CN103725284B - 一种白光用单一基质白光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用单一基质白光荧光粉及其制备方法，属于LED荧光粉制备技术领域，该白光荧光粉的组成表达式为NaLaMgWO6:xEu，其中，x=0.03～0.25。制备包括以下步骤：1）按照（0.5～2）∶（0.5～2）∶（0.5～2）∶1∶x/2的摩尔比，x=0.03～0.25，取Na2CO3、La2O3、Mg(NO3)2·6H2O、WO3和Eu2O3混合后研磨均匀，得到混合粉体；2）将混合粉体在弱还原气氛下经固相烧结，得到白光荧光粉。通过本发明制备出的NaLaMgWO6:xEu白光荧光粉粉体粒度均匀、结晶性能好、能够实现白光发射，制得的白光荧光粉平均粒径为1～5μm，显色指数最高达到89，发射波长覆盖范围为380～700nm。本方法操作简单，对设备要求低，环境友好，适合工业化大规模生产。
Description
技术领域
本发明属于LED荧光粉制备技术领域，涉及一种白光用单一基质白光荧光粉及其制备方法，具体涉及一种白光LED用Eu离子掺杂NaLaMgWO6单一基质白光荧光粉及其制备方法。
背景技术
白光LED（Light Emitting Diode）具有无毒、高效节能、寿命长、全固态、工作电压低、抗震性及安全性好等诸多特点，取代了现有的白炽灯和荧光灯成为了新一代照明光源，被广泛应用于照明和显示领域。
目前，商业化的白光LED的实现主要有两种方案，一种是蓝色芯片激发黄色荧光粉，剩余蓝光与黄光复合发出白光，但器件的发光颜色随驱动电压和荧光体涂层厚度的变化而变化，色彩还原性差，显色指数低且不耐高温。另一种是紫外—近紫外(350～4l0nm)激发红绿蓝三基色荧光粉实现白光LED，然而，由于混合荧光粉之间存在颜色再吸收和配比调控问题，使得荧光粉的流明效率和色彩还原性受到较大影响。单一基质白光荧光粉作为新型荧光粉材料，由于颜色稳定，色彩还原性好等优点已成为研究热点，因此研制适合近紫外激发的高效单一基质白光荧光粉具有十分重要的意义。
近年来，有关荧光粉的研究，已有大量文献报道，涉及的基质化合物主要有硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐、钒酸盐、铝酸盐、钨酸盐等。其中，钨酸盐是典型的自激活的发光材料，发光光谱十分稳定，本征发光谱带很宽，占据可见光区域的大部分，钨酸盐中的阳离子强烈地影响发射带的位置。钨酸盐可以由某些杂质激活，这些杂质被掺入钨酸盐点阵中之后，可使其具有特殊性质的发光。因此，钨酸盐是一种发光性能优异的基质材料。
另外，随着LED产业的迅速发展，对其发光材料合成方法的研究也成为了热门。制备方法有高温固相法、燃烧合成法、溶胶-凝胶法、喷雾热解法、水热合成法等。目前，诸如溶胶-凝胶法、喷雾热解法、水热合成法等湿化学方法合成的物质杂相较多，发光效率较低。高温固相法是合成发光材料中的一种传统方法，这种方法工艺流程简单、操作方便，合成所得材料的晶体结构较完好，性能稳定，亮度高。迄今，大部分商业化的发光材料还是使用这一方法来制备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种白光用单一基质白光荧光粉及其制备方法，该方法在弱还原气氛下采用高温固相烧结，制得的产品粒度均匀、结晶性能好、能够实现白光发射。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种白光用单一基质白光荧光粉，该白光荧光粉的组成表达式为NaLaMgWO6:xEu，其中，x=0.03～0.25。
所述白光荧光粉的平均粒径为1～5μm。
所述白光荧光粉的显色指数为89。
所述白光荧光粉的发射波长覆盖范围为380～700nm。
一种白光用单一基质白光荧光粉的制备方法，包括以下步骤：
1）按照（0.5～2）:（0.5～2）:（0.5～2）：1：x/2的摩尔比，x=0.03～0.25，取Na2CO3、La2O3、Mg(NO3)2·6H2O、WO3和Eu2O3混合后研磨均匀，得到混合粉体；
2）将混合粉体在弱还原气氛下经固相烧结，得到NaLaMgWO6:xEu白光荧光粉，其中x=0.03～0.25；
所述的固相烧结制度为：将混合粉体自室温起，以1～3℃/min速率升温至100～300℃，再以2～4℃/min速率升温至300～600℃，再以3～7℃/min速率升温至1000～1250℃，保温3～10h后冷却。
