CN104830335B - 一种铕掺杂的硼酸盐基荧光粉及其制备方法 - Google Patents
一种铕掺杂的硼酸盐基荧光粉及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104830335B CN104830335B CN201510283078.3A CN201510283078A CN104830335B CN 104830335 B CN104830335 B CN 104830335B CN 201510283078 A CN201510283078 A CN 201510283078A CN 104830335 B CN104830335 B CN 104830335B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fluorescent powder
- compound containing
- preparation
- borate base
- base fluorescent
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N Borate Chemical compound [O-]B([O-])[O-] BTBUEUYNUDRHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 34
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 33
- OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N europium atom Chemical compound [Eu] OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 31
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 25
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical group [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 18
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 18
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 16
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 16
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims description 12
- RSEIMSPAXMNYFJ-UHFFFAOYSA-N europium(III) oxide Inorganic materials O=[Eu]O[Eu]=O RSEIMSPAXMNYFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 10
- CMIHHWBVHJVIGI-UHFFFAOYSA-N gadolinium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Gd+3].[Gd+3] CMIHHWBVHJVIGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000010431 corundum Substances 0.000 claims description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 7
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 3
- 238000001354 calcination Methods 0.000 abstract description 5
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010532 solid phase synthesis reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 abstract 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 5
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 3
