CN103740368A - 一种可激发蓝粉光的硅硼酸盐荧光粉及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可激发蓝粉色荧光的荧光材料及其制备方法。所述荧光材料的化学组成式为Ln_5-x-ySi₂BO₁₃：xCe³⁺，yMn²⁺(其中Ln为稀土金属La、Y中的一种，0.005≤x≤0.500，0.000≤y≤0.500)。选择上述结构式中的氧化物、氢氧化物或者相应的盐类为原料，采用固相合成法，在还原气氛下于1300～1500℃煅烧3～8h得到所述发光材料。该荧光体可以与近紫外发光二极管相匹配，应用于三基色白光LED器件。此外，该制取方法制得的荧光粉纯度高，易于操作，不污染环境。

Description

一种可激发蓝粉光的硅硼酸盐荧光粉及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种可激发蓝粉光的硅硼酸盐荧光粉及其制备方法 

背景技术

近年来，节能照明产业蓬勃发展，然而高效的照明产品在省电、降低能耗的同时，伴随而来的是无法规避的汞污染问题。白光二极管(w-LED)固体照明以其低能耗、发光效率高、无污染、体积小、寿命长等显著优势，未来势必逐步替代荧光灯和节能灯、白炽灯成为下一代绿色照明光源。目前，世界各国商业化，规模化生产的主要是荧光转换型w-LED，即在LED芯片上涂敷荧光粉，通过荧光粉将LED芯片发出的较短波长的光(如蓝光、近紫外光)转变成波长较长的可见光(如红光、绿光、蓝光等)，然后通过不同颜色的光复合形成白光。根据LED芯片发射波长的不同，又可分为两种方式：蓝光LED+黄色荧光粉和紫光LED+红/绿/蓝三基色荧光粉。因此荧光粉技术的进步对白光LED的发展有着非常重要的作用，因此研究开发近紫外光激发的荧光粉是十分必要的。 

发明内容

本发明目的之一是提供一种白光LED用蓝粉光的硅硼酸盐荧光粉，Ln_5-x-ySi₂BO₁₃：xCe³⁺，yMn²⁺，其中Ln为稀土金属La、Y中的一种，x和y分别是掺入基质材料La₅Si₂BO₁₃中的稀土离子Ce³⁺和Mn²⁺的摩尔百分比，并且0.003≤x≤0.300，0.000≤y≤0.500。这种荧光体具有较好的颜色可调性和较高温度淬灭性。 

本发明目的之二是提供一种制备上述新型蓝粉光硅硼酸盐发光材料的制备方法。该制备方法简单，易于操作而且不污染环境。本发明所提供的发光材料制备的方法如下： 

1)按化学组成式Ln_5-x-ySi₂BO₁₃：xCe³⁺，yMn²⁺化学计量比称取氧化镧、氧化钇、二氧化硅、二氧化铈、碳酸锰、以及硼源，并充分研细混匀； 

2)将步骤1)得到的混合体置入坩埚，在还原气氛的高温炉中于1300℃～1500℃温度下煅烧3小时～8小时，从而得到烧成的烧结体； 

3)将步骤2)得到的烧结体研磨成为粉末。 

4)其特征在于，所述硼源是硼酸或氧化硼中的一种或多种。 

5)其特征在于，通过在高温炉中放置固体碳或石墨，使得高温炉内处于还原气氛下，或用体积比为1～10％：99～90％的H₂和N₂混合气体的反应气氛。 

本发明提供一种白光LED用硅硼酸盐蓝粉色荧光体Ln_5-x-ySi₂BO₁₃：xCe³⁺，yMn²⁺(其中Ln为稀土金属La、Y中的一种，x和y分别是掺入基质材料La₅Si₂BO₁₃中的稀土离子Ce³⁺和Mn²⁺的摩尔百分比，并且0.003≤x≤0.300，0.000≤y≤0.500)。荧光粉具有以下特点： 

1、能被近紫外光有效激发而发出蓝粉光，变化稀土离子Ce³⁺和Mn²⁺的掺杂量可以实现发射光的发光强度以及发光颜色可调。 

2、本发明的材料的制备方法简单，易于操作而且不污染环境。 

附图说明

图1(a)和(b)分别是实施例1所制备的荧光材料La_4.95Si₂BO₁₃：0.05Ce³⁺及实施例2所制备的La₄₈₀₀Si₂BO₁₃：0.050Ce³⁺，0.150Mn²⁺的粉末X射线衍射(XRD)图。La₅Si₂BO₁₃标准物质的XRD图也给出在图1中作为参考。 

图2为实施例2所制备的荧光材料La_4.8Si₂BO₁₃：0.05Ce³⁺，0.15Mn²⁺的激发光谱(监测光谱λ_ebm为418nm和595nm)发射光谱(激发光谱λ_cx为345nm)曲线示意图。 

具体实施方式

参考以下具体实施例进一步详细描述本发明，但是本发明的保护范围不限于以下具体实施例。 

实施例1：材料组成为La_4.950Si₂BO₁₃：0.050Ce³⁺(x=0.050，y=0.000) 

