要求1或2所述的白光LED用颜色可调卤硼酸盐发光材料，其中，所述卤硼酸盐发光材料的化学组成为Ba1.95Gd(BO3)2Cl:0.05Eu2+.
5.如权利要求1或2所述的白光LED用颜色可调卤硼酸盐发光材料，其中，所述卤硼酸盐发光材料的化学组成为Ba1.95Lu(BO3)2Cl:0.05Eu2+.
6.一种制备白光LED用颜色可调卤硼酸盐发光材料的方法，其中该材料的化学组成式为Ba2-xLn(BO3)2Cl:xEu2+，Ln为Y、Gd和Lu中的一种或多种，x是Eu2+的摩尔系数，为0＜x＜1，所述方法包括：
1)按照上述化学组成式Ba2-xLn(BO3)2Cl:xEu2+化学计量比称取氯化钡、钡的氧化物或碳酸盐、铕的氧化物或碳酸盐、硼酸或氧化硼以及Y、Gd和Lu中的至少一种的氧化物或碳酸盐，并研磨以充分混合均匀；
2)将步骤1)得到的混合物置入坩埚，在还原气氛的高温炉中于900℃～1100℃温度下煅烧2～4小时，从而得到烧成的烧结体；
3)将步骤2)得到的烧结体研磨成粉末，即得所述卤硼酸盐发光材料。
7.如权利要求6所述的方法，其中，通过在高温炉中放置固体碳，或者通入氢气和氮气的常压混合气，使得高温炉内处于还原气氛下，其中氢气的摩尔浓度小于20％，氮气的摩尔浓度大于80％。
8.如权利要求6或7所述的方法，其中，在1000℃下进行所述煅烧，并且煅烧3小时。
9.如权利要求6或7所述的方法，其中，所述氢气和氮气的混合气体是：H2为5摩尔％，N2为95摩尔％。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104073256A (zh) * 2014-03-20 2014-10-01 王海容 一种硫代硼酸盐荧光体及其应用
CN106590660A (zh) * 2016-11-01 2017-04-26 昆明理工大学 一种铋离子掺杂的氯硼酸盐荧光粉及其制备方法
CN115287066A (zh) * 2022-08-31 2022-11-04 中国科学院长春应用化学研究所 一种Eu2+激活的含卤素硼酸盐青光荧光粉及其制备方法和应用

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101717643A (zh) * 2009-11-24 2010-06-02 孙家跃 一种白光led用碱土卤硼酸盐红色荧光材料及其制备方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101717643A (zh) * 2009-11-24 2010-06-02 孙家跃 一种白光led用碱土卤硼酸盐红色荧光材料及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A.MEIJERINK,G.BLASSE: "Luminescence properties of Eu2+-activated alkaline earth haloborates", 《JOURNAL OF LUMINESCENCE》 *
W.J. SCHIPPER，G. BLASSE: "Luminescence in the chloroborates Ba2Ln(BO3)2C1", 《JOURNAL OF ALLOYS AND COMPOUNDS》 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104073256A (zh) * 2014-03-20 2014-10-01 王海容 一种硫代硼酸盐荧光体及其应用
CN106590660A (zh) * 2016-11-01 2017-04-26 昆明理工大学 一种铋离子掺杂的氯硼酸盐荧光粉及其制备方法
CN115287066A (zh) * 2022-08-31 2022-11-04 中国科学院长春应用化学研究所 一种Eu2+激活的含卤素硼酸盐青光荧光粉及其制备方法和应用
CN115287066B (zh) * 2022-08-31 2023-08-29 中国科学院长春应用化学研究所 一种Eu2+激活的含卤素硼酸盐青光荧光粉及其制备方法和应用

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