CN102618271A - 一种白光led用单一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用单一基质荧光粉及其制备方法，该工艺采用高温固相法。该单一基质荧光粉的化学式为M4-xNEuxV3O12，M=Ca,Sr,Ba,Mg中的一种，两种或者三种，0.02≤x≤0.10；N=Li,Na,K中的一种。所用原材料为高纯度的MCO3,N2CO3,NH4VO3和Eu2O3,N2CO3作为电荷补偿剂，Eu2O3提供激活剂离子。所得荧光粉在紫外光激发下发白光，并且可以通过调节掺杂Eu3+离子浓度调节白光的纯度。而且本发明工艺简单，合成温度较低，荧光粉颗粒分散性好，结晶度高，具有潜在的应用前景。

Description

一种白光LED用单一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（Light Emitting Diodes, LED）是近年来发展起来的新型固态照明器件，因具有效率高、寿命长、无污染、节能的特点而广受关注。目前，商业化的白光LED普通采用蓝光芯片和YAG: Ce黄色荧光粉的组合，该组合由于缺少红光成分，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，，前两种方法因为重吸收问题降低光效较明显。因此，制备单一基质白光LED用荧光粉从为最有前景的研究方向。
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得研究工作，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。又如：专利CN200910021829.9，采用高温固相法制备了单一基质白光荧光粉AMgAl11O19,A为稀土离子，选自La3+，Ce3+，Y3+，Gd3+中的一种或者两种以上组合，所得物在蓝光区和绿红光区都有发射，整体复合发白光，表现较好的发光特征，但是该荧光粉激发光谱分布在近紫外和真空紫外光区，无法应用到白光LED当中；再如：专利CN201110236483.1，采用水热法制备了单一基质白光LED荧光粉Sr2AyCeO4: xB3+，A为Li、Na、Mg中的一种，B为Eu、Pr、Cr和Sm中的一种，在紫外光激发下，表现出比较好的白光特征，但水热法对设备要求较高，过程复杂，实现产业化的难度较大。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M4-xNEuxV3O12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近紫外激发的适合于白光LED用单一基质荧光粉；
本发明的另一目的是提供一种新型的Eu3+激活的钒酸盐基质发白光荧光粉的制备方法；
本发明Eu3+激活的单一基质钒酸盐基质荧光粉的分子式是：M4-xNEuxV3O12；
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：
（1）称取一定质量的MCO3 (99.99%), N2CO3 (99.99%), NH4VO3 (99.99%), Eu2O3 (99.99%), 和放入玛瑙研钵，各原料的的摩尔比控制在4-x：1：x：3，0.02≤x≤0.10，M=Ca, Sr, Ba, Mg中的一种，两种或者三种，N= Li, Na, K中的一种；
（2） 将上述混合好的原料加入1-5倍体积的的乙醇，在球磨罐中充分研磨30-120分钟，之后在干燥箱总干燥1-5小时，除去乙醇，所得初级混合物放入马弗炉在500-1000℃条件下煅烧1-6小时。
（3）反应结束后，自然冷却至室温，取出样品经过研磨、洗涤、真空干燥，所得样品研磨后的样本过200目筛之后得到目标产物。
本发明制备的单一基质白光LED用荧光粉能够被365nm的近紫外光激发，发出白光。该荧光粉的扫描电子显微（SEM）照片显示该荧光粉的分散性较好，粒度在2-5微米之间（如：附图1）；X射线衍射（XRD）显示该荧光粉的图谱和JCPDS-29-0211的图谱一直，表现比较好的结晶度（如：附图2）；该荧光粉的发射光谱是一个发射主峰位置在500nm的宽带发射，同时在红光区600nm附近有多个线状发射光谱，他们分别归属于VO4 3-基团和Eu3+离子。通过调节Eu3+离子的掺杂浓度，可以改变荧光粉的色坐标。当Eu3+离子的掺杂浓度为0.05mol%时色纯度最高，色坐标为(0.312, 0.321)。
附图说明
图1 采用本发明方法制备所得样品的SEM图片；
图2 采用本发明方法制备所得样品的XRD图谱；
图3 所得样品的激发光谱和发射光谱；
图4 不同掺杂浓度的色坐标。
具体实施方式
实施方式1  （Eu掺杂浓度0.02 mol%）
分别称取5.92克BaCO3 (99.99%)，0.37克Li2CO3 (99.99%)，4.21克NH4VO3 (99.99%)，0.0352克Eu2O3 (99.99%)，放入玛瑙研钵初步混合。然后加入2倍体积的的乙醇，在球磨罐中充分研磨30分钟，之后在干燥箱中干燥1-5小时，除去乙醇，所得初级混合物放入马弗炉在800℃条件下煅烧2小时，反应结束后，自然冷却至室温，取出样品经过研磨、洗涤、真空干燥，所得样品研磨后的样本过200目筛之后得到目标产物。所得白光LED用单一基质荧光粉的色坐标为(0.281, 0.351)，色温8200K，发白光。
实施方式2 （Eu掺杂浓度0.05 mol%）
分别称取5.92克BaCO3 (99.99%)，0.37克Li2CO3 (99.99%)，4.21克NH4VO3 (99.99%)，0.088克Eu2O3 (99.99%)，放入玛瑙研钵初步混合。然后加入2倍体积的的乙醇，在球磨罐中充分研磨30分钟，之后在干燥箱中干燥1-5小时，除去乙醇，所得初级混合物放入马弗炉在800℃条件下煅烧2小时，反应结束后，自然冷却至室温，取出样品经过研磨、洗涤、真空干燥，所得样品研磨后的样本过200目筛之后得到目标产物。所得白光LED用单一基质荧光粉的色坐标为(0.312, 0.321)，色温6600K，发纯度很高的白光。
实施方式3  （Eu掺杂浓度0.10 mol%）
分别称取5.92克BaCO3 (99.99%)，0.37克Li2CO3 (99.99%)，4.21克NH4VO3 (99.99%)，0.176克Eu2O3 (99.99%)，放入玛瑙研钵初步混合。然后加入2倍体积的的乙醇，在球磨罐中充分研磨30分钟，之后在干燥箱中干燥1-5小时，除去乙醇，所得初级混合物放入马弗炉在800℃条件下煅烧2小时，反应结束后，自然冷却至室温，取出样品经过研磨、洗涤、真空干燥，所得样品研磨后的样本过200目筛之后得到目标产物。所得白光LED用单一基质荧光粉的色坐标为(0.382, 0.302)，色温3000K，发白光。

