CN104232081A - 一种光转换功能材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种光转换功能材料及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及材料领域，具体为一种光转换功能材料及其制备方法和应用；所述光转换功能材料含有如下组成：M2(Si1-xAx)Oy:cEu2+,dDy3+，其中，所述M选自由Ba、Ca、Mg和Sr组成的元素组中的一种或一种以上，所述A选自Ga或Al中的一种或两种，且至少含有Ga；其中，x,y,c,d为参数，且y=c+1.5d-0.5x+4，0＜x≤1，0＜c≤0.5，0＜d≤0.5；该材料发光强度大，接近日光。本发明还提供上述材料的制备方法，包括下述步骤：按照化学计量比将含有组成元素的化合物原料与助熔剂混合后，进行还原焙烧得到光转换功能材料。该方法成本低、周期短、所得产品具有广阔的应用前景。

Description

一种光转换功能材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及材料领域，尤其涉及光学功能材料领域，具体为一种光转换功能材料及其制备方法和应用。
背景技术
白光LED具有低电压、低电流、体积小、寿命长、环保等优点，它必将替代白炽灯、荧光灯等传统光源，成为21世纪的绿色照明光源。实现白光转换的关键技术之一是高效光转换材料的合成，因此合成与白光LED相匹配的荧光粉材料自然成为研究的焦点。
白光LED的实现目前主要采用荧光粉转换法，一种是蓝光芯片+黄色荧光粉：该系列荧光粉存在红光和绿光成分不足，显色指数较低等缺点且白光发射体系二极管的电流和工作温度的不稳定，管芯的蓝光发射和荧光粉的黄光发射都会产生一定的波长移动，导致其白光发射不稳定；另一种则是采用近紫外芯片+红、绿、蓝三基色荧光粉中的两种或两种以上得到白光，三基色荧光粉混合物之间存在配比调控和颜色再吸收的问题。近年来研究较多的近紫外激发的LED用绿色硅酸盐荧光粉作为一类重要的发光材料，其激发光谱较宽，可在近紫外线激发呈现较高的发光效率，发射光谱覆盖较大的波长范围。
发明内容
本发明解决的技术问题是：当前绿色硅酸盐荧光粉仍存在发光效率偏低、粉体粒度分布不均、120℃下发光强度维持率即热稳定性差的情况。
本发明的目的在于提供一种光转换功能材料，在该体系中掺杂Sr、Mg、Ga、Al等元素，使其在380nm～420nm的激发下发光。
本发明的组分特点是，用两种碱土金属(Mg、Ca、Sr、Ba)互相取代，可以在晶格中形成不同于主体晶格格位的新格位，由于新晶格位是相对于主体晶格位极少量的，所以只是使基质发生轻微的红移或蓝移，通过XRD监测并未产生新相。第三主族元素Al和Ga的加入一方面取代了主体元素Si的晶体格位，影响晶格参数，使晶格产生畸变，从而调节发光波长，另一方面可以作为助熔剂降低焙烧温度，优化晶粒生长过程，细化晶粒，使晶粒球化。Eu、Dy两种稀土离子共掺的体系中，在以Eu的发射光谱监控得到的激发光谱中观察到了Dy的发射光谱，而以Dy的发射光谱监控得到的激发光谱中仅观察到Dy的激发光谱，因此推断在体系中可能发生从Dy到Eu的能量传递，一般当敏化离子的发射光谱与激活剂的激发光谱相重叠时就会发生能量传递，通过实验分析，得知敏化离子Dy的发射光谱与激活剂Eu的激发光谱相重叠，符合辐射传递的条件，因此Dy是敏化离子而Eu是激活剂，且该能量传递过程为辐射再传递过程，Dy的掺入有效提高了Eu的发光强度。
具体来说，针对现有技术的不足，本发明提供了如下技术方案：
一种光转换功能材料，其特征在于，所述材料含有具有如下组成的材料：M2(Si1-xAx)Oy:cEu2+,dDy3+，其中，所述M选自由Ba、Ca、Mg和Sr组成的元素组中的一种或一种以上，所述A选自Ga或Al中的一种或两种，且至少含有Ga；其中，x,y,c,d为参数，且y＝c+1.5d-0.5x+4，0＜x≤1，0＜c≤0.5，0＜d≤0.5。
优选的，上述光转换功能材料中，M至少含有Sr。
优选的，上述光转换功能材料中，A为Ga。
优选的，上述光转换功能材料中，M为Sr和Mg的组合。
优选的，上述光转换功能材料中，M为Ba和Ca的组合。
优选的，上述光转换功能材料中，M为Ba和Ca的组合，且A为Ga。
优选的，上述光转换功能材料中，M为Ba、Ca、Mg和Sr的组合。
优选的，上述光转换功能材料中，A为Ga和Al的组合。