- 238000000695 excitation spectrum Methods 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 2
- -1 rare earth ion Chemical class 0.000 description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 150000001642 boronic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 1
- 229910001404 rare earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 1
- 238000003836 solid-state method Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Luminescent Compositions (AREA)
Abstract
本发明涉及一种铕掺杂的硼酸盐基荧光粉及其制备方法，所述荧光粉的化学式组成为Na3Gd2‑x(BO3)3∶xEu，其中0.05≤x≤1.00。该荧光粉能够被近紫外或蓝光有效激发而发出高强度、高纯度、稳定性好的红色光。本发明采用固相法制备荧光粉，成本低，操作简单，在空气气氛下制备，煅烧温度低，重现性好，且制备过程不造成环境污染，适合大规模工业化生产。
Description
技术领域
本发明属于发光材料技术领域，涉及一种铕掺杂的硼酸盐基荧光粉及其制备方法。
背景技术
相比于传统的照明光源，发光二极管(Light Emitting Diode，LED)具有体积小、反应快、寿命长、能耗小、无污染等诸多优点。其在照明和显示领域的应用以及节能性前景广阔。通过将LED与荧光粉组合而实现白光的工艺被广泛采用且迅速发展。稀土元素因其特有的4f层电子结构，激发光为线谱或窄带谱的优良性能，在荧光粉中倍受青睐。然而就目前来看，存在的问题在于红色荧光粉相对于蓝绿荧光粉发光效率较低，从而导致LED发光显色指数低，色温偏高。因此开发高效稳定的红色荧光粉能大幅度地推动白光LED的发展。
稀土硼酸盐具有非常稳定的物理化学性质，相对较低的合成温度以及优良的发光性能等优点，成为近几年发光材料领域的研究热点。研究能被近紫外和蓝光有效激发，发出强度高、纯度好的铕掺杂的硼酸盐基荧光粉具有很好的实际应用价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铕掺杂的硼酸盐基荧光粉及其制备方法，该方法制备工艺简单，重现性好，制得的荧光粉性质稳定，发光性能好，适和白光LED应用。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案来实现：
一种铕掺杂的硼酸盐基荧光粉，该荧光粉的化学通式为Na3Gd2-x(BO3)3∶xEu，其中0.05≤x≤1.00。
进一步，该荧光粉的化学通式为Na3Gd2-x(BO3)3∶xEu，其中0.2≤x≤1.00。
进一步，该荧光粉的化学通式为Na3Gd2-x(BO3)3∶xEu，其中0.3≤x≤0.8。
一种铕掺杂的硼酸盐基荧光粉的制备方法，包括以下步骤：
(1)按照Na3Gd2-x(BO3)3∶xEu化学结构式中Na、Gd、B、Eu的化学计量比，其中，0.05≤x≤1.00，将含有Na元素的固体化合物、含有Gd元素的固体化合物、含有B元素的固体化合物、含有Eu元素的固体化合物研磨并混合均匀，得到混合物；
(2)将混合物于600～1000℃下在空气气氛下煅烧3～8小时，然后随炉冷却至室温，粉碎并研磨，得到铕掺杂的硼酸盐基荧光粉。
所述步骤(1)中含有Na元素的固体化合物为Na2CO3，含有Gd元素的固体化合物为Gd2O3，含有B元素的固体化合物为H3BO3，含有Eu元素的固体化合物为Eu2O3。
所述Gd2O3和Eu2O3的纯度为99.99％；Na2CO3和H3BO3均为分析纯。
所述步骤(1)中研磨的时间为30～60min。
所述步骤(2)中先将研磨后的原料放入刚玉坩埚中，然后在电阻炉中进行煅烧。
所述步骤(2)中以5～10℃/min的升温速率自室温升至600～1000℃。
所述步骤(3)中研磨的时间为10～30min。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：本发明中通过采用含有Gd元素的固体化合物、含有B元素的固体化合物、含有Eu元素的固体化合物在相对较低的合成温度下通过煅烧的方式制得稀土硼酸盐，本发明采用传统固相法于空气气氛下完成制备，操作简单，煅烧温度低，制备周期短，成本较低，大规模工业化生产，备出的白光荧光粉发光强度高，色温理想，具有非常良好的实际应用潜能。
