CN104877683B - 一种荧光粉及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种荧光粉及其制备方法。该荧光粉包含无机化合物，该无机化合物由元素M1、M2、M3以及O、F组成，其中M1元素选自Ba、Sr、Ca、Mg及Zn中的一种或两种，必含Sr；M2元素是选自Sc、A1、Ga、Y、La、Gd及Lu中的一种或两种，必含Sc；M3元素是选自Mn、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm及Yb中的一种或两种，必含Eu；并且该无机化合物具有与Sr2ScO3F相同的晶体结构。其制备方法为：以M1、M2、M3以及F所对应的化合物作为原料，研细，混匀，在还原气氛下，置于温度为1100～1500℃的高温烧结炉里烧结0.5～20小时，经破碎、研磨、分级后处理即得。本发明的荧光粉具有高效、均匀、无杂相等特点，其制备方法简单、易于工业化。

Description

一种荧光粉及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种可被紫外或蓝光有效激发而发红光的荧光粉及其制备方法，属于发光材料技术领域。
背景技术
发光材料在激光、照明、显示和光电子学等领域中得到了广泛的应用，在国民经济和人们日常生活中起着不可代替的作用。其中，稀土元素掺杂的光致发光型无机荧光材料是发光材料研究与应用中最为活跃的一类。近年来，发光二极管(LED)具有白炽灯、日光灯等传统照明灯具无法比拟的节能、环保、长寿命等优点而被广泛应用于固态照明领域。
YAG黄粉匹配蓝色LED芯片产生白光因其具有高效、制作简单等特点而被广泛采用，但由于其光谱在红色区域存在缺陷，导致显色指数偏低、色温偏高，难以满足高品质照明需求，因此在其基础上通过添加红粉的方式或者采用蓝光芯片匹配红色、绿色荧光粉获取高显色指数白光成为目前的发展趋势。而美国专利US6252254报道的几种LED用硫化物红粉稳定性差，使用时造成色漂移甚至损坏发光器件；专利EP1104799A1、WO2005/052087等报道的以M2Si5N8：Eu、CaAlSiN3为主要代表的氮化物红粉制备条件苛刻。因此开发出制备简单、新型高效的LED用红色荧光粉成为近些年国内外的研究热点。
氟氧化物作为荧光粉基质具有其独特的优点，例如量子效率高、热淬灭性能好、物化性质稳定、合成条件简单等，成为当前国内外关注的焦点之一。稀土离子独特的f-f跃迁或f-d跃迁释放的光子能量差异为丰富了荧光粉颜色种类，尤其是具有f-d跃迁的离子具有高效发射特性，成为发光材料的首选激活剂。
基于以上因素的考虑，本发明旨在找到一种对合成条件要求较宽松，发光性能优良的红色荧光粉。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可被紫外或蓝光有效激发而发红光的荧光粉。
本发明的另一目的在于提供一种简单、易于操作的制备该荧光粉的方法。
为实现上述目的，本发明将光学活性元素溶解在Sr2ScO3F结晶相中得到一种全新的可用作能够被紫外光和可见光激发而发出峰值波长位于610nm左右红光的荧光粉，即本发明采用以下技术方案：
一种荧光粉，包含无机化合物，其特征在于，该无机化合物由M1、M2、M3、O、F元素组成，其中，M1选自Ca、Sr、Ba、Mg及Zn中的一种或两种，必含Sr；M2元素选自Sc、Al、Ga、Y、La、Gd及Lu中的一种或两种，必含Sc；M3元素选自Mn、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm及Yb中的一种或两种，必含Eu；并且该无机化合物具有与Sr2ScO3F相同的晶体结构。
其中Sr2ScO3F结晶相是四方晶系，空间群为I 4，晶格常数 原子坐标如表1所示。
表1Sr2ScO3F结晶相的原子坐标
位置 x y z
Sr 4e 1 0 0.362
Sc 2a 1 0 0
O1 4c 0.5 0 0
O2 4e 1 0 0.166
F 4e 1 0 0.166
Sr2ScO3F的X-射线粉末衍射图(Co靶，λ＝0.178892nm)如图1所示，晶面指数如表2所示，且该X-射线粉末衍射图意在说明衍射峰位和数目，各衍射峰强度因择优取向等原因会发生一定程度的变化，均视为具有相同的晶体结构。
表2Sr2ScO3F结晶相的晶面指数
在所述的荧光粉中，优选地，所述无机化合物的化学式表示为：M1 aM2 bOcFd：M3 e，其中1.8≤a≤2.2，0.8≤b≤1.2，2.8≤c≤3.2，0.8≤d≤1.2，0.005≤e≤0.2。其中的参数c、d优选为c+d＝4，进而优选为c＝3、d＝1。采用该优选的参数，具有晶体结构完整、结晶良好等优点。
在所述的荧光粉中，Sr的原子数与M1的原子数的比为m，m的取值为：0.6≤m≤1。
在所述的荧光粉中，Sc的原子数与M2的原子数的比为n，n的取值为：0.8≤n≤1。
在所述的荧光粉中，Eu的原子数与M3的原子数的比为k，k的取值为：0.8≤k≤1。
一种所述荧光粉的制备方法，包括以下步骤：
(1)以M1、M2、M3以及F所对应的化合物作为原料，研细，混合均匀；
(2)将步骤(1)所得的混合物在还原气氛中进行高温焙烧；
(3)将步骤(2)所得的焙烧产物进行后处理，即制得上述荧光粉。
在所述步骤(1)中，所述原料M1、M2、M3所对应的化合物中包括氧化物、氟化物、碳酸盐、草酸盐等；
在所述步骤(1)中，所述原料含F的化合物中含有M1或M2元素，例如BaF2、SrF2、CaF2、AlF3等。
在所述步骤(2)中，所述还原气氛包括固体碳燃烧产生的CO以及H2、或含有H2的混合气体等。
在所述步骤(2)中，高温焙烧可一次或几次，每次高温焙烧温度为1100～1500℃，每次焙烧时间为0.5～20小时。
在所述步骤(3)中，所述后处理包括破碎、研磨、分级。
本发明的优点在于：
(1)本发明涉及的荧光粉能被紫外或蓝光高效激发。
(2)本发明涉及的荧光粉制备方法简单、易于操作，不需要特殊的反应设备，工业化生产方便。
附图说明
图1为Sr2ScO3F的X-射线粉末衍射图。
图2为Sr1.94ScO3F：Eu0.06的X-射线粉末衍射图。
图3为Sr1.94ScO3F：Eu0.06的发射光谱。
具体实施方式
以下作为实施例对本发明的红色荧光粉及其制备方法进一步说明，将有助于对本发明的进一步的理解，本发明的保护范围不受这些实施例的限定，其保护范围由权利要求书来决定。
实施例1
称取SrCO311.0353g、Sc2O33.4478g、SrF23.1404g、Eu2O30.0440g，以上原料均为分析纯，将上述原料磨均匀后，装入氧化铝坩埚，氨分解气中焙烧，焙烧温度为1350℃保温6小时，将焙烧产物破碎、分级、洗涤、烘干、筛分等后处理即得化学组成为Sr1.995ScO3F：Eu0.005的荧光粉，其X-射线粉末衍射图(Co靶，λ＝0.178892nm)如图2所示，该荧光粉可被蓝光或紫外光激发，在450nm蓝光激发下，其发射光谱见图3，由图可知其发射主峰在610nm左右，发光强度见表3。
实施例2-3
实施例2-3的制备是按表中实施例2-3的化学组成及化学计量比称取原料，按实施例1的方法制备相应的荧光粉，得到荧光粉的化学式及相对发光强度见表3。
实施例4
称取SrCO39.5959g、Sc2O32.7582g、Gd2O31.8125g、SrF23.7685g、Eu2O30.8798g，以上原料均为分析纯，将上述原料磨均匀后，装入氧化铝坩埚中，在加入碳粉的条件下进行两次焙烧，第一次焙烧温度为1320℃保温4小时，将焙烧产物破碎、研磨进行二次焙烧，焙烧温度为1300℃保温8小时。将焙烧产物破碎、分级、洗涤、烘干、筛分等后处理即得化学组成为Sr1.8Sc0.8Gd0.2O2.8F1.2：Eu0.1的荧光粉，在450nm激发下，其发射主峰位于612nm左右，发光强度见表3。
实施例5-11
实施例5-11的制备是按表中实施例5-11的化学组成及化学计量比称取原料，按实施例4的制备工艺选择合适的温度和保温时间，得到荧光粉的化学式及相对发光强度见表3。
表3实施例1-11的化学式及450nm激发下的发射峰位和相对发光强度(选取Sr1.995ScO3F：Eu0.005的发光强度为100％)