优选的，上述光转换功能材料中材料的组成为Sr1.8Mg0.2Si0.999Ga0.001O4.0245:Eu2+ 0.01,Dy3+ 0.01、Ba1.9Ca0.1Si0.5Ga0.1Al0.4O3.775:Eu2+ 0.01,Dy3+ 0.01、Sr0.5Mg0.5Ba0.5Ca0.5Si0.99Ga0.01O4.205:Eu2+ 0.03,Dy3+ 0.12或Sr1.4Mg0.2Ba0.2Ca0.2Si0.5Ga0.1Al0.4O3.775:Eu2+ 0.01,Dy3+ 0.01。
优选的，上述光转换功能材料中，所述材料在400nm激发光下的发射光谱主发射峰位为500-535nm。
优选的，上述光转换功能材料中，所述材料的分散系数为0.709-0.985。
优选的，上述光转换功能材料中，所述材料与Sr2SiO4:Eu2+,Dy3+相比的相对亮度为109-170。
优选的，上述光转换功能材料中，所述材料与Sr2SiO4:Eu2+,Dy3+相比，在150℃的热稳定性为109-148％。
本发明还提供上述光转换功能材料的制备方法，包括下述步骤：
按照化学计量比将含有组成元素的化合物原料与助熔剂混合后，进行还原焙烧得到光转换功能材料，其中含Si的化合物原料为氧化物，所述其他化合物原料为组成元素的氧化物、碳酸盐、硝酸盐和或草酸盐。
优选的，上述光转换功能材料的制备方法中，所述化合物原料包含Eu2O3、Dy2O3和含有M元素的碳酸盐，以及可选择添加的SiO2。
优选的，上述光转换功能材料的制备方法中，所述助熔剂选自卤化铵、碱土金属氟化物、碱土金属氯化物或硼酸的一种或一种以上。
优选的，上述光转换功能材料的制备方法中，助熔剂选自含有M元素的氟化物或H3BO3。
优选的，上述光转换功能材料的制备方法中，所述还原气氛选自N2+H2、CO或C中的一种或一种以上。
优选的，上述光转换功能材料的制备方法中，所述还原气氛为N2+H2，所述H2的体积百分比为60～100％。
优选的，上述光转换功能材料的制备方法中，焙烧温度为1200℃～1500℃。
优选的，上述光转换功能材料的制备方法中，所述焙烧温度为1350～1450℃。
优选的，上述光转换功能材料的制备方法中，焙烧时间为4～6小时。
优选的，上述光转换功能材料的制备方法中，所述焙烧过程包括两次升温过程，第一次升温后的温度为700～800℃，恒温0.5～1.5小时。
本发明还提供一种光转换功能材料，其特征在于，由上述光转换功能材料的制备方法制得。
本发明还提供上述光转换功能材料在LED照明领域的应用。
本发明提供的功能材料是一种新型光转换功能材料，在该体系中掺杂Sr、Mg、Ga、Al等元素，使其在380nm～420nm的激发光下发射绿光，进一步通过调整Sr、Mg、Ga、Al的比例，可以使该光转换功能材料的发光波长在490nm～540nm进行调节。
本发明将Eu2+和Dy3+进行共掺杂，有效的弥补了Dy3+红光发射不足的缺陷，样品在近紫外光激发下，发光强度大，接近日光。
本发明提供的制备方法，利用常见的廉价化合物为原材料，制备周期短，所得产品具有广阔的应用前景。
采用本发明所述方法制备的稀土元素激活碱土硅酸盐光转换功能材料分散性好、发光强度高。
附图说明
图1为实施例1所制备的Sr2Si0.999Ga0.001O4.0695:Eu2+ 0.01,Dy3+ 0.04的激发光谱。
图2为实施例1所制备的Sr2Si0.999Ga0.001O4.0695:Eu2+ 0.01,Dy3+ 0.04的发射光谱。
图3为实施例2的XRD谱图。
具体实施方式
本发明提供一种光转换功能材料的制备方法，包括下述步骤：①按照产品组分的化学计量比准确称取原料，原料为含有M、Si、A、Eu、Dy元素的氧化物、碳酸盐、硝酸盐或草酸盐，其中M为选自Ba、Ca、Mg、Sr组中的一种或几种，均匀混合后加入少量的助熔剂，助熔剂为选自卤化铵、碱土金属氟化物、碱土金属氯化物、硼酸中的一种或几种；②将原料进行还原焙烧，还原气氛选自N2+H2、CO、C中的一种或几种，温度为1200℃～1500℃，焙烧时间3～8小时；③焙烧产物经过破碎、洗涤、过筛和烘干后处理过程即得最终产物。
下面对本发明做详细描述，所述是对本发明的解释而不是限定。
在下面的实施例中，所用的各试剂和仪器的型号和来源如表1和表2所示。
表1 实施例中所用试剂及型号信息表
表2 实施例中所用设备信息表
实施例1
本实施例制备的材料组分为Sr2Si0.999Ga0.001O4.0695:Eu2+ 0.01,Dy3+ 0.04。