本发明的荧光粉中的BO3 3-中B原子与3个O原子均以sp2杂化轨道结合，平面形成正三角形，使荧光粉具有优良的发光效率和稳定性，再通过向荧光粉中掺入稀土离子Eu3+，使得荧光粉的激发光谱范围为350～550nm，主要激发峰在384nm、395nm和465nm附近，其发射光谱范围为580～640nm，主峰在615nm附近。可见，本发明制得的荧光粉可被近紫外光(384nm、395nm和465nm)有效激发，发射出主峰位于615nm附近的红光，且发光强度和纯度都较高。其色坐标接近NTSC标准色坐标，能够良好匹配发光LED二极管芯片，用于白光LED。
本发明制得的三硼酸盐的特有结构具有沿着稀土离子链的快速一维能量传递，赋予其优良的非线性特征，因此本发明制得的三硼酸盐是良好的发光基质，发光强度高。本发明所制得的稀土硼酸盐具有非常稳定的物理化学性质以及优良的发光性能等优点。
附图说明
图1是实施例3制得的Na3Gd1.7Eu0.3(BO3)3红色荧光粉的X射线衍射图谱与Na3Gd2(BO3)3标准卡片(PDF#54-0859)对比图。
图2是实施例4制得的Na3Gd1.6Eu0.4(BO3)3红色荧光粉的激发光谱和发射光谱。
图3是实施例4制得的Na3Gd1.6Eu0.4(BO3)3红色荧光粉的CIE色坐标图。
具体实施方式
下面结合附图和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。
本发明中的稀土氧化物Gd2O3、Eu2O3的纯度为99.99％，Na2CO3、H3BO3均为分析纯。
实施例1
一种铕掺杂的硼酸盐基荧光粉，其化学通式为Na3Gd2-x(BO3)3∶xEu，其中x＝0.2。
上述铕掺杂的硼酸盐基荧光粉的制备方法如下：
(1)按化学式Na3Gd1.8Eu0.2(BO3)3的化学计量比，将原料Na2CO3、Gd2O3、H3BO3、Eu2O3，研磨30min以混合均匀，得到混合物；
(2)将混合物装入刚玉坩埚，置于快速升温电阻炉中，在空气气氛以5℃/min的升温速率自室温升至700℃，保温5小时，然后随炉冷却至室温，取出样品粉碎并研磨10min，得到化学式为Na3Gd1.8Eu0.2(BO3)3的铕掺杂的硼酸盐荧光粉。
实施例2
一种铕掺杂的硼酸盐基荧光粉，其化学通式为Na3Gd2-x(BO3)3∶xEu，其中x＝0.2。
上述铕掺杂的硼酸盐基荧光粉的制备方法如下：
(1)按化学式Na3Gd1.8Eu0.2(BO3)3的化学计量比，将原料Na2CO3、Gd2O3、H3BO3、Eu2O3研磨30min以混合均匀，得到混合物；
(2)将混合物装入刚玉坩埚，置于快速升温电阻炉中，在空气气氛以8℃/min的升温速率自室温升至800℃，保温6小时，然后随炉冷却至室温，取出样品粉碎并研磨15min，得到化学式为Na3Gd1.8Eu0.2(BO3)3的铕掺杂的硼酸盐荧光粉。
实施例3
一种铕掺杂的硼酸盐基荧光粉，其化学通式为Na3Gd2-x(BO3)3∶xEu，其中x＝0.3。
上述铕掺杂的硼酸盐基荧光粉的制备方法如下：
(1)按化学式Na3Gd1.7Eu0.3(BO3)3的化学计量配比，将原料Na2CO3、Gd2O3、H3BO3、Eu2O3研磨40min以混合均匀，得到混合物；
(2)将混合物装入刚玉坩埚，置于快速升温电阻炉中，在空气气氛以5℃/min的升温速率自室温升至800℃，保温5小时，然后随炉冷却至室温，取出样品粉碎并研磨10min，得到化学式为Na3Gd1.7Eu0.3(BO3)3的铕掺杂的硼酸盐荧光粉。
图1为本实施例3制备的Na3Gd1.7Eu0.3(BO3)3荧光粉的X射线衍射图谱与Na3Gd2(BO3)3标准卡片(PDF#54-0859)对比图。从图中可看出，物相纯度很高，结晶度好。
实施例4
一种铕掺杂的硼酸盐基荧光粉，其化学通式为Na3Gd2-x(BO3)3∶xEu，其中x＝0.2。
上述铕掺杂的硼酸盐基荧光粉的制备方法如下：
(1)按化学式Na3Gd1.6Eu0.4(BO3)3的化学计量比，将原料Na2CO3、Gd2O3、H3BO3、Eu2O3研磨40min以混合均匀，得到混合物；
(2)将混合物装入刚玉坩埚，置于快速升温电阻炉中，在空气气氛以5℃/min的升温速率自室温升至850℃，保温4小时，然后随炉冷却至室温，取出样品粉碎并研磨20min，得到化学式为Na3Gd1.6Eu0.4(BO3)3的铕掺杂的硼酸盐荧光粉。
图2为本实施例4制备的Na3Gd1.6Eu0.4(BO3)3荧光粉的激发光谱和发射光谱。可见主激发峰位于384nm、395nm和465nm附近，正好位于近紫外和蓝光波段，与LED芯片激发波长匹配，说明该荧光粉可被近紫外光和蓝光芯片有效激发，其主发射峰位于615nm附近，发出明亮的红色光，可应用于白光LED。
图3是本实施例4所制备的Na3Gd1.6Eu0.4(BO3)3红色荧光粉的CIE色坐标图。从图中可看出，该红色荧光粉的CIE色坐标为(x＝0.650，y＝0.350)，与NTSC标准色坐标(x＝0.670，y＝0.330)非常接近，说明荧光粉发出的红色光纯度很好。
