CN102618270B - 一种白光led用钒酸盐基质荧光粉及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种白光LED用钒酸盐基质荧光粉及其制备方法，该工艺采用高温固相法制备M2V2O7:Eu3+单一基质荧光粉，并采用二次煅烧的方法改善荧光粉结晶性能，提高发光强度。所用原料为Al2O3(99.9%),MCO3(99.9%,M=Ca,Sr,Ba),V2O5(99.9%)、Eu2O3，同时还加入N2CO3（N：Li,Na,K）作为电荷补偿剂，所得产物在500nm和600-630nm有发射峰，分别归属于VO4 3-和Eu3+的发射，两发射峰复合发射白光，最佳色坐标为（0.324,0.317），非常接近于正白点（0.330,0.330）。本发明制备方法工艺简单，合成反应温度低，所Sr2V2O7:Eu3+荧光粉的色坐标可以通过调节Eu3+的掺杂浓度来调整，发光效率高，热稳定性好，具有应用于紫外激发的白光LED的前景。

Description

一种白光LED用钒酸盐基质荧光粉及其制备方法
技术领域
本发明属于发光材料领域，特别涉及制备一种新的Eu3+激活的钒酸盐基质白光LED用单一基质荧光粉及其制备方法。
背景技术
发光二极管(LED)是近年来发展起来的新型固态照明器件，具有效率高、寿命长、无污染、节能等优点。世界各国投入大量的人力和财力进行白光LED的研究和开发。商业化的白光LED由于光谱中缺少红光成分，所得白光LED器件显色指数低，色温较高。通过添加红粉、采用近紫外芯片激发三基色粉，或者制备新的单一基质白光荧光粉都可以解决以上问题，但是却因为重吸收问题，前两种方法降低光效较明显。因此，制备单一基质白光LED用荧光粉从为最热门的研究方向。
通过对专利检索发现，部分研究者已经开始了近紫外激发的单一基质荧光粉的研究工作，如：专利CN200710047969，采用稀土硝酸盐共沉淀法制备前驱体，然后在100-260℃条件下制备钨酸盐系列单一基质荧光粉，虽然制备产物的颗粒性能和光谱性能较好，但是复杂的工艺流程和采用强酸来制备前驱物使这种制备方法几乎没有产业化可能。有如：专利CN 101892049A，通过共沉淀法制备了一种氯硅酸盐基质的白光LED用单一基质荧光粉，虽然可以得到形貌优于高温固相法的样品，但是该专利采用的共掺杂Eu离子和Mn离子实现白光，其制备的样品一致性相对较差，最终导致封装的白光LED出现色漂移；再如：专利CN 201010241854，以四水硝酸钙、无水氯化钙和硝酸铕溶液为原料，采用共沉淀法制备了单一基质白光荧光粉Ca2SiO3Cl2: Eu, Mn荧光粉，虽然该荧光粉在蓝、绿、红区域都有较强发射峰，但是共沉淀法的工艺相对高温固相法复杂，产业化可能性较少，另外Ca2SiO3Cl2基质稳定性也还有待进一步提高。综上，本发明利用高温固相法首次合成白光LED用单一基质用荧光粉Sr2V2O7: Eu3+有非常重要的意义，具有潜在的应用前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型的适合于白光LED用的单一基质荧光粉；
本发明的另一目的是提供一种这种新型的Eu3+激活的钒酸盐基质发白光荧光粉的制备方法；
本发明Eu3+激活的钒酸盐基质荧光粉的分子式是：M2V2O7: Eu3+；
本发明Eu3+激活的钒酸盐基质荧光粉的制备方法包括以下步骤：
4.1称取Al2O3(99.9%), MCO3 (99.9%), V2O5 (99.9%)，N2CO3和放入玛瑙研钵，各原料的得摩尔比控制在5：1：1：0.1，M为Ca, Sr, Ba中的一种, N为Li, Na, K中的一种；