所述的固相烧结是将混合粉体置于氧化铝坩埚中，在电阻炉中进行烧结。
所述的冷却为随炉冷却。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明以NaCO3、La2O3、Mg(NO3)2·6H2O、WO3、Eu2O3为原料，在弱还原气氛下经固相烧结后，制得粒径均匀的NaLaMgWO6:xEu白光荧光粉。通过XRD、SEM、荧光光谱的测试与分析，可以看出通过本发明制备出的NaLaMgWO6:xEu白光荧光粉粉体粒度均匀、结晶性能好、能够实现白光发射，制得的白光荧光粉平均粒径为1～5μm，显色指数最高达到89，发射波长覆盖范围为380～700nm。本方法操作简单，对设备要求低，环境友好，适合工业化大规模生产。
附图说明
图1为实施例1制得的NaLaMgWO6:xEu白光荧光粉粉体的XRD图；
图2为实施例2制得的NaLaMgWO6:xEu白光荧光粉粉体的SEM图；
图3为实施例3制得的NaLaMgWO6:xEu白光荧光粉的发射光谱图；
图4为实施例4制得的NaLaMgWO6:xEu白光荧光粉粉体的CIE图。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明提供的白光用单一基质白光荧光粉的制备方法，具体是以Na2CO3、La2O3、Mg(NO3)2·6H2O、WO3、Eu2O3为原料，经固相烧结后，制得粒径均匀的NaLaMgWO6:xEu白光荧光粉粉体。具体方法为：
按照（0.5～2）:（0.5～2）:（0.5～2）：1：x/2的摩尔比，其中，x=0.03～0.25；分别称取Na2CO3、La2O3、Mg(NO3)2·6H2O、WO3、Eu2O3，并将以上原料进行混合、研磨，获得生粉体；
将生料粉体置于氧化铝坩埚中,于电阻炉中进行烧结。所述电阻炉中烧结制度为将混合粉体自室温起，以1～3℃/min速率升温至100～300℃，再以2～4℃/min速率升温至300～600℃，再以3～7℃/min速率升温至1000～1250℃，保温3～10h后冷却。
实施例1
一种白光用单一基质白光荧光粉的制备方法，包括以下步骤：
1）按照0.5:0.5:1:1:x/2的摩尔比，其中，x=0.03，分别称取Na2CO3、La2O3、Mg(NO3)2·6H2O、WO3和Eu2O3，并将以上原料进行混合、研磨，获得混合粉体；
2）将混合粉体置于氧化铝坩埚中,于电阻炉中在弱还原气氛下进行烧结。所述电阻炉中烧结制度为以1℃/min速率升温至200℃，再以3℃/min速率升温至500℃，再以5℃/min速率升温至1000℃，保温3h，最后随炉冷却，得到NaLaMgWO6:xEu白光荧光粉，其中x=0.03。
参见图1，从图1可以看出NaLaMgWO6:xEu粉体与NaLaMgWO6的标准卡片JCPDS#37-0243完全保持一致，且峰形尖锐，合成的样品属于AA’BB’X6型单斜晶系结构，空间群为P21(4)，晶格常数为a=5.524nm，b=5.525nm，c=7.894nm。这说明NaLaMgWO6:xEu样品的结晶程度高，而且少量的Eu的掺杂并没有改变NaLaMgWO6的晶格结构。
实施例2
一种白光用单一基质白光荧光粉的制备方法，包括以下步骤：
1）按照0.5:0.5:2:1:x/2的摩尔比，其中，x=0.05，分别称取Na2CO3、La2O3、Mg(NO3)2·6H2O、WO3和Eu2O3，并将以上原料进行混合、研磨，获得混合粉体；
2）将混合粉体置于氧化铝坩埚中,于电阻炉中在弱还原气氛下进行烧结。所述电阻炉中烧结制度为以1℃/min速率升温至100℃，再以2℃/min速率升温至300℃，再以7℃/min速率升温至1200℃，保温8h，最后随炉冷却，得到NaLaMgWO6:xEu白光荧光粉，其中x=0.05。
参见图2，从图2可以看出NaLaMgWO6:xEu荧光粉颗粒分布均匀，且粒度相对较小，粒径大约在1～5μm之间，粉体的形貌规则，无明显的团聚现象存在，但少量晶粒生长较大。根据温度对晶粒生长的影响分析，晶粒生长较大是烧结过程中晶界移动的结果，因为在烧结中温度升高，大晶粒晶面与邻近高表面能的小曲率半径的晶面相比有较低的表面能，在表面能驱动下，大晶粒界面向曲率半径小的晶粒中心推进，以致大晶粒进一步长大，小晶粒消失。
实施例3
一种白光用单一基质白光荧光粉的制备方法，包括以下步骤：