实施例5
一种铕掺杂的硼酸盐基荧光粉，其化学通式为Na3Gd2-x(BO3)3∶xEu，其中x＝0.2。
上述铕掺杂的硼酸盐基荧光粉的制备方法如下：
(1)按化学式Na3Gd1.2Eu0.8(BO3)3的化学计量比，将原料Na2CO3、Gd2O3、H3BO3、Eu2O3研磨60min以混合均匀，得到混合物；
(2)将混合物装入刚玉坩埚，置于快速升温电阻炉中，在空气气氛以10℃/min的升温速率自室温升至900℃，保温4小时，然后随炉冷却至室温，取出样品粉碎并研磨30min，得到化学式为Na3Gd1.2Eu0.8(BO3)3的铕掺杂的硼酸盐荧光粉。
本发明中由于BO3 3-中B原子与3个O原子均以sp2杂化轨道结合,平面形成正三角形，使荧光粉具有优良的发光效率和稳定性。且三硼酸盐的特有结构具有沿着稀土离子链的快速一维能量传递，赋予其优良的非线性特征，因此三硼酸盐是良好的发光基质，发光强度高。本发明中的荧光粉掺入稀土离子Eu3+，可被近紫外(384nm，395nm)和蓝光(465nm)有效激发，发射出主峰位于615nm附近的红光，且发光强度和纯度都较高。其色坐标接近NTSC标准色坐标，能良好匹配发光二极管芯片，用于白光LED。
此外，本发明采用传统固相法制备，操作简单，于空气气氛下完成，煅烧温度低，制备周期短，成本较低，制备出的产品性能稳定，适于大规模工业化生产。
Claims (6)
1.一种铕掺杂的硼酸盐基荧光粉，其特征在于，该荧光粉的化学通式为Na3Gd2-x(BO3)3∶xEu，其中0.05≤x≤1.00。
2.如权利要求1所述的铕掺杂的硼酸盐基荧光粉，其特征在于，该荧光粉的化学通式为Na3Gd2-x(BO3)3∶xEu，其中0.2≤x≤1.00。
3.如权利要求1所述的铕掺杂的硼酸盐基荧光粉，其特征在于，该荧光粉的化学通式为Na3Gd2-x(BO3)3∶xEu，其中0.3≤x≤0.8。
4.一种铕掺杂的硼酸盐基荧光粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)按照Na3Gd2-x(BO3)3∶xEu化学结构式中Na、Gd、B、Eu的化学计量比，其中，0.05≤x≤1.00，将含有Na元素的固体化合物、含有Gd元素的固体化合物、含有B元素的固体化合物、含有Eu元素的固体化合物研磨并混合均匀，得到混合物；
(2)将混合物于600～1000℃下在空气气氛下煅烧3～8小时，然后随炉冷却至室温，粉碎并研磨，得到铕掺杂的硼酸盐基荧光粉；
所述步骤(1)中含有Na元素的固体化合物为Na2CO3，含有Gd元素的固体化合物为Gd2O3，含有B元素的固体化合物为H3BO3，含有Eu元素的固体化合物为Eu2O3；
所述步骤(2)中以5～10℃/min的升温速率自室温升至600～1000℃；
所述步骤(1)中研磨的时间为30～60min；
所述步骤(2)中研磨的时间为10～30min。
5.如权利要求4所述的一种铕掺杂的硼酸盐基荧光粉的制备方法，其特征在于，所述Gd2O3和Eu2O3的纯度为99.99％；Na2CO3和H3BO3均为分析纯。
6.如权利要求4所述的一种铕掺杂的硼酸盐基荧光粉的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中先将研磨后的原料放入刚玉坩埚中，然后在电阻炉中进行煅烧。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510283078.3A CN104830335B (zh) | 2015-05-28 | 2015-05-28 | 一种铕掺杂的硼酸盐基荧光粉及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510283078.3A CN104830335B (zh) | 2015-05-28 | 2015-05-28 | 一种铕掺杂的硼酸盐基荧光粉及其制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104830335A CN104830335A (zh) | 2015-08-12 |
| CN104830335B true CN104830335B (zh) | 2016-11-23 |
Family
ID=53808542
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510283078.3A Expired - Fee Related CN104830335B (zh) | 2015-05-28 | 2015-05-28 | 一种铕掺杂的硼酸盐基荧光粉及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104830335B (zh) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108342193A (zh) | 2018-04-27 | 2018-07-31 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种荧光粉及其制备方法 |