4. 2 将上述称量物研磨1-10分钟之后加入摩尔浓度为0.01-0.2 mol%的Eu2O3 (99.99%)，继续研磨30-60分钟。
4. 3 将上述混合好的原料放入干燥箱中充分干燥2小时，所得前驱物转移到刚玉坩埚中，放入高温马弗炉在500-800℃条件下预烧结1-6小时；
4. 4 将上述第一次烧结后所得半成品放入玛瑙坩埚中进一步研磨；研磨所得半成品转移到刚玉坩埚，在高温马弗炉中600-900℃条件下二次煅烧，煅烧时间为5-24小时；
4. 5 反应结束后，自然冷却至室温，取出样品经过研磨、多次洗涤、真空干燥，即得物研磨后的样本过100目筛之后得到目标产物Sr2V2O7: Eu3+。
本发明Eu3+激活的钒酸盐单一基质白色荧光粉能被365nm的近紫外光激发，发出白光，荧光粉的发射光谱是一个发射主峰位置在508nm的宽带发射，同时在红光区613nm处有一线状发射光谱，他们分别归属于VO4 3-和Eu3+特征发射光谱，通过调节Eu3+激活剂的掺杂浓度，508nm处黄绿光与613nm处红光混合后可以发出白光。而且制得的样品颗粒形貌规则，粒径大小均匀，非常适合于白光LED用单一基质荧光粉。利用我们制备得到的荧光粉组装成白光LED，当选择样品掺杂浓度为0.05 mol%时，其色坐标为（0.324, 0.317），与白点(0.333，0.333)十分接近，又因为且其激发光谱在近紫外区有明显的吸收，与近紫外光的LED相匹配，是一类潜在的近紫外光LED用的单一基质白色荧光粉。
附图说明
图1 采用本发明方法制备得到样品的SEM图片；
图2 采用本发明方法制备得到样品的XRD图谱；
图3 所得样品的激发光谱和发射光谱；
图4 不同掺杂浓度的发射光谱图；
图5 不同掺杂浓度的色坐标。
图标说明：1 制备样品  2 标准卡片  3 激发光谱  4 发射光谱。
具体实施方式
下面对本发明作进一步详细说明
实施方式1：
称取Al2O3(99.9%), SrCO3 (99.9%), V2O5 (99.9%)，Li2CO3和放入玛瑙研钵，各原料的得摩尔比控制在5：1：1：0.1，研磨1-10分钟之后加入摩尔浓度为0.01 mol%的Eu2O3 (99.99%)，继续研磨30分钟。将上述混合好的原料放入干燥箱中充分干燥2小时；将干燥后的原料转移到刚玉坩埚中，放入高温马弗炉在800℃条件下预烧结2小时；将上述第一次烧结后所得半成品放入玛瑙坩埚中进一步研磨；将研磨好的半成品再转移到刚玉坩埚中，放入高温马弗炉中在800℃条件下再次煅烧，煅烧时间控制在5小时；反应结束后，自然冷却至室温，取出样品经过研磨、多次洗涤、真空干燥，即得成品Sr2V2O7: Eu3+，并将制得的样品进行研磨；研磨后的样本过100目筛之后得到目标产物。所得产物在500nm左右有个宽发射峰，归属于VO4 3-的发射，在600-630nm有三个窄峰，归属于Eu3+的发射。产物的色坐标为（0.258, 0.356），发白光，但是色纯度有待提高。
实施方式2：
称取Al2O3(99.9%), SrCO3 (99.9%), V2O5 (99.9%)，Li2CO3和放入玛瑙研钵，各原料的得摩尔比控制在5：1：1：0.1，研磨5分钟之后加入摩尔浓度为0.05 mol%的Eu2O3 (99.99%)，继续研磨30分钟。将上述混合好的原料放入干燥箱中充分干燥2小时；将干燥后的原料转移到刚玉坩埚中，放入高温马弗炉在800℃条件下预烧结2小时；将上述第一次烧结后所得半成品放入玛瑙坩埚中进一步研磨；将研磨好的半成品再转移到刚玉坩埚中，放入高温马弗炉中在800℃条件下再次煅烧，煅烧时间控制在5小时；反应结束后，自然冷却至室温，取出样品经过研磨、多次洗涤、真空干燥，即得成品Sr2V2O7: Eu3+，并将制得的样品进行研磨；研磨后的样本过100目筛之后得到目标产物。所得产物在500nm左右有个宽发射峰，归属于VO4 3-的发射，在600-630nm有三个窄峰，归属于Eu3+的发射。产物的色坐标为（0.279, 0.357），和正白点 (0.330，0.330)较接近，发白光。