制备方法：按化学计量比准确称取SrCO3(AR)质量为29.524g、SiO2(AR)质量为6.0030g、Ga2O3(AR)质量为0.0094g、Eu2O3(99.999％)质量为0.1760g、Dy2O3(99.99％)质量为0.7460g，将它们置于研钵中，加入少量无水乙醇研磨1小时，使其充分混匀。将上述混合物干燥后装入刚玉坩埚，加入原料总质量3％的助熔剂SrF2，置于高温箱式炉中，还原气氛为H2+N2混合气，H2:N2体积比为3:1，以10℃/分的速率迅速升温到700℃，保持1小时，再以6℃/分的速率缓慢升温到1350℃，保持4小时。冷却后取出破碎、研磨、过筛，细度为300目，所用筛子为泰勒标准筛，再用80℃左右去离子水洗涤过滤数遍，120℃烘箱烘烤5小时，烘干即可得本发明所述的荧光材料。
用荧光光谱仪测定Sr2Si0.999Ga0.001O4.0695:Eu2+ 0.01,Dy3+ 0.04的激发光谱图和发射光谱图分别如图1和图2所示，检测样品的激发光谱，结果如图1所示，本实施例制备的化合物的最大激发波长为400nm；以400nm为激发波长扫描样品，得到样品的最大发射波长为517nm。
实施例2
本实施例制备的材料组分为Ba2GaO3.57:Eu2+ 0.01,Dy3+ 0.04。
制备方法：按化学计量比准确称取BaCO3(AR)质量为39.460g、Ga2O3(AR)质量为9.372g、Eu2O3(99.999％)质量为0.1760g、Dy2O3(99.99％)质量为0.7460g，将它们置于研钵中，加入少量无水乙醇研磨1小时，使其充分混匀。将上述混合物干燥后装入刚玉坩埚，加入原料总质量3％的助熔剂NH4Cl，置于高温箱式炉中，还原气氛为H2，以10℃/分的速率迅速升温到700℃，保持1小时，再以6℃/分的速率缓慢升温到1200℃，保持8小时。冷却后取出破碎、研磨、过筛，细度为300目，再用80℃左右去离子水洗涤过滤数遍，120℃烘箱烘烤6小时，烘干即可得本发明所述的光转换功能材料。
用X射线衍射仪测定实施例2所制样品的晶体衍射图(如图3所示)，测试条件为：Cu靶，扫描速度为2°/min，扫描范围为20°～80°。图3中Ba2GaO3.57:Eu2+ 0.01,Dy3+ 0.04的主要衍射峰位于26.1°、29.6°和30.4°，从图3可以看出，该XRD峰形尖锐，说明本实施例所得样品具有完整的晶体结构。
实施例3
本实施例制备的材料组分为Ca2Si0.5Ga0.25Al0.25O3.82:Eu2+ 0.01,Dy3+ 0.04。
制备方法：按化学计量比准确称取CaO(AR)质量为11.2000g、SiO2(AR)质量为3.005g、Ga2O3(AR)质量为2.3430g、Al2O3(AR)质量为1.2745g、Eu2O3(99.999％)质量为0.1760g、Dy2O3(99.99％)质量为0.7460g，将它们置于研钵中，加入少量无水乙醇研磨1小时，使其充分混匀。将上述混合物干燥后装入刚玉坩埚，加入原料总质量3％的助熔剂CaCl2，置于高温箱式炉中，还原气氛为CO，以10℃/分的速率迅速升温到700℃，保持1小时，再以6℃/分的速率缓慢升温到1350℃，保持4小时。冷却后取出破碎、研磨、过筛，细度为300目，再用80℃左右去离子水洗涤过滤数遍，120℃烘箱烘烤5小时，烘干即可得本发明所述的光转换功能材料。
实施例4
本实施例制备的材料组分为Mg2Si0.9Ga0.1O4.02:Eu2+ 0.01,Dy3+ 0.04。
制备方法：按化学计量比准确称取MgCO3(AR)质量为16.862g、SiO2(AR)质量为5.4081g、Ga2O3(AR)质量为0.9372g、Eu2O3(99.999％)质量为0.1760g、Dy2O3(99.99％)质量为0.7460g，将它们置于研钵中，加入少量无水乙醇研磨1.5小时，使其充分混匀。将上述混合物干燥后装入刚玉坩埚，加入原料总质量3％的助熔剂BaF2，置于高温箱式炉中，还原气氛为H2+N2混合气，H2:N2体积比为3:1，以10℃/分的速率迅速升温到750℃，保持1小时，再以6℃/分的速率缓慢升温到1400℃，保持4小时。冷却后取出破碎、研磨、过筛，细度为300目，再用80℃左右去离子水洗涤过滤数遍，120℃烘箱烘烤6小时，烘干即可得本发明所述的光转换功能材料。
实施例5
本实施例制备的材料组分为Sr1.5Mg0.5Si0.999Ga0.001O4.0695:Eu2+ 0.01,Dy3+ 0.04。