| CN108624319B (zh) * | 2018-05-31 | 2021-03-23 | 杭州电子科技大学 | 一种白光led用硼酸盐橙色荧光粉及其制备方法 |
| CN109021972B (zh) * | 2018-05-31 | 2021-03-23 | 杭州电子科技大学 | 一种白光led用硼酸盐蓝色荧光粉及其制备方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102352246B (zh) * | 2011-08-25 | 2014-09-10 | 富顺光电科技股份有限公司 | 一种高亮度白光led用硼酸盐基绿色荧光粉及其高温还原制备方法 |
-
2015
- 2015-05-28 CN CN201510283078.3A patent/CN104830335B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104830335A (zh) | 2015-08-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yongqing et al. | Properties of red-emitting phosphors Sr2MgSi2O7: Eu3+ prepared by gel-combustion method assisted by microwave | |
| Zhang et al. | A novel white emission in Ba10F2 (PO4) 6: Dy3+ single-phase full-color phosphor | |
| CN108085004A (zh) | 一种用于三基色暖白光led的蓝色荧光粉及其制备方法 | |
| CN101307228B (zh) | 氯铝硅酸盐荧光粉及其制备方法 | |
| CN104830335B (zh) | 一种铕掺杂的硼酸盐基荧光粉及其制备方法 | |
| CN105349147A (zh) | 一种紫外至蓝光激发的磷酸盐基红色荧光粉及其制备方法 | |
| CN101899304B (zh) | 一种掺铕的锶铝硅系氮氧化物复合荧光粉及其制备方法 | |
| CN102286281B (zh) | 一种铝酸盐基红色荧光材料及其制备方法 | |
| CN107338051A (zh) | 适用于白光led的钼酸盐基掺钐红色荧光粉及其制备方法 | |
| CN102604633A (zh) | 一种四钨酸盐红色荧光粉及其制备方法 | |
| CN101760191B (zh) | Led用高亮度硅酸钡基蓝绿色荧光粉及其高温还原制备方法 | |
| CN107338050A (zh) | 稀土钐激活钼酸盐基红色荧光粉及其制备方法 | |
| CN103980898A (zh) | 一种以钨酸盐为基质的红色荧光粉及其制备方法 | |
| CN103740367B (zh) | 一种暖白光led用单一基质白光荧光粉及其制备方法 | |
| CN104059640B (zh) | 一种硼酸盐荧光粉基质及荧光粉的制备方法 | |
| CN104927857B (zh) | 一种以硼酸盐为单一基质的白光荧光粉及其制备方法 | |
| CN106281313B (zh) | 一种硅酸盐荧光粉及其制备方法和应用 | |
| CN103409137A (zh) | 一种紫外射线激发的SrMgAl10O17:Eu2+,Mn2+蓝绿色荧光粉 | |
| CN107216876A (zh) | 以钒酸盐为基质的掺铕红色荧光粉及其制备方法 | |
| TWI326704B (en) | A phosphor and method for making the same | |
| CN107345135A (zh) | 稀土铕激活钼酸盐基红色荧光粉及其制备方法 | |
| CN103468261B (zh) | 一种以钛酸盐为单一基质的白光荧光粉及其制备方法 | |
| CN104830336B (zh) | 一种适于白光led应用的硼酸盐基绿色荧光粉及其制备方法 | |
| CN103571488A (zh) | 一种led共掺杂单晶荧光材料制备方法 | |
| CN115261017B (zh) | 一种能够被紫光激发的蓝光发光材料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20161123 |