1）按照1:2:0.5:1：x/2的摩尔比，其中，x=0.15，分别称取Na2CO3、La2O3、Mg(NO3)2·6H2O、WO3和Eu2O3，并将以上原料进行混合、研磨，获得混合粉体；
2）将混合粉体置于氧化铝坩埚中,于电阻炉中在弱还原气氛下进行烧结。所述电阻炉中烧结制度为以3℃/min速率升温至300℃，再以4℃/min速率升温至600℃，再以5℃/min速率升温至1250℃，保温6h，最后随炉冷却，得到NaLaMgWO6:xEu白光荧光粉，其中x=0.15。
参见图3，从图3可以看出荧光粉的发射带分布在380nm～700nm范围内,发射光谱由3个发射峰组成，1个宽带峰，1个强峰，分别在480nm、615nm、700nm处，其中，480nm处出现宽带较强峰，这是由于NaLaMgWO6:xEu荧光粉在弱还原气氛下部分Eu3+还原成Eu2+所致；615nm处为最强峰。这是Eu3+中能级跃迁所致。
实施例4
一种白光用单一基质白光荧光粉的制备方法，包括以下步骤：
1）按照2:1:2:1：x/2的摩尔比，其中，x=0.2；分别称取Na2CO3、La2O3、Mg(NO3)2·6H2O、WO3和Eu2O3，并将以上原料进行混合、研磨，获得混合粉体；
2）将混合粉体置于氧化铝坩埚中,于电阻炉中在弱还原气氛下进行烧结。所述电阻炉中烧结制度为以2℃/min速率升温至200℃，再以4℃/min速率升温至600℃，再以3℃/min速率升温至1100℃，保温8h，最后随炉冷却，得到NaLaMgWO6:xEu白光荧光粉，其中x=0.2。
参见图4，从图4可以看出，NaLaMgWO6:xEu荧光粉在近紫外光激发下发射白光，这是由于NaLaMgWO6:xEu荧光粉在弱还原气氛下部分Eu3+还原成Eu2+所致。Eu2+实现蓝光发射，Eu3+实现红光发射，单一基质蓝光与红光复合实现白光发射；荧光粉的显色指数可达到高达到89。
实施例5
一种白光用单一基质白光荧光粉的制备方法，包括以下步骤：
1）按照0.5:0.5:1:1:x/2的摩尔比，其中x=0.25，分别称取Na2CO3、La2O3、Mg(NO3)2·6H2O、WO3和Eu2O3，并将以上原料进行混合、研磨，获得混合粉体
2）将混合粉体置于氧化铝坩埚中,于电阻炉中在弱还原气氛下进行烧结。所述电阻炉中烧结制度为以2℃/min速率升温至200℃，再以3℃/min速率升温至500℃，再以5℃/min速率升温至1100℃，保温10h，最后随炉冷却，得到NaLaMgWO6:xEu白光荧光粉，其中x=0.25。
Claims (4)
1.一种白光用单一基质白光荧光粉，其特征在于，该白光荧光粉的组成表达式为NaLaMgWO6:xEu，其中，x＝0.03～0.25；
所述白光荧光粉的平均粒径为1～5μm；所述白光荧光粉的显色指数为89，发射波长覆盖范围为380～700nm。
2.一种白光用单一基质白光荧光粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)按照(0.5～2):(0.5～2):(0.5～2)：1：x/2的摩尔比，x＝0.03～0.25，取Na2CO3、La2O3、Mg(NO3)2·6H2O、WO3和Eu2O3混合后研磨均匀，得到混合粉体；
2)将混合粉体在弱还原气氛下经固相烧结，得到NaLaMgWO6:xEu白光荧光粉，其中x＝0.03～0.25；
所述的固相烧结制度为：将混合粉体自室温起，以1～3℃/min速率升温至100～300℃，再以2～4℃/min速率升温至300～600℃，再以3～7℃/min速率升温至1000～1250℃，保温3～10h后冷却。
3.根据权利要求2所述的一种白光用单一基质白光荧光粉的制备方法，其特征在于，所述的固相烧结是将混合粉体置于氧化铝坩埚中，在电阻炉中进行烧结。
4.根据权利要求2所述的一种白光用单一基质白光荧光粉的制备方法，其特征在于，所述的冷却为随炉冷却。
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| Synthesis and photoluminescence properties of NaLaMgWO6RE3+ (RE = Eu, Sm, Tb) phosphor for white LED application;Jingshan Hou等;《Materials Research Bulletin》;20120316;第47卷;第1295-1300页 * |
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