CN103274598B - 一种高效白光发射含银纳米颗粒的玻璃及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高效白光发射含银纳米颗粒的玻璃及其制备方法，由下列摩尔比的组分组成：SiO₂（60-x）%、Al₂O₃20%、CaO20%、Li₂Ox%、Eu₂O₃0.2%、Ag₂Oy%、其中，0≤x≤10、0.1≤y≤4。先按摩尔比备料，再将所备组分充分研磨至混合均匀后，在空气气氛条件下进行熔融，最后经常规成型、退火，即得到高效白光发射含银纳米颗粒的玻璃。具有玻璃组分简单、荧光强度高，激发波长宽，白光色温易于调节等特点；同时本发明所述的白光玻璃具有熔制过程简单、熔制过程在空气气氛下进行、玻璃形成力强、成本低廉、对环境无污染的特点。解决了三基色荧光粉发光寿命不同造成的色差问题，同时避免了传统荧光粉潮解和复杂涂覆的问题，可用于制造近紫外芯片激发的新型白光LED照明和显示器件。

Description

一种高效白光发射含银纳米颗粒的玻璃及其制备方法

技术领域

本发明涉及固体发光材料及其制备方法，具体涉及一种具有白光发射的含银纳米颗粒的玻璃及其制备方法。

背景技术

近年来，随着传统能源消耗的增加，传统能源危机和与之相关联的环境污染越来越严重。除了努力寻找新型替代能源，还必须考虑节能减排技术的发展。在照明领域，白炽灯一直是照明的主要方式，但由于白炽灯是通过加热钨丝到白炽状态来实现发光，在这个过程中，有很大部分能量通过放热方式损耗掉，从而导致这种发光方式的能量利用率很低。为了提高能量的利用效率，荧光灯应运而生。早期的荧光灯通过电致汞蒸气产生的紫外线来激发灯内的荧光粉来实现发光。虽然能量利用效率提高了，但是这类灯结构复杂、制备工艺要求高，难以小型化，应用受到一定限制。针对以上各种缺陷，上世纪90年代以来，国内外科研工作者开展了发光材料和器件的广泛研究，其中高效的发光二极管（LED）由于发光效率高、结构紧凑、制备简单等特点受到极大关注和广泛研究。白光LED作为一种照明光源和显示光源在日常生活和工业生产中已经得到广泛应用。

常见的商用白光LED是在InGaN芯片上涂覆一层掺杂Ce³⁺的黄色荧光粉，再通过环氧树脂封装在一起。其发光原理与普通LED相同。但是这类LED发光颜色单一，这将导致器件的显色性能差。为了解决上述问题，可以采用紫外光LED芯片激发三基色荧光粉来实现白光。这样确实解决了器件显色性差的缺点，但是三种荧光粉的加入会带来使用寿命的不同，同时由于封装技术可能会带来荧光粉吸潮等问题，这些都将导致器件在使用了一段时间后，显色性能显著降低。

发光玻璃是一类重要的荧光材料，目前商用最成功的应用在高功率激光器、光纤通讯光源以及光纤激光器领域。对比荧光粉材料，发光玻璃具有诸多优点：制备工艺简单、成本低廉、可重复性好、在可见光波段有优良的透光性能以及抗潮能力好等等。这些优点使得发光玻璃作为荧光粉的替代品被广泛研究，成为实现白光LED的另一种有效途径。

白光源作为一种照明光源和显示光源在日常生活和工业生产中已经得到广泛应用。但现有发白光的荧光粉制备工艺复杂、显色性差、易潮解。在这种情况下，白光玻璃的研究得到重视。

发明内容

本发明提供一种能够在近紫外波长（365～393nm）激发下发白光的玻璃及其制备方法，解决三基色荧光粉白光LED在使用一段时间后显色性差的问题，同时避免传统荧光粉涂覆的问题。