制备方法：按化学计量比准确称取SrC2O4·H2O(AR)质量为29.0440g、MgC2O4·2H2O(AR)质量为7.4449g、SiO2(AR)质量为6.0030g、Ga2O3(AR)质量为0.0094g、Eu2O3(99.999％)质量为0.1760g、Dy2O3(99.99％)质量为0.7460g，将它们置于研钵中，加入少量无水乙醇研磨1.5小时，使其充分混匀。将上述混合物干燥后装入刚玉坩埚，加入原料总质量3％的助熔剂CaF2，置于高温箱式炉中，还原气氛为H2+N2混合气，H2:N2体积比为3:2，以10℃/分的速率迅速升温到750℃，保持1小时，再以6℃/分的速率缓慢升温到1500℃，保持3小时。冷却后取出破碎、研磨、过筛，细度为300目，再用80℃左右去离子水洗涤过滤数遍，120℃烘箱烘烤5小时，烘干即可得本发明所述的光转换功能材料。
实施例6
本实施例制备的材料组分：Ba1.5Ca0.5Si0.5Ga0.25Al0.25O3.82:Eu2+ 0.01,Dy3+ 0.04。
制备方法：按化学计量比准确称取Ba(NO3)2(AR)质量为39.2622g、Ca(NO3)2(AR)质量为8.2045g、SiO2(AR)质量为3.0045g、Ga2O3(AR)质量为2.3430g、Al2O3(AR)质量为1.2745g、Eu2O3(99.999％)质量为0.1760g、Dy2O3(99.99％)质量为0.7460g，将它们置于研钵中，加入少量无水乙醇研磨1.5小时，使其充分混匀。将上述混合物干燥后装入刚玉坩埚，加入原料总质量3％的助熔剂BaF2，置于高温箱式炉中，还原气氛为H2+N2混合气，H2:N2体积比为3:1，以10℃/分的速率迅速升温到750℃，保持1小时，再以6℃/分的速率缓慢升温到1400℃，保持4小时。冷却后取出破碎、研磨、过筛，细度为300目，再用80℃左右去离子水洗涤过滤数遍，120℃烘箱烘烤6小时，烘干即可得本发明所述的光转换功能材料。
实施例7
本实施例材料组分Sr0.5Mg0.5Ba0.5Ca0.5Si0.999Ga0.001O4.0695:Eu2+ 0.01,Dy3+ 0.04。
制备方法：按化学计量比准确称取SrCO3(AR)质量为7.3810g、MgCO3(AR)质量为4.2155g、BaCO3(AR)质量为9.8650g、CaCO3(AR)质量为5.0040g、SiO2(AR)质量为6.0030g、Ga2O3(AR)质量为0.0094g、Eu2O3(99.999％)质量为0.1760g、Dy2O3(99.99％)质量为0.7460g，将它们置于研钵中，加入少量无水乙醇研磨2小时，使其充分混匀。将上述混合物干燥后装入刚玉坩埚，加入原料总质量4％的助熔剂H3BO3，置于高温箱式炉中，还原气氛为H2+N2混合气，H2:N2体积比为3:1，以10℃/分的速率迅速升温到800℃，保持1小时，再以6℃/分的速率缓慢升温到1450℃，保持5小时。冷却后取出破碎、研磨、过筛，细度为300目，再用80℃左右去离子水洗涤过滤数遍，120℃烘箱烘烤5小时，烘干即可得本发明所述的光转换功能材料。
实施例8
本实施例所得材料组分为Sr0.5Mg0.5Ba0.5Ca0.5GaO3.57:Eu2+ 0.01,Dy3+ 0.04。
制备方法：按化学计量比准确称取SrCO3(AR)质量为7.3810g、MgCO3(AR)质量为4.2155g、BaCO3(AR)质量为9.8650g、CaCO3(AR)质量为5.0040g、Ga2O3(AR)质量为9.3720g、Eu2O3(99.999％)质量为0.1760g、Dy2O3(99.99％)质量为0.7460g，将它们置于研钵中，加入少量无水乙醇研磨2小时，使其充分混匀。将上述混合物干燥后装入刚玉坩埚，加入原料总质量4％的助熔剂H3BO3，置于高温箱式炉中，还原气氛为H2+N2混合气，H2:N2体积比为3:1，以10℃/分的速率迅速升温到800℃，保持1小时，再以6℃/分的速率缓慢升温到1450℃，保持5小时。冷却后取出破碎、研磨、过筛，细度为300目，再用80℃左右去离子水洗涤过滤数遍，120℃烘箱烘烤6小时，烘干即可得本发明所述的光转换功能材料。
实施例9
本实施例材料组分Sr1.7Mg0.1Ba0.1Ca0.1Si0.5Ga0.25Al0.25O3.82:Eu2+ 0.01,Dy3+ 0.04。