实施方式3：
称取Al2O3(99.9%), SrCO3 (99.9%), V2O5 (99.9%)，Li2CO3和放入玛瑙研钵，各原料的得摩尔比控制在5：1：1：0.1，研磨5分钟之后加入摩尔浓度为0.10 mol%的Eu2O3 (99.99%)，继续研磨30分钟。将上述混合好的原料放入干燥箱中充分干燥2小时；将干燥后的原料转移到刚玉坩埚中，放入高温马弗炉在800℃条件下预烧结2小时；将上述第一次烧结后所得半成品放入玛瑙坩埚中进一步研磨；将研磨好的半成品再转移到刚玉坩埚中，放入高温马弗炉中在800℃条件下再次煅烧，煅烧时间控制在5小时；反应结束后，自然冷却至室温，取出样品经过研磨、多次洗涤、真空干燥，即得成品Sr2V2O7: Eu3+，并将制得的样品进行研磨；研磨后的样本过100目筛之后得到目标产物。所得产物在500nm左右有个宽发射峰，归属于VO4 3-的发射，在600-630nm有三个窄峰，归属于Eu3+的发射。产物的色坐标为（0.324, 0.317），与白点(0.330，0.330)非常接近，发色纯度非常高的白光。
实施方式4：
称取Al2O3(99.9%), SrCO3 (99.9%), V2O5 (99.9%)，Li2CO3和放入玛瑙研钵，各原料的得摩尔比控制在5：1：1：0.1，研磨5分钟之后加入摩尔浓度为0.20 mol%的Eu2O3 (99.99%)，继续研磨30分钟。将上述混合好的原料放入干燥箱中充分干燥2小时；将干燥后的原料转移到刚玉坩埚中，放入高温马弗炉在800℃条件下预烧结2小时；将上述第一次烧结后所得半成品放入玛瑙坩埚中进一步研磨；将研磨好的半成品再转移到刚玉坩埚中，放入高温马弗炉中在800℃条件下再次煅烧，煅烧时间控制在5小时；反应结束后，自然冷却至室温，取出样品经过研磨、多次洗涤、真空干燥，即得成品Sr2V2O7: Eu3+，并将制得的样品进行研磨；研磨后的样本过100目筛之后得到目标产物。所得产物在500nm左右有个宽发射峰，归属于VO4 3-的发射，在600-630nm有三个窄峰，归属于Eu3+的发射。产物的色坐标为（0.367, 0.355），发白光，和正白点(0.330，0.330)较接近。

Claims (1)

1.一种白光LED用钒酸盐基质荧光粉的制备方法，其特征在于，称取99.9％的Al2O3,99.9％的SrCO3,99.9％的V2O5，Li2CO3和放入玛瑙研钵，各原料的摩尔比控制在5：1：1：0.1，研磨5分钟之后加入摩尔浓度为0.10mol％的99.99％的Eu2O3，继续研磨30分钟，将上述混合好的原料放入干燥箱中充分干燥2小时；将干燥后的原料转移到刚玉坩埚中，放入高温马弗炉在800℃条件下预烧结2小时；将上述第一次烧结后所得半成品放入玛瑙坩埚中进一步研磨；将研磨好的半成品再转移到刚玉坩埚中，放入高温马弗炉中在800℃条件下再次煅烧，煅烧时间控制在5小时；反应结束后，自然冷却至室温，取出样品经过研磨、多次洗涤、真空干燥，即得成品。
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