CN102965110A - 用于半导体照明的近紫外激发蓝色橙色荧光粉及制备方法 - Google Patents

用于半导体照明的近紫外激发蓝色橙色荧光粉及制备方法 Download PDF

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盛天琦
张蕾
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Abstract

用于半导体照明的近紫外激发蓝色橙色荧光粉及制备方法属发光材料技术领域，本发明包括步骤：称取CaCO3、Eu2O3和Al2O3原料；研磨、烘干；在还原气氛(或空气)中700度灼烧4h，冷却至室温，原料再研磨，入高温炉，在还原气氛(或空气)中，升温到1250度烧结8h，冷却至室温，原料再研磨，此时稀土离子Eu在还原气氛下呈现+2价(空气气氛下呈现+3价)，得到蓝色(橙色)荧光粉；采用本发明制备的荧光粉在近紫外区域(300-420nm)具有很宽的激发光谱，是一种高效的蓝、橙色发光材料，再配合近紫外激发红色和绿色荧光粉，可实现近紫外光LED激发的白色发光，制备白光LED照明器件；本发明操作简单，工艺易控制，制备成本低、周期短、能量转换效率高，便于大规模推广使用。

Description

用于半导体照明的近紫外激发蓝色橙色荧光粉及制备方法
技术领域
本发明属发光材料技术领域，具体涉及一种用于半导体照明的近紫外激发蓝色橙色荧光粉及制备方法。
背景技术
CaEuAl3O7发光材料具有良好的热稳定性和化学稳定性，能够有效的吸收近紫外光，经激发后产生高效的蓝光和橙色光，是一种潜在的白光LED用荧光粉。
目前，关于CaEuAl3O7的发光性质的研究鲜有报道。其它相关的体系CaLnAl3O7:Eu3+(Ln=La，Y)有较多报道。如：王育华等采用硝酸盐热分解法合成了CaLa1-xAl3O7:xEu3+(0≤x≤1)粉末样品；张宏宇等高温固相法在1300-1500°C条件下制备出CaYAl3O7：Eu3+荧光粉体；KodamaN等报道1517-1577°C条件下获得的CaYAl3O7：Ce3+，CaYAl3O7：Eu2+，Dy3+等具有较好的场域发光性质，其CaYAl3O7基质的合成温度都在1300°C以上。但目前使用的近紫外LED用荧光粉的激发光谱与近紫外LED的发射光谱并不能很好的匹配，制备方法也比较单一。因此，发展近紫外光LED激发产生白色发光的新型荧光粉体系具有重要意义。
发明内容
针对现有技术中CaEuAl3O7光致发光材料制备技术的不足，本发明的目的在于提供一种固相法合成CaEuAl3O7荧光粉的制备方法。
本发明用于半导体照明的近紫外激发蓝色橙色荧光粉，其化学式为CaEuAl3O7，其中稀土离子Eu在不同的制备条件下可以呈现+2价和+3价两种不同的价态。
用于半导体照明的近紫外激发蓝色橙色荧光粉的制备方法包括下列步骤：
1．按化学式称取各组分原料：CaCO3、Eu2O3和Al2O3；
2．将各组分原料置于玛瑙研钵内同方向研磨15-20分钟，均匀混合并烘干，再置于坩埚内；
3．将坩埚放入高温炉，当在还原气氛(是活性石墨粉在1250度下形成的CO气体)的条件下，先700度预烧4小时，自然冷却至室温，对各组分的原料再研磨，重置于坩埚内，放入高温炉，在还原气氛的条件下，升温到1250度烧结8小时，自然冷却到室温，对各组分的原料再研磨，此时稀土离子Eu在还原气氛下呈现+2价，得到蓝色荧光粉；
4．将坩埚放入高温炉，当在空气中的条件下，先700度预烧4小时，自然冷却至室温，对各组分的原料再研磨，重置于坩埚内，放入高温炉，升温到1250度烧结8小时，自然冷却到室温，对各组分的原料再研磨，此时稀土离子Eu在空气气氛下呈现+3价，得到橙色荧光粉。
本发明与现有技术相比具有如下优点：
1．本发明的方法制备CaEuAl3O7是在活性石墨粉保护下进行的还原反应，克服了化学合成中复杂的后处理过程，其方法简单，能量转换效率高。
2．本发明的制备方法中采用原料简单，且都为初级化学原料，因而制备成本低、环境污染小。
3．操作简单，工艺易控制，制备周期短，便于大规模推广应用。
4．由于稀土离子Eu在不同的制备条件下可以呈现+2价和+3价两种不同的价态，因此，在空气中能制得橙色荧光粉，而在还原气氛中能制得蓝色荧光粉。
5．本发明的荧光粉在近紫外区域(300-420nm)具有很宽的激发光谱，是一种高效的蓝、橙色发光材料，再配合近紫外激发红色和绿色荧光粉，可以实现近紫外光LED激发的白色发光，制备白光LED照明器件。
附图说明
图1为采用本发明在活性石墨粉产生的还原气氛下制备的CaEuAl3O7荧光粉的X射线衍射图
图2为采用本发明在活性石墨粉产生的还原气氛下制备的CaEuAl3O7荧光粉的激发光谱和发射光谱图
图3为采用本发明在空气中制备的CaEuAl3O7荧光粉的X射线衍射图
图4为采用本发明在空气中制备的CaEuAl3O7荧光粉的激发光谱和发射光谱图
具体实施方式
实施例1：
1.欲想做出0.001mol还原气氛下制备的CaEuAl3O7荧光粉，分别称取0.001mol CaCO3，0.0005mol Eu2O3，0.0015mol Al2O3化合物，在玛瑙研钵内同方向研磨15-20分钟，使混合物混合均匀。
2.将得到的混合物放入坩埚中，并在活性石墨粉保护下，放入高温炉内，设置高温炉从室温经过55分钟加热到700°C进行预烧4小时，自然冷却至室温，再研磨，重置于坩埚内，放入高温炉，并在活性石墨粉保护下，升温到1250度烧结8小时。
3.将混合物自然冷却后，研磨并混合均匀，制得在活性石墨粉还原气氛下制备的CaEuAl3O7荧光粉。反应式如下：
2CaCO3+Eu2O3+3Al2O3→2CaEuAl3O7+2CO2↑
4.参见附图1，它是采用本发明在活性石墨粉产生的还原气氛下制备的CaEuAl3O7荧光粉的X射线衍射图谱；X射线衍射(XRD)显示该荧光粉的图谱和JCPDS 50-1810的标准图谱一致，表现很好的结晶度，显示所制备的材料为纯相CaEuAl3O7材料。
5.参见附图2，将纯相CaEuAl3O7材料进行激发光谱和发射光谱的测量，用波长为363nm激发，得到445nm(蓝光)的荧光发射。该荧光粉在300nm至420nm的光(特别是363nm)激发下，发射445nm蓝光，配合绿色荧光粉和红色荧光粉，适用于制备高亮度的InGaN基用白光LED荧光粉。
实施例2：
1.欲想做出0.001mol在空气中制备的CaEuAl3O7荧光粉，分别称取0.001mol CaCO3，0.0005mol Eu2O3，0.0015mol Al2O3化合物，在玛瑙研钵内同方向研磨15-20分钟，使混合物混合均匀。
2.将得到的混合物放入坩埚中，然后直接放入高温炉内，设置高温炉从室温经过55分钟加热到700度，4小时进行预烧，自然冷却至室温，再研磨，重置于坩埚内，放入高温炉，然后升温到1250度烧结8小时。
3.将混合物自然冷却后，研磨并混合均匀，制得在空气中制备的CaEuAl3O7荧光粉。反应式如下：2CaCO3+Eu2O3+3Al2O3→2CaEuAl3O7+2CO2↑
4.参见附图3，它是采用本发明在空气中制备的CaEuAl3O7荧光粉的X射线衍射图谱；X射线衍射(XRD)显示该荧光粉的图谱和JCPDS 50-1810的标准图谱一致，表现很好的结晶度，显示所制备的材料为纯相CaEuAl3O7材料。
5.参见附图4，将纯相CaEuAl3O7材料进行激发光谱和发射光谱的测量，用波长为394nm激发，得到591nm(黄光)和619nm(红光)，所以采用本方法制得的荧光粉在紫外光激发下可以产生明亮的橙色发光。配合绿色荧光粉和蓝色荧光粉，适用于制备高亮度的InGaN基用白光LED荧光粉。

