CN105441077A - 一种绿色荧光粉及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种绿色荧光粉及其制备方法,所述绿色荧光粉的化学式为:(Ba1-x-ySrxEuy)9Lu2Si6O24,其中,0≤x≤0.9999,0.0001≤y≤0.3,0.0001≤x+y≤1,x、y为摩尔分数。本发明还提供了绿色荧光粉在白光LED中的应用。本发明还提供了所述绿色荧光粉在场发射显示屏中的应用。本发明提供的绿色荧光粉具有生产成本低、制作工艺简单、激发波长范围广等优点,在紫外或蓝光激发下,能够发射绿光。
Description
技术领域
本发明涉及发光材料领域,特别是涉及一种绿色荧光粉及其制备方法和应用。
背景技术
白光LED(LightEmittingDiode)具有无毒、寿命长(10万小时)、高效节能、全固态、抗震性及安全性好等优点,广泛用于各种照明设施上,是一种环保、节能的绿色照明光源,被认为是替代传统照明器件的新光源。
目前,白光LED普遍采取在蓝光LED芯片上涂敷高效的可被蓝光激发而发射黄光的荧光粉,其原理是蓝光LED激发荧光材料产生与蓝光互补的黄光,再利用透镜原理将蓝光、黄光予以混合,使人眼产生白光的视觉。目前此种荧光粉主要是YAG钇铝石榴石,其化学式为Y3Al5O12:Ce3+,这种荧光粉制作的白光LED具有很高的发光效率,但是由于发射光谱中绿、红光成分较少而使其显色指数偏低、色温偏高,这就降低了白光LED在低色温、暖白光照明领域的应用。
为了解决上述问题,人们提出在蓝光LED芯片上涂覆绿色和红色混合的荧光粉替代单一的黄色荧光粉,或者通过紫外(UV)光LED芯片和红绿蓝三基色荧光粉组合的方法合成白光,从而满足白光LED在全面照明领域上的应用。
日本研究人员于2009年发明了一种稀土离子Eu2+激活的硅酸盐荧光粉(“NovelBa-Sc-Si-oxideandoxynitridephosphorsforwhiteLED”,TomoyukiNakanoetal.,J.Lumin.,129,1654-1657,2009)。该荧光粉可在紫外或蓝光激发下,发射出波长约为508nm的绿光。这为获得低色温、高显色指数的白光LED用绿色荧光粉提供了一种选择。然而,该荧光粉的制备需要大量价格高昂的Sc2O3作为原料,这就提高了生产成本,限制其进一步的商业化应用。
因此,本发明在于寻求一种在紫外或蓝光激发下,能够发射绿光,而且生产成本低、制作工艺简单的荧光粉。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题,提供了一种在紫外或蓝光激发下,能够发射绿光,而且生产成本低、制作工艺简单的绿色荧光粉。
本发明提供了一种绿色荧光粉,所述荧光粉的化学式为:(Ba1-x-ySrxEuy)9Lu2Si6O24,其中,0≤x≤0.9999,0.0001≤y≤0.3,0.0001≤x+y≤1,x、y为摩尔分数。
本发明还提供了一种所述绿色荧光粉的制备方法,该方法包括如下步骤:
(1)按照所述绿色荧光粉组成式的化学计量比称取适量的含有Ba离子、Sr离子、Eu离子、Si离子和Lu离子的化合物;
(2)将上述原料混合研磨均匀;
(3)在还原气氛条件下,将混合均匀的所述原料进行固相反应后获得烧结体,将所述烧结体研磨过筛后得到所述绿色荧光粉。
本发明还提供了所述绿色荧光粉在白光LED中的应用。
本发明还提供了所述绿色荧光粉在场发射显示屏(FiledeEmissionDisplay,FED)中的应用。
与现有技术相比,本发明提供的绿色荧光粉具有生产成本低、制作工艺简单、激发波长范围广等优点,在紫外或蓝光激发下,能够发射绿光。
附图说明
图1为本发明实施例1中绿色荧光粉的X射线粉末衍射图;
图2为本发明实施例3中绿色荧光粉的激发(PLE)光谱图;
图3为本发明实施例3中绿色荧光粉的发射(PL)光谱图。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明,并不用于限制本发明。
本发明提供了一种绿色荧光粉,该绿色荧光粉的化学式为:(Ba1-x-ySrxEuy)9Lu2Si6O24,其中,0≤x≤0.9999,0.0001≤y≤0.3,0.0001≤x+y≤1,x、y为摩尔分数。
根据本发明,所述绿色荧光粉的晶体结构为菱形,空间点群为R3。
根据本发明,所述绿色荧光粉在紫外或者蓝光激发下发射绿光。优选情况下,所述绿色荧光粉在250-450nm的紫外或蓝光激发下,发射出峰值为505nm、半高宽为57nm的绿光。
