CN104910913B - 一种自发光黄绿色荧光粉及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于材料领域，提供了一种发光强度高、发射范围较宽的黄绿光荧光粉，不需要加入激活剂，荧光粉属于自发光，其发光性能依赖于其固有结构属性。该制备方法简单、易于操作、设备成本低且无污染。该自发光黄绿光荧光粉的化学结构为BaLuAl_xZn_yO₇。

Description

一种自发光黄绿色荧光粉及其制备方法

技术领域

本发明属于材料领域，涉及不需要添加激活剂的一种自发光黄绿色荧光粉及其制备方法。

背景技术

目前，由于白光LED照明以及紫外光电子器件的应用需求，开发紫外光或蓝紫光激发的多光色固体发光材料是稀土发光材料研究领域的一个热点课题。传统的固体发光材料通常由基质和激活剂组成，激活剂通常是稀土离子，并在发光材料中充当发射中心，由于稀土离子不同能级间的丰富电子跃迁过程，形成了发光材料中所看到的多光色发光现象。

近年来，由于稀土资源的有限及稀土原料的价格相对较高，开发具有不含稀土的自激活型发光材料也显得非常重要。对于自发光荧光材料，其发光不需要依赖于添加激活剂，而是很大程度上依赖于它们的内在结构属性和缺陷中心的存在。因此，发展新型高效的可被近紫外激发的具有宽带发射的自发光荧光材料很有必要。

但是关于自发光材料的制备比较繁琐，成本计较高，制备过程产生一些污染性废料。其中，对于自发光荧光材料，钒酸盐、钨酸盐、锆酸盐已经有很多报道，但是关于锌铝酸盐自发光材料的研究刚刚起步，其结构的氧化物因其有趣的结构引起研究者的关注，但是关于自发光锌铝酸盐BaLuAl_xZn_yO₇，在不添加激活剂的情况下，没有相关自发光性能的使用。

发明内容

本发明提供了一种发光强度高、发射范围较宽的黄绿色荧光粉，同时该黄绿色荧光粉属于不需要添加激活剂的自发光，其发光性能依赖于其固有结构属性；该制备方法简单、易于操作、设备成本低且无污染。该黄绿光荧光粉的化学结构为BaLuAl_xZn_yO₇。

为实现以上目的，本发明采用的方法是：

一种自发光黄绿色荧光粉，所述自发光黄绿色荧光粉为锌铝酸盐，所述锌铝酸盐的化学结构为BaLuAl_xZn_yO₇。

优先地，所述x与y满足x+y=4，所述x满足0.5≤x≤1，y满足3≤y≤3.5。

优先地，碳酸钡、氧化镥、氧化铝、氧化锌原料按照摩尔比为2：1：x：2y的比例为原料烧制而成。

一种自发光黄绿色荧光粉的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

步骤1）确定所述锌铝酸盐的化学结构BaLuAl_xZn_yO₇中x与y的数值；

步骤2）根据步骤1）确定的化学结构，确定所述碳酸钡、氧化镥、氧化铝、氧化锌原料的摩尔比；

步骤3）根据步骤2）确定的摩尔比，称取所述碳酸钡、氧化镥、氧化铝、氧化锌原料，并进行研磨混匀，得到混合研磨体；

步骤4）根据步骤3）上述得到的混合研磨体，并置入氧化铝坩埚，进行烧结，得到烧结体；

步骤5）根据步骤4）得到的烧结体研磨成粉末，得到自发光黄绿色荧光粉。

优先地，所述步骤4）的氧化铝坩埚进行烧结的温度在1300℃-1500℃之间，烧结时间在2-10小时之间。

优先地，所述自发光黄绿色荧光粉的发射光谱的宽带为400-700nm。

优先地，在所述碳酸钡、氧化镥、氧化铝、氧化锌原料中加入无水乙醇。

优先地，所述自发光黄绿色荧光粉的颗粒直径为10-200nm。

附图说明

图1为本发明涉及的一种自发光黄绿色荧光粉的制备方法的流程图；

图2是本发明涉及的一种自发光黄绿色荧光粉的X射线衍射（XRD）图谱；

图3是本发明涉及的一种自发光黄绿色荧光粉的光谱图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

本发明涉及一种自发光型黄绿色荧光粉及其制备方法，所述自发光型黄绿色荧光粉不需要添加激活剂，其通式为BaLuAl_xZn_yO₇。所述通式中铝与锌的下角标x与y满足x+y=4，其中x满足0.5≤x≤1，y满足3≤y≤3.5。所述自发光型黄绿色荧光粉制备包括以下过程。