按La_4.950Si₂BO₁₃：0.050Ce³⁺中各元素的化学计量比，准确称取1.500g的La₂O₃、0.112g的SiO₂、0.058gH₃BO₃及0.008g的CeO₂高纯度粉末原料，置于玛瑙研钵中研磨30分钟左右，使原料充分混合均匀。将混合原料转移到氧化铝坩埚中，放入高温炉内。在1400℃下5％H₂95％N₂混合气体中煅烧5小时，自然冷却后取出，再次研磨15分钟左右，即得单一相La_4.950Si₂BO₁₃：0.050Ce³⁺荧光粉。 

实施例2：材料组成为La_4.900Si₂BO₁₃：0.050Ce³⁺，0.050Mn²⁺(x=0.050，y=0.050)按La_4.900Si₂BO₁₃：0.050Ce³⁺，0.050Mn²⁺中各元素的化学计量比，准确称取 1.500g的La₂O₃、0.113g的SiO₂、0.058gH₃BO₃及0.008g的CeO₂高纯度粉末原料，置于玛瑙研钵中研磨30分钟左右，使原料充分混合均匀。将混合原料转移到氧化铝坩埚中，放入高温炉内。在1400℃下5％H₂95％N₂混合气体中煅烧5小时，自然冷却后取出，再次研磨15分钟左右，即得单一相La_4.900Si₂BO₁₃：0.050Ce³⁺，0.050Mn²⁺荧光粉。 

实施例3：材料组成为La_4.850Si₂BO₁₃：0.050Ce³⁺，0.100Mn²⁺(x=0.050，y=0.100) 

按La_4.850Si₂BO₁₃：0.050Ce³⁺，0.100Mn²⁺中各元素的化学计量比，准确称取1.500g的La₂O₃、0.114g的SiO₂、0.059gH₃BO₃及0.008g的CeO₂高纯度粉末原料，置于玛瑙研钵中研磨30分钟左右，使原料充分混合均匀。将混合原料转移到氧化铝坩埚中，放入高温炉内。在1400℃下5％H₂95％N₂混合气体中煅烧5小时，自然冷却后取出，再次研磨15分钟左右，即得单一相La₄₈₅₀Si₂BO₁₃：0.050Ce³⁺，0.100Mn²⁺荧光粉。 

实施例4：材料组成为La_4.800Si₂BO₁₃：0.050Ce³⁺，0.150Mn²⁺(x=0.050，y=0.150) 

按La_4.800Si₂BO₁₃：0.050Ce³⁺，0.150Mn²⁺中各元素的化学计量比，准确称取1.500g的La₂O₃、0.115g的SiO₂、0.059gH₃BO₃及0.008g的CeO₂高纯度粉末原料，置于玛瑙研钵中研磨30分钟左右，使原料充分混合均匀。将混合原料转移到氧化铝坩埚中，放入高温炉内。在1400℃下5％H₂95％N₂混合气体中煅烧5小时，自然冷却后取出，再次研磨15分钟左右，即得单一相La_4.800Si₂BO₁₃：0.050Ce³⁺，0.150Mn²⁺荧光粉。 

实施例5：材料组成为La_4.750Si₂BO₁₃：0.050Ce³⁺，0.200Mn²⁺(x=0.050，y=0.150) 

按La_4.750Si₂BO₁₃：0.050Ce³⁺，0.200Mn²⁺中各元素的化学计量比，准确称取1.500g的L8₂O₃、0.116g的SiO₂、0.060gH₃BO₃及0.008g的CeO₂高纯度粉末原料，置于玛瑙研钵中研磨30分钟左右，使原料充分混合均匀。将混合原料转移到氧化铝坩埚中，放入高温炉内。在1400℃下5％H₂95％N₂混合气体中煅烧5小时，自然冷却后取出，再次研磨15分钟左右，即得单一相La_4.750Si₂BO₁₃：0.050Ce³⁺，0.200Mn²⁺荧光粉。 

Claims (5)

1.一种可激发蓝粉色荧光的荧光材料，其特征在于，该荧光材料的化学组成式为Ln_5-x-ySi₂BO₁₃：xCe³⁺，yMn²⁺，其中，Ln为稀土金属La、Y中的一种，x和y分别是掺入基质材料La₅Si₂BO₁₃中的稀土离子Ce³⁺和Mn²⁺的摩尔百分比，并且0.003≤x≤0.300，0.000≤y≤0.500。 

2.如权利要求1所述的可激发蓝粉色荧光的荧光材料，其特征在于，采用的硼源可以为氧化硼、可以转化为氧化硼的化合物硼酸至少一种。 

3.一种制备权利要求1所述的白光LED用可激发蓝粉色荧光的荧光材料的方法，包括： 

1)按化学组成式Ln_5-x-ySi₂BO₁₃：xCe³⁺，yMn²⁺化学计量比称取氧化镧、氧化钇、二氧化硅、二氧化铈、碳酸锰、以及硼源，并充分研细混匀； 

2)将步骤1)得到的混合体置入坩埚，在还原气氛的高温炉中于1300℃～1500℃温度下煅烧3小时～8小时，从而得到烧成的烧结体； 

3)将步骤2)得到的烧结体研磨成为粉末。 

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述硼源是硼酸或氧化硼中的一种或多种。 

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，通过在高温炉中放置固体碳或石墨，使得高温炉内处于还原气氛下，或用体积比为1～10％：99～90％的H₂和N₂混合气体的反应气氛。 

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