制备方法：按化学计量比准确称取SrCO3(AR)质量为25.0954g、MgCO3(AR)质量为0.8431g、BaCO3(AR)质量为1.9730g、CaCO3(AR)质量为1.0008g、SiO2(AR)质量为3.0045g、Ga2O3(AR)质量为2.3430g、Al2O3(AR)质量为1.2745g、Eu2O3(99.999％)质量为0.1760g、Dy2O3(99.99％)质量为0.7460g，将它们置于研钵中，加入少量无水乙醇研磨2小时，使其充分混匀。将上述混合物干燥后装入刚玉坩埚，加入原料总质量4％的助熔剂H3BO3，置于高温箱式炉中，还原气氛为H2+N2混合气，H2:N2体积比为3:1，以10℃/分的速率迅速升温到800℃，保持1小时，再以6℃/分的速率缓慢升温到1450℃，保持5小时。冷却后取出破碎、研磨、过筛，细度为300目，再用80℃左右去离子水洗涤过滤数遍，120℃烘箱烘烤5小时，烘干即可得本发明所述的光转换功能材料。
实施例10～13
实施例10～13的制备方法与实施例1的制备方法除原料不同外，其他参数都相同，实施例10～13的原料及化合物组分分别如下所示：
表3 实施例10～13的原料组成
实施例10 实施例11 实施例12 实施例13
SrCO3质量/g 29.5240 29.5240 29.5240 29.5240
SiO2质量/g 6.0030 6.0030 5.9489 5.9489
Ga2O3质量/g 0.0094 0.0094 0.0940 0.0940
Eu2O3质量/g 0.1760 0.3520 0.1760 8.8000
Dy2O3质量/g 0.1865 1.4920 0.7460 9.3250
用实施例1所述方法测定实施例10-13的发射光谱，所用激发光的波长为400nm，由结果可知，实施例10-13的产品的主发射峰位为520-533nm，可发射绿光。
实施例1和实施例10-13的相对亮度的检测方法为：用远方JYDZ003型号的相对亮度测量仪测定样品的相对亮度，其中，激发波长为400nm，以Sr2SiO4:Eu2+,Dy3+为标样，先将硫酸钡粉末的亮度测定为零，再将标样的亮度值定为100，随后依次测定各样品的相对亮度。由结果可知，实施例10-13的产品的相对亮度可达144-170。
实施例1和实施例10-13的分散系数的检测方法为：用激光粒度仪测定实施例1和实施例10-13所制样品的粒径分布，湿法检测，并采用体积百分数分布，分散系数的计算公式为(D90-D10)/D50，其中，所述D90、D50、D10分别是分布曲线中累积分布为90％、50％、10％时的最大颗粒的等效直径(平均粒径)。由结果可知，实施例1和实施例10-13的产品的分散系数可达0.845-0.911。
实施例1和实施例10-13的热稳定数的检测方法为：在150℃下，在400nm激发波长下，用HORIBA FL-3000型号的荧光光谱仪测定实施例1和实施例10-13的样品与标样Sr2SiO4:Eu2+,Dy3+的发射光谱，从而得到样品的发光强度，计算样品与标样的发光强度的比值，得到各样品热稳定性的数值。实施例1和实施例10-13的产品与Sr2SiO4:Eu2+,Dy3+相比的热稳定性可达111-115％，性能更加优良。
其中，所述Sr2SiO4:Eu2+,Dy3+的制备方法与实施例1相同，原料组成为：SrCO3：29.5240g；SiO2：6.0090g；Eu2O3：17.6000g；Dy2O3：18.6500g。
表4 实施例1和实施例10～13的材料组分及其性能参数
实施例14～17
实施例14～17的制备方法与实施例2的制备方法除原料不同外，其他参数都相同，实施例14～17的原料及化合物组分分别如下所示：
表5 实施例14～17的原料组成
实施例14 实施例15 实施例16 实施例17
BaCO3质量/g 39.4600 39.4600 39.4600 39.4600
Ga2O3质量/g 9.3720 9.3720 9.3720 9.3720
Eu2O3质量/g 0.1760 0.3520 0.5280 8.8000
Dy2O3质量/g 0.1865 1.4920 2.2380 9.3250
表6 实施例2和实施例14～17的材料组分及其性能参数
根据实施例10～13中所述方法检测实施例2和实施例14～17的主发射峰位、相对亮度、分散系数及热稳定性，结果如表6所示：实施例2和实施例14～17的产品的主发射峰在511～535nm处，发射绿光；相对亮度可达110～149；分散系数为0.803～0.894；热稳定性可达112～121％，与未掺杂Ga元素的Sr2SiO4:Eu2+,Dy3+样品相比，性能更加优良。
实施例18～21
实施例18～21的制备方法与实施例3的制备方法除原料不同外，其他参数都相同，实施例18～21的原料及化合物组分分别如下所示：
表7 实施例18～21的原料组成