首先确定自发光型黄绿色荧光粉的通式中x与y具体的数值，根据确定的具体的所述通式，确定碳酸钡、氧化镥、氧化铝、氧化锌化学摩尔比，所述摩尔比为2：1：x：2y，根据摩尔比称取碳酸钡、氧化镥、氧化铝、氧化锌，加入一定量无水乙醇研磨30分钟左右，以使原料充分混合均匀；得到的混合体置入氧化铝坩埚，在箱式炉中（空气气氛下）在1300℃-1500℃之间高温烧结2小时-10小时，从而得到未烧熔且易被研磨的烧结体；将得到的烧成的烧结物冷却后研磨成为粉末，粉末颗粒粒径约为10-200nm。所述粉末为得到的所述自发光型黄绿色荧光粉。

以下采用两种具体实施方式对本发明进行解释。

实施方式一

按BaLuAl_0.91Zn_3.09O₇中各元素摩尔比，称取质量为1.8克的样品，用电子天平准确称取0.5117克BaCO₃, 0.5159克Lu₂O₃, 0.1203克Al₂O₃, 0.6521克ZnO高纯度粉末原料，将称量好的原料放入玛瑙研钵，加入一定量无水乙醇研磨30分钟左右，以使原料充分混合均匀。将混合均匀的原料放入氧化铝坩埚中，于箱式炉中高温烧结（空气气氛下），烧结温度范围为1200℃-1580℃，保温时间为5小时，后随炉冷却后取出，经研磨得到目标试样BaLuAl_0.91Zn_3.09O₇。该材料在不同温度下烧结样品的X射线衍射（XRD）图谱见附图1。由图可知，当温度低于1300℃烧结时，存在Lu₂O₃杂相，当在1300℃-1500℃烧结时，样品为BaLuAl_0.91Zn_3.09O₇纯相，当高于1500℃烧结，由于原料的挥发又出现Lu₂O₃杂相。

实施方式二

按BaLuAl_0.8Zn_3.2O₇中各元素摩尔比，称取质量为1.8克的样品，用电子天平准确称取0.5092克BaCO₃, 0.5134克Lu₂O₃, 0.1052克Al₂O₃, 0.6721克ZnO高纯度粉末原料，将称量好的原料放入玛瑙研钵，加入一定量无水乙醇研磨30分钟左右，以使原料充分混合均匀。将混合均匀的原料放入氧化铝坩埚中，于箱式炉中高温烧结（空气气氛下），烧结温度范围为1500℃，保温时间为5小时，后随炉冷却后取出，经研磨得到目标试样BaLuAl_0.8Zn_3.2O₇。

所述自发光型黄绿色荧光粉具有良好的发光特性，如图2-3所示，其激发光谱在近紫外波段有较宽的强激发，发射光谱具有从400-700nm的宽带发射。此外，本发明提供的荧光体制备工艺简单，制造成本低，且对环境无污染，是十分理想的制取自发光型黄绿色荧光粉的方法。

Claims (7)

1.一种自发光黄绿色荧光粉的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

步骤1)确定所述锌铝酸盐的化学结构BaLuAlxZnyO7中x与y的数值，所述x与y满足x+y＝4，所述x满足0.5≤x≤1，y满足3≤y≤3.5；

步骤2)根据步骤1)确定的化学结构，确定所述碳酸钡、氧化镥、氧化铝、氧化锌原料的摩尔比；

步骤3)根据步骤2)确定的摩尔比，称取所述碳酸钡、氧化镥、氧化铝、氧化锌原料，并进行研磨混匀，得到混合研磨体；

步骤4)根据步骤3)上述得到的混合研磨体，并置入氧化铝坩埚，进行烧结，得到烧结体,所述氧化铝坩埚进行烧结的温度在1300℃-1500℃之间，烧结时间在2-10小时之间；

步骤5)根据步骤4)得到的烧结体研磨成粉末，得到自发光黄绿色荧光粉。

2.根据权利要求1所述的一种自发光黄绿色荧光粉的制备方法，其特征在于，在所述碳酸钡、氧化镥、氧化铝、氧化锌原料中加入无水乙醇。

3.根据权利要求1所述的一种自发光黄绿色荧光粉的制备方法，其特征在于，所述自发光黄绿色荧光粉的颗粒直径为10-200nm。

4.根据权利要求1所述的一种自发光黄绿色荧光粉的制备方法，其特征在于，所述自发光黄绿色荧光粉不采用任何激活剂就能进行发光；所述自发光黄绿色荧光粉的发射光谱的宽带为400-700nm；所述自发光黄绿色荧光粉为锌铝酸盐，所述锌铝酸盐的化学结构为BaLuAlxZnyO7。

5.根据权利要求1所述的一种自发光黄绿色荧光粉的制备方法，其特征在于，所述锌铝酸盐是由碳酸钡、氧化镥、氧化铝、氧化锌原料按照摩尔比为2：1：x：2y的比例为原料烧制而成。

6.一种LED发光涂层，其特征在于，所述发光涂层采用权利要求4-5之一所述的自发光黄绿色荧光粉。

7.根据权利要求6所述的LED发光涂层，其特征在于，所述自发光黄绿色荧光粉采用权利要求1-2之一所述的制备方法。