Claims (8)

1.一种荧光粉，包含无机化合物，其特征在于，该无机化合物由M1、M2、M3、O、F元素组成，其中，M1是选自Ca、Sr、Ba、Mg及Zn中的一种或两种，必含Sr；M2元素选自Sc、Al、Ga、Y、La、Gd及Lu中的一种或两种，必含Sc；M3元素选自Mn、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm及Yb中的一种或两种，必含Eu；并且该无机化合物具有与Sr2ScO3F相同的晶体结构。
2.根据权利要求1所述的荧光粉，其特征在于，所述无机化合物的化学式表示为：M1 aM2 bOcFd：M3 e，其中1.8≤a≤2.2，0.8≤b≤1.2，2.8≤c≤3.2，0.8≤d≤1.2，0.005≤e≤0.2。
3.根据权利要求2所述的荧光粉，其特征在于：c+d＝4。
4.根据权利要求3所述的荧光粉，其特征在于：c＝3，d＝1。
5.根据权利要求1或2所述的荧光粉，其特征在于，Sr的原子数与M1的原子数的比为m，0.6≤m≤1。
6.根据权利要求1或2所述的荧光粉，其特征在于，Sc的原子数与M2的原子数的比为n，0.8≤n≤1。
7.根据权利要求1或2所述的荧光粉，其特征在于，Eu的原子数与M3的原子数的比为k，0.8≤k≤1。
8.一种权利要求1～7中任一项所述的荧光粉的制备方法，其特征在于，以M1、M2、M3以及F所对应的化合物作为原料，研细，混匀，在还原气氛下，置于温度为1100～1500℃的高温烧结炉里烧结0.5～20小时，经破碎、研磨、分级后处理，即制得所述荧光粉。
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