实施例18 实施例19 实施例20 实施例21
CaCO3质量/g 20.0160 20.0160 20.0160 20.0160
SiO2质量/g 3.0050 3.0050 3.0050 3.0050
Ga2O3质量/g 0.9400 1.8800 2.8200 3.7600
Al2O3质量/g 2.0392 1.5294 1.0196 0.5089
Eu2O3质量/g 0.1760 0.3520 0.5280 8.8000
Dy2O3质量/g 0.1865 1.4920 2.2380 9.3250
表8 实施例3和实施例18～21的材料组分及其性能参数
根据实施例10～13中所述方法检测实施例3和实施例18～21的主发射峰位、相对亮度、分散系数及热稳定性，结果如表8所示：实施例3和实施例18～21的产品的主发射峰在521～534nm处，发射绿光；相对亮度可达109～135；分散系数为0.797～0.897；热稳定性可达114～131％，与未掺杂Ga和Al的Sr2SiO4:Eu2+,Dy3+样品相比，性能更加优良。
实施例22～25
实施例22～25的制备方法与实施例4的制备方法除原料不同外，其他参数都相同，实施例22～25的原料及化合物组分分别如下所示：
表9 实施例22～25的原料组成
实施例22 实施例23 实施例24 实施例25
MgCO3质量/g 16.8620 16.8620 16.8620 16.8620
SiO2质量/g 3.6054 4.2063 4.8072 5.4081
Ga2O3质量/g 3.7488 2.8116 1.8744 0.9372
Eu2O3质量/g 0.1760 0.3520 0.5280 8.8000
Dy2O3质量/g 0.1865 1.4920 2.2380 9.3250
表10 实施例4和实施例22～25的材料组分及其性能参数
根据实施例10～13中所述方法检测实施例4和实施例22～25的主发射峰位、相对亮度、分散系数及热稳定性，结果如表10所示：实施例4和实施例22～25的产品的主发射峰在512～528nm处，发射绿光；相对亮度可达115～128；分散系数为0.888～0.962；热稳定性可达117～133％，与未掺杂Ga的Sr2SiO4:Eu2+,Dy3+样品相比，性能更加优良。
实施例26～29
实施例26～29的制备方法与实施例5的制备方法除原料不同外，其他参数都相同，实施例26～29的原料及化合物组分分别如下所示：
表11 实施例26～29的原料组成
实施例26 实施例27 实施例28 实施例29
SrCO3质量/g 26.5716 14.7620 7.3810 1.4762
MgCO3质量/g 1.68620 8.4310 12.6465 16.0189
SiO2质量/g 6.0030 6.0030 6.0030 6.0030
Ga2O3质量/g 0.0094 0.0094 0.0094 0.0094
Eu2O3质量/g 0.1760 0.3520 0.5280 8.8000
Dy2O3质量/g 0.1865 1.4920 2.2380 9.3250
表12 实施例5和实施例26～29的材料组分及其性能参数
根据实施例10～13中所述方法检测实施例5和实施例26～29的主发射峰位、相对亮度、分散系数及热稳定性，结果如表12所示：实施例5和实施例26～29的产品的主发射峰在511～522nm处，发射绿光；相对亮度可达135～155；分散系数为0.769～0.956；热稳定性可达115～126％，与未掺杂Ga及ⅡA族元素掺杂较少的Sr2SiO4:Eu2+,Dy3+样品相比，性能更加优良。
实施例30～33
实施例30～33的制备方法与实施例6的制备方法除原料不同外，其他参数都相同，实施例30～33的原料及化合物组分分别如下所示：
表13 实施例30～33的原料组成
实施例30 实施例31 实施例32 实施例33
BaCO3质量/g 37.4870 19.7300 17.7570 1.9730
CaCO3质量/g 1.0008 10.0080 11.0088 19.0152
SiO2质量/g 3.0045 3.0045 3.0045 3.0045
Ga2O3质量/g 0.9372 1.8744 2.8116 3.7488
Al2O3质量/g 2.0392 1.5294 1.0196 0.5098
Eu2O3质量/g 0.1760 0.3520 0.5280 8.8000
Dy2O3质量/g 0.1865 1.4920 2.2380 9.3250