Claims (3)

1.一种白光LED用单一基质荧光粉，其特征在于化学式为M4-xNEuxV3O12，M=Ca, Sr, Ba, Mg中的一种，两种或者三种，0.02≤x≤0.10； N= Li, Na, K中的一种。
2.根据权利要求1所述的荧光粉的制备方法，其特征在于该方法采用高温固相法制备白光LED用单一基质荧光粉，其具体步骤如下：
2.1 称取一定质量的MCO3 (99.99%), N2CO3 (99.99%), NH4VO3 (99.99%), Eu2O3 (99.99%), 和放入玛瑙研钵，各原料的的摩尔比控制在4-x：1：x：3，0.02≤x≤0.10，M=Ca, Sr, Ba, Mg中的一种，两种或者三种，N= Li, Na, K中的一种；
2.2 将上述混合好的原料加入1-5倍体积的的乙醇，在球磨罐中充分研磨30-120分钟，之后在干燥箱总干燥1-5小时，除去乙醇，所得初级混合物放入马弗炉在500-1000℃条件下煅烧1-6小时；
2.3反应结束后，自然冷却至室温，取出样品经过研磨、洗涤、真空干燥，所得样品研磨后的样本过200目筛之后得到目标产物。
3.根据权利要求2所述的荧光粉的制备方法，其特征在于步骤2.1中所述电荷补偿剂为N2CO3。
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