CN102517010A - 一种铋离子掺杂的卤磷酸盐荧光材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种铋离子掺杂的卤磷酸盐荧光材料及其制备方法，该卤磷酸盐荧光材料由化学组成式为A2-xBix(PO4)yMz的组分组成；通过称取一定量的AM2和Bi2O3；AO和/或ACO3；以及NH4M、AHPO4和/或NH4H2PO4，其中A为Mg、Ca、Sr和/或Ba；M为F、Cl和/或Br；混合均匀后，将混合料升温、保温，然后通入还原气氛或者装入碳粉，再升温、保温后随炉冷却至室温，最后研磨即得到化学组成式为A2-xBix(PO4)yMz的铋离子掺杂的卤磷酸盐荧光粉。该荧光粉材料对紫外光具有高效响应特性，发光几乎覆盖了整个可见光波段，可见光发光色域宽，无需多种荧光粉配比和多种离子掺杂即可实现黄白色宽带发光，且制备方法简单、成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种铋离子掺杂的卤磷酸盐荧光材料及其制备方法，具体涉及一种在紫外光激发下具有显示照明功能的荧光粉体材料及其制备方法，属于照明及显示荧光粉技术领域。
背景技术
由于单一掺杂的荧光材料在紫外激发下实现高效全白光发射较为困难，往往通过多离子共掺杂或者多种颜色的荧光粉进行混合来获得可见光全光谱的发射，从而获得白光。例如在最初的卤磷酸盐荧光粉中，往往通过Sb3+-Mn2+，Eu2+-Mn2+等多种离子共掺杂来实现白光发射；或者通过红蓝绿三色的荧光粉来获得白光发射。例如在近紫外激发的荧光粉中，蓝光通过Eu2+掺杂的BaMg2Al16O27来实现，绿光通过Ce3+和 Tb3+共掺杂的CeMgAl1O19实现，红光通过Eu3+掺杂的氧化钇来实现（《发光学与发光材料》，徐叙瑢，苏勉曾，化学工业出版社）。通过调节三种荧光粉的比例和搭配现搭配调节色温和色坐标来实现白光发射从而实现白光发射。但是无论是多离子共掺杂，还是多种荧光粉混合，都存在混合均匀性，以及不同离子之间、荧光粉之间热稳定性不一致导致的光色随温度漂移的情况。因此发展单一掺杂、具有宽光谱发射的紫外荧光粉，减少荧光粉搭配的种类和比例，可以有效降低混合均匀性和色温漂移问题。相比之下，目前市场上还缺乏性能优异、热稳定性和化学稳定性好，可近似覆盖全可见光谱范围的单一掺杂荧光粉。
发明内容
为克服现有照明荧光粉材料色域窄、需要多种荧光粉复合，且制备方法成本高、复杂等问题，本发明针对采用Bi离子作为激活离子，制备Bi离子掺杂的卤磷灰石的照明荧光粉，对紫外光激发具有高效的响应特性，通过下列技术方案实现。
本发明的目的是提供一种铋离子掺杂的卤磷酸盐荧光材料，由化学组成式为A2-xBix(PO4)yMz的组分组成，其中x=0.001～0.4，y=1.0～2.0，z=0.2～2.0；A为Mg、Ca、Sr和/或Ba；M为F、Cl和/或Br。
本发明的另一目的在于提供一种铋离子掺杂的卤磷酸盐荧光材料的制备方法，经过下列各步骤：
（1）按A离子︰Bi离子︰PO4离子︰M离子的摩尔比=2-x︰x︰y︰z，称取AM2和Bi2O3，称取AO和/或ACO3，以及称取NH4M、AHPO4和/或NH4H2PO4，并将上述物料混合均匀，其中x=0.001～0.4，y=1.0～2.0，z=0.2～2.0；A为Mg、Ca、Sr和/或Ba；M为F、Cl和/或Br；
（2）将步骤（1）所得混合料升温至200～500℃，保温0.5～4小时，然后通入还原气氛或者装入碳粉，再升温至800～1300℃，保温1～4小时后随炉冷却至室温，最后研磨即得到化学组成式为A2-xBix(PO4)yMz的铋离子掺杂的卤磷酸盐荧光材料。
所述步骤（2）中的还原气氛为CO或者H2+N2。
本发明与现有的荧光粉材料相比，具有如下突出的优点：
本发明提供的铋离子掺杂的卤磷酸盐荧光粉对紫外光具有高效响应特性，在紫外光激发下可以发射300～700nm波段的荧光，发光几乎覆盖了整个可见光波段，可见光发光色域宽，无需多种荧光粉配比和多种离子掺杂即可实现黄白色宽带发光，不会出现色温飘移问题；且制备方法简单、成本低。
附图说明
图1是实施例2所得的B1.98Bi0.02(PO4)1.2Cl0.4荧光粉的激发和发射谱图。
具体实施方式
下面将结合实施例进一步阐明本发明的内容，但这些实例并不限制本发明的保护范围。
实施例1