表14 实施例6和实施例30～33的材料组分及其性能参数
根据实施例10～13中所述方法检测实施例6和实施例30～33的主发射峰位、相对亮度、分散系数及热稳定性，结果如表14所示：实施例6和实施例30～33的产品的主发射峰在519～531nm处，发射绿光；相对亮度可达120～143；分散系数为0.758～0.875；热稳定性可达113～138％，与未掺杂Ga和Al元素及ⅡA族元素掺杂较少的Sr2SiO4:Eu2+,Dy3+样品相比，性能更加优良。
实施例34～37
实施例34～37的制备方法与实施例7的制备方法除原料不同外，其他参数都相同，实施例34～37的原料及化合物组分分别如下所示：
表15 实施例34～37的原料组成
实施例34 实施例35 实施例36 实施例37
SrCO3质量/g 7.3810 7.3810 7.3810 7.3810
MgCO3质量/g 4.2155 4.2155 4.2155 4.2155
BaCO3质量/g 9.8650 9.8650 9.8650 9.8650
CaCO3质量/g 5.0040 5.0040 5.0040 5.0040
SiO2质量/g 6.0030 6.0030 5.9489 5.9489
Ga2O3质量/g 0.0094 0.0094 0.0940 0.0940
Eu2O3质量/g 0.1760 0.3520 0.5280 8.8000
Dy2O3质量/g 0.1865 1.4920 2.2380 9.3250
表16 实施例7和实施例34～37的材料组分及其性能参数
根据实施例10～13中所述方法检测实施例7和34～37的主发射峰位、相对亮度、分散系数及热稳定性，结果如表16所示：实施例7和实施例34～37的产品的主发射峰在500～511nm处，发射绿光；相对亮度可达119～156；分散系数为0.756～0.954；热稳定性可达110～127％，与未掺杂Ga元素及ⅡA族元素掺杂较少的Sr2SiO4:Eu2+,Dy3+样品相比，性能更加优良。
实施例38～41
实施例38～41的制备方法与实施例8的制备方法除原料不同外，其他参数都相同，实施例38～41的原料及化合物组分分别如下所示：
表17 实施例38～41的原料组成
实施例38 实施例39 实施例40 实施例41
SrCO3质量/g 20.6668 2.9524 2.9524 2.9524
MgCO3质量/g 1.6862 11.8034 1.6862 1.6862
BaCO3质量/g 3.9460 3.9460 27.6220 3.9460
CaCO3质量/g 2.0016 2.0016 2.0016 14.0112
Ga2O3质量/g 9.4 9.4 9.4 9.4
Eu2O3质量/g 0.1760 0.3520 0.5280 8.800
Dy2O3质量/g 0.1865 1.4920 2.2380 9.3250
表18 实施例8和实施例38～41的材料组分及其性能参数
根据实施例10～13中所述方法检测实施例8和实施例38～41的主发射峰位、相对亮度、分散系数及热稳定性，结果如表18所示：实施例8和实施例38～41的产品的主发射峰在502～518nm处，发射绿光；相对亮度可达116～165；分散系数为0.768～0.985；热稳定性可达109～134％，与未掺杂Ga元素及ⅡA族元素掺杂较少的Sr2SiO4:Eu2+,Dy3+样品相比，性能更加优良。
实施例42～45
实施例42～45的制备方法与实施例9的制备方法除原料不同外，其他参数都相同，实施例42～45的原料及化合物组分分别如下所示：
表19 实施例42～45的原料组成
实施例42 实施例43 实施例44 实施例45
SrCO3质量/g 20.6668 2.9524 2.9524 2.9524
MgCO3质量/g 1.6862 11.8034 1.6862 1.6862
BaCO3质量/g 3.9460 3.9460 27.6220 3.9460
CaCO3质量/g 2.0016 2.0016 2.0016 14.0112
SiO2质量/g 3.0045 3.0045 3.0045 3.0045
Ga2O3质量/g 0.9400 1.8800 2.8200 3.7600
Al2O3质量/g 2.0392 1.5294 1.0196 0.5098
Eu2O3质量/g 0.1760 0.3520 0.5280 8.800
Dy2O3质量/g 0.18650 1.4920 2.2380 9.3250
表20 实施例9和实施例42～45的材料组分及其性能参数