本发明通过下列技术方案实现：一种高效白光发射含银纳米颗粒的玻璃，由下列摩尔比的组分组成：

SiO₂（60-x）%Al₂O₃20%

CaO20%Li₂Ox%

Eu₂O₃0.2%Ag₂Oy%，

其中，0≤x≤10、0.1≤y≤4。

该玻璃采用外掺法，其摩尔比总和会超过100%。

本发明的另一目的在于提供一种高效白光发射含银纳米颗粒的玻璃的制备方法，经过下列各步骤：

（1）按下列摩尔比的组分备料：

SiO₂(60-x)%Al₂O₃20%

CaCO₃20%Li₂CO₃x%

Eu₂O₃0.2%Ag₂Oy%，

其中，0≤x≤10、0.1≤y≤4；

（2）将步骤（1）所备组分充分研磨至混合均匀后，在空气气氛条件下进行熔融，最后经常规成型、退火，即得到高效白光发射含银纳米颗粒的玻璃。

所述熔融的温度为1550～1600℃

所述熔融时间为1～3小时。

所述退火温度为550～700℃。

所述退火的时间为2～8小时。

本发明与现有的掺稀土离子白光材料相比，具有玻璃组分简单、荧光强度高，激发波长宽，白光色温易于调节等特点；同时本发明所述的白光玻璃具有熔制过程简单、熔制过程在空气气氛下进行、玻璃形成力强、成本低廉、对环境无污染的特点。本发明所述的白光玻璃可应用于工业生产和日常生活的照明技术、显示技术等领域。本发明提供的玻璃可有效的被近紫外光激发，产生红绿蓝三基色发射，从而得到白光，解决了三基色荧光粉发光寿命不同造成的色差问题，同时避免了传统荧光粉潮解和复杂涂覆的问题，可用于制造近紫外芯片激发的新型白光LED照明和显示器件。

附图说明

图1为本发明实施例1所得玻璃的激发光谱图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

（1）按下列摩尔比的组分备料：

SiO₂50%Al₂O₃20%

CaCO₃20%Li₂CO₃10%

Eu₂O₃0.2%Ag₂O1%；

（2）将步骤（1）所备组分充分研磨至混合均匀后，在空气气氛条件下以1600℃进行熔融1小时，最后经常规成型、在680℃下退火6小时，即得到高效白光发射含银纳米颗粒的玻璃，由下列摩尔比的组分组成：

SiO₂50%Al₂O₃20%

CaO20%Li₂O10%

Eu₂O₃0.2%Ag₂O1%。

该玻璃为无色透明玻璃，在379nm紫外光的激发下，发射出明亮的白光，且具有较好的显色性，如图1所示。

实施例2

（1）按下列摩尔比的组分备料：

SiO₂55%Al₂O₃20%

CaCO₃20%Li₂CO₃5%

Eu₂O₃0.2%Ag₂O0.1%；

（2）将步骤（1）所备组分充分研磨至混合均匀后，在空气气氛条件下以1580℃进行熔融2小时，最后经常规成型、在700℃下退火2小时，即得到高效白光发射含银纳米颗粒的玻璃，由下列摩尔比的组分组成：

SiO₂55%Al₂O₃20%

CaO20%Li₂O5%

Eu₂O₃0.2%Ag₂O0.1%。

实施例3

（1）按下列摩尔比的组分备料：

SiO₂60%Al₂O₃20%

CaCO₃20%Li₂CO₃0%

Eu₂O₃0.2%Ag₂O4%，

其中，0≤x≤10、0.1≤y≤4；

（2）将步骤（1）所备组分充分研磨至混合均匀后，在空气气氛条件下以1550℃进行熔融3小时，最后经常规成型、在550℃下退火8小时，即得到高效白光发射含银纳米颗粒的玻璃，由下列摩尔比的组分组成：

SiO₂60%Al₂O₃20%

CaO20%Li₂O0%

Eu₂O₃0.2%Ag₂O4%。

Claims (6)

1.一种高效白光发射含银纳米颗粒的玻璃，其特征在于由下列摩尔比的组分组成：

SiO₂（60-x）%Al₂O₃20%

CaO20%Li₂Ox%

Eu₂O₃0.2%Ag₂Oy%，

其中，0≤x≤10、0.1≤y≤4。

2.一种高效白光发射含银纳米颗粒的玻璃的制备方法，其特征在于经过下列各步骤：

（1）按下列摩尔比的组分备料：

SiO₂(60-x)%Al₂O₃20%

CaCO₃20%Li₂CO₃x%

Eu₂O₃0.2%Ag₂Oy%，

其中，0≤x≤10、0.1≤y≤4；

（2）将步骤（1）所备组分充分研磨至混合均匀后，在空气气氛条件下进行熔融，最后经常规成型、退火，即得到高效白光发射含银纳米颗粒的玻璃。

3.根据权利要求2所述的高效白光发射含银纳米颗粒的玻璃的制备方法，其特征在于：所述熔融的温度为1550～1600℃。

4.根据权利要求2所述的高效白光发射含银纳米颗粒的玻璃的制备方法，其特征在于所述熔融时间为1～3小时。

5.根据权利要求2所述的高效白光发射含银纳米颗粒的玻璃的制备方法，其特征在于所述退火温度为550～700℃。

6.根据权利要求2所述的高效白光发射含银纳米颗粒的玻璃的制备方法，其特征在于所述退火的时间为2～8小时。