（1）按Mg离子+Ca离子︰Bi离子︰PO4离子︰F离子+Cl离子的摩尔比=1.999︰0.001︰1.0︰0.6，称取MgO、CaCO3、CaHPO4、CaF2、CaCl2、NH4Cl和Bi2O3，并混合均匀，其中Mg离子︰Ca离子的摩尔比=1.0︰0.999，F离子︰Cl离子=0.2︰0.6；
（2）将步骤（1）所得混合料升温至200℃，保温4小时，然后通入还原气氛H2+N2，再升温至1300℃，保温4小时后随炉冷却至室温，最后研磨即得到化学组成式为Mg1.0Ca0.999Bi0.001(PO4)1.0F0.2Cl0.4的铋离子掺杂的卤磷酸盐荧光材料。
实施例2
（1）按Ba离子︰Bi离子︰PO4离子︰Cl离子的摩尔比=1.98︰0.02︰1.2︰0.4，称取BaCO3、BaHPO4、(NH4)2HPO4、BaCl2、Bi2O3，并混合均匀；
（2）将步骤（1）所得混合料升温至400℃，保温1.5小时，然后通入还原气氛H2+N2，再升温至1200℃，保温3小时后随炉冷却至室温，最后研磨即得到化学组成式为Ba1.98Bi0.02(PO4)1.2Cl0.4的铋离子掺杂的卤磷酸盐荧光材料。
实施例3
（1）按Ba离子︰Bi离子︰PO4离子︰Br离子+Cl离子的摩尔比=1.6︰0.4︰1.6︰0.4，称取BaCO3、BaHPO4、Bi2O3、BaBr2、NH4Br，并混合均匀，其中Br离子︰Cl离子的摩尔比=1︰1；
（2）将步骤（1）所得混合料升温至500℃，保温0.5小时，然后通入还原气氛CO，再升温至1100℃，保温2小时后随炉冷却至室温，最后研磨即得到化学组成式为Ba1.6Bi0.4(PO4)1.6Br0.2Cl0.2的铋离子掺杂的卤磷酸盐荧光材料。
实施例4
（1）按Ba离子︰Bi离子︰PO4离子︰Cl离子的摩尔比=0.9︰1.1︰2.0︰2.0，称取BaO、BaHPO4、Bi2O3、NH4H2PO4、BaCl2；
（2）将步骤（1）所得混合料升温至400℃，保温1.5小时，然后在炉膛内装入碳粉，再升温至900℃，保温2小时后随炉冷却至室温，最后研磨即得到化学组成式为Ba0.9Bi1.1(PO4)2.0Cl2.0的铋离子掺杂的卤磷酸盐荧光材料。
实施例5
（1）按Sr离子+Ba离子︰Bi离子︰PO4离子︰F离子的摩尔比=1.8︰0.2︰1.2︰0.2，称取SrF2、BaCO3、SrCO3、(NH4)2HPO4、BaF2、Bi2O3，并混合均匀，其中Sr离子︰Ba离子的摩尔比=1︰0.8；
（2）将步骤（1）所得混合料升温至300℃，保温2小时，然后通入还原气氛CO，再升温至800℃，保温1小时后随炉冷却至室温，最后研磨即得到化学组成式为Sr1.0Ba0.8Bi0.2(PO4)1.2F0.2的铋离子掺杂的卤磷酸盐荧光材料。
Claims (3)
1.一种铋离子掺杂的卤磷酸盐荧光材料，其特征在于：由化学组成式为A2-xBix(PO4)yMz的组分组成，其中x=0.001～0.4，y=1.0～2.0，z=0.2～2.0；A为Mg、Ca、Sr和/或Ba；M为F、Cl和/或Br。
2.一种铋离子掺杂的卤磷酸盐荧光材料的制备方法，其特征在于经过下列各步骤：
（1）按A离子︰Bi离子︰PO4离子︰M离子的摩尔比=2-x︰x︰y︰z，称取AM2和Bi2O3，称取AO和/或ACO3，以及称取NH4M、AHPO4和/或NH4H2PO4，并将上述物料混合均匀，其中x=0.001～0.4，y=1.0～2.0，z=0.2～2.0；A为Mg、Ca、Sr和/或Ba；M为F、Cl和/或Br；
（2）将步骤（1）所得混合料升温至200～500℃，保温0.5～4小时，然后通入还原气氛或者装入碳粉，再升温至800～1300℃，保温1～4小时后随炉冷却至室温，最后研磨即得到化学组成式为A2-xBix(PO4)yMz的铋离子掺杂的卤磷酸盐荧光材料。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中的还原气氛为CO或者H2+N2。
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| KR20030053919A (ko) * | 2001-12-24 | 2003-07-02 | 한국화학연구원 | 장파장 자외선용 청색 형광체 및 그의 제조방법 |
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