Claims (3)

1.一种用于半导体照明的近紫外激发蓝色橙色荧光粉，其特征在于它的化学式为CaEuAl3O7，其中稀土离子Eu在不同的制备条件下可以呈现+2价和+3价两种不同的价态。
2.制备权利要求1所述的用于半导体照明的近紫外激发蓝色橙色荧光粉的方法，其特征在于包括下列步骤：
2.1按化学式称取各组分原料：CaCO3、Eu2O3和Al2O3；
2.2将各组分原料置于玛瑙研钵内同方向研磨15-20分钟，均匀混合并烘干，再置于坩埚内；
2.3将坩埚放入高温炉，当在还原气氛的条件下，先700度预烧4小时，自然冷却至室温，对各组分的原料再研磨，重置于坩埚内，放入高温炉，在还原气氛的条件下，升温到1250度烧结8小时，自然冷却到室温，对各组分的原料再研磨，此时稀土离子Eu在还原气氛下呈现+2价，得到蓝色荧光粉；
2.4将坩埚放入高温炉，当在空气中的条件下，先700度预烧4小时，自然冷却至室温，对各组分的原料再研磨，重置于坩埚内，放入高温炉，升温到1250度烧结8小时，自然冷却到室温，对各组分的原料再研磨，此时稀土离子Eu在空气气氛下呈现+3价，得到橙色荧光粉。
3.按权利要求2所述的用于半导体照明的近紫外激发蓝色橙色荧光粉的制备方法，其特征在于步骤2.3所述的还原气氛是活性石墨粉在1250度下形成的CO气体。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107760304A (zh) * 2017-09-18 2018-03-06 中国科学院兰州化学物理研究所 一种高亮度且颜色可调的机械发光材料及其制备方法

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王得印等: "CaLaAl3O7：Eu3+的发光特性研究", 《稀有金属材料与工程》 *

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