根据实施例10～13中所述方法检测实施例9和实施例42～45的主发射峰位、相对亮度、分散系数及热稳定性，结果如表20所示：实施例9和实施例42～45的产品的主发射峰在510～520nm处，发射绿光；相对亮度可达128～155；分散系数为0.709～0.901；热稳定性可达129～148％，与未掺杂Ga和Al元素及ⅡA族元素掺杂较少的Sr2SiO4:Eu2+,Dy3+样品相比，性能更加优良。

Claims (24)

1.一种光转换功能材料，其特征在于，所述材料含有具有如下组成的材料：M2(Si1-xAx)Oy:cEu2+,dDy3+，其中，所述M选自由Ba、Ca、Mg和Sr组成的元素组中的一种或一种以上，所述A选自Ga或Al中的一种或两种，且至少含有Ga；其中，x, y, c,d为参数，且y=c+1.5d-0.5x+4，0＜x≤1，0＜c≤0.5，0＜d≤0.5。
2.根据权利要求1所述的光转换功能材料，其中，M至少含有Sr。
3.根据权利要求1所述的光转换功能材料，其中，A为Ga。
4.根据权利要求2或3所述的光转换功能材料，其中，M为Sr和Mg的组合。
5.根据权利要求1所述的光转换功能材料，其中，M为Ba和Ca的组合。
6.根据权利要求1所述的光转换功能材料，其中，M为Ba和Ca的组合，且A为Ga。
7.根据权利要求1所述的光转换功能材料，其中，M为Ba、Ca、Mg和Sr的组合。
8.根据权利要求1或7所述的光转换功能材料，其中，A为Ga和Al的组合。
9.根据权利要求1所述的光转换功能材料，材料组成为Sr1.8Mg0.2Si0.999Ga0.001O4.0245:Eu2+ 0.01,Dy3+ 0.01、Ba1.9Ca0.1Si0.5Ga0.1Al0.4O3.775:Eu2+ 0.01,Dy3+ 0.01、Sr0.5Mg0.5Ba0.5Ca0.5Si0.99Ga0.01O4.205:Eu2+ 0.03,Dy3+ 0.12或Sr1.4Mg0.2Ba0.2Ca0.2Si0.5Ga0.1Al0.4O3.775:Eu2+ 0.01,Dy3+ 0.01。
10.根据权利要求1所述的光转换功能材料，所述材料在400nm激发光下的发射光谱主发射峰位为500-535nm。
11.根据权利要求1所述的光转换功能材料，所述材料的分散系数为0.709-0.985。
12.根据权利要求1所述的光转换功能材料，所述材料与Sr2SiO4:Eu2+,Dy3+相比的相对亮度为109-170。
13.根据权利要求1所述的光转换功能材料，所述材料与Sr2SiO4:Eu2+,Dy3+相比，在150℃的热稳定性为109-148%。
14.权利要求1~13任一项所述的光转换功能材料的制备方法，包括下述步骤：
按照化学计量比将含有组成元素的化合物原料与助熔剂混合后，进行还原焙烧得到光转换功能材料，其中含Si的化合物原料为氧化物，所述其他化合物原料为组成元素的氧化物、碳酸盐、硝酸盐和或草酸盐。
15.根据权利要求14所述的光转换功能材料的制备方法，其中，所述化合物原料包含Eu2O3、Dy2O3和含有M元素的碳酸盐，以及可选择添加的SiO2。
16.根据权利要求14或15所述的光转换功能材料的制备方法，其中，所述助熔剂选自卤化铵、碱土金属氟化物、碱土金属氯化物或硼酸的一种或一种以上。
17.根据权利要求14~16任一项所述的光转换功能材料的制备方法，其中，助熔剂选自含有M元素的氟化物或H3BO3。
18.根据权利要求14~17任一项所述的光转换功能材料的制备方法，其中，所述还原气氛选自N2+H2、CO或C中的一种或一种以上。
19.根据权利要求18所述的光转换功能材料的制备方法，其中，所述还原气氛为N2+H2，所述H2的体积百分比为60~100%。
20.根据权利要求14~19任一项所述的光转换功能材料的制备方法，其中，焙烧温度为1200℃~1500℃，优选为1350~1450℃。
21.根据权利要求18~20任一项所述的光转换功能材料的制备方法，其中，焙烧时间为4~6小时。
22.根据权利要求14~21任一项所述的光转换功能材料的制备方法，其中，所述焙烧过程包括两次升温过程，第一次升温后的温度为700~800℃，恒温0.5~1.5小时。
23.一种光转换功能材料，其特征在于，由权利要求14~22任一项所述的光转换功能材料的制备方法制得。
24.权利要求1~13或权利要求23任一项所述光转换功能材料在LED照明领域的应用。
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