本发明还提供了一种所述绿色荧光粉的制备方法,该方法包括如下步骤:
(1)按照所述绿色荧光粉组成式的化学计量比称取适量的含有Ba离子、Sr离子、Eu离子、Si离子和Lu离子的化合物;
(2)将上述原料混合研磨均匀;
(3)在还原气氛条件下,将混合均匀的所述原料进行固相反应后获得烧结体,将所述烧结体研磨过筛后得到所述绿色荧光粉。
根据本发明,优选情况下,所述化合物为氧化物、氟化物、氯化物、碳酸盐、硼酸盐、草酸盐或醋酸盐。
根据本发明,所述固相反应的条件包括:反应温度为1100-1400℃,反应时间为2-4h。
根据本发明,所述还原气氛为一氧化碳或氢气。
本发明提供的绿色荧光粉可在白光LED中的应用。本发明提供的绿色荧光粉在紫外或者蓝光激发下发射绿光,从而解决了由于发射光谱中绿光成分较少而使其显色指数偏低、色温偏高的问题,满足了白光LED在低色温、暖白光照明领域的应用。
本发明提供的绿色荧光粉还可在场发射显示屏中(FED)应用。
实施例
以下实施例中用于制备荧光粉的原料均来自市售(纯度大于99%)。
实施例1
称取8.9991molBaCO3,0.00045molEu2O3,1molLu2O3,6molSiO2的原料,混合研磨均匀后,置于高纯刚玉坩埚,在氢气还原气氛条件下,放入高温马弗炉中焙烧,在1100℃焙烧2个小时,即得到化学式为(Ba0.9999Eu0.0001)9Lu2Si6O24的绿色荧光粉。
图1是本发明实施例1中化学式为(Ba0.9999Eu0.0001)9Lu2Si6O24绿色荧光粉的X射线粉末衍射图(XRD)。由图1可知,所述绿色荧光粉具有的X射线衍射峰同Ba9Sc2(SiO4)6(WangL.H.et.al.,J.SolidStateChem.,113,211-214,1994)和Ba9Y2(SiO4)6(JeongHoRyu,et.al.,J.Nanosci.Nanotechnol,13,6086-6088,2013)相一致,说明它们的晶体结构相同,为菱形结构,而且具有R3的空间群。
实施例2
称取8.991molBaCO3,0.0045molEu2O3,1molLu2O3,6molSiO2的原料,混合研磨均匀后,置于高纯刚玉坩埚,在氢气还原气氛条件下,放入高温马弗炉中焙烧,在1100℃焙烧个2小时,即得到化学式为(Ba0.999Eu0.001)9Lu2Si6O24的绿色荧光粉。
实施例3
称取8.91molBaCO3,0.045molEu2O3,1molLu2O3,6molSiO2的原料,混合研磨均匀后,置于高纯刚玉坩埚,在氢气还原气氛条件下,放入高温马弗炉中焙烧,在1100℃焙烧2个小时,即得到化学式为(Ba0.99Eu0.01)9Lu2Si6O24的绿色荧光粉。
图2是本发明实施例3中化学式为(Ba0.99Eu0.01)9Lu2Si6O24绿色荧光粉的激发(PLE,λem=505nm)光谱图。由图2可知,所述绿色荧光粉可以被250-450nm的紫外或蓝光有效激发,具有宽广的激发波长范围,约为209nm。
图3是本发明实施例3中化学式为(Ba0.99Eu0.01)9Lu2Si6O24绿色荧光粉的发射(PL,λex=395nm)光谱图。由图3可知,所述绿色荧光粉在395nm的紫外光激发下,发射出峰值约为505nm,半高宽约为57nm的绿光。
实施例4
称取8.1molBaCO3,0.45molEu2O3,1molLu2O3,6molSiO2的原料,混合研磨均匀后,置于高纯刚玉坩埚,在氢气还原气氛条件下,放入高温马弗炉中焙烧,在1100℃焙烧2个小时,即得到化学式为(Ba0.9Eu0.1)9Lu2Si6O24的绿色荧光粉。
实施例5
称取7.2molBaCO3,0.9molEu2O3,1molLu2O3,6molSiO2的原料,混合研磨均匀后,置于高纯刚玉坩埚,在氢气还原气氛条件下,放入高温马弗炉中焙烧,在1100℃焙烧2个小时,即得到化学式为(Ba0.8Eu0.2)9Lu2Si6O24的绿色荧光粉。
实施例6
称取6.3molBaCO3,1.35molEu2O3,1molLu2O3,6molSiO2的原料,混合研磨均匀后,置于高纯刚玉坩埚,在氢气还原气氛条件下,放入高温马弗炉中焙烧,在1100℃焙烧2个小时,即得到化学式为(Ba0.7Eu0.3)9Lu2Si6O24的绿色荧光粉。
实施例7
称取8.91molBaCO3,0.045molEu2O3,1molLu2O3,6molSiO2的原料,混合研磨均匀后,置于高纯刚玉坩埚,在一氧化碳还原气氛条件下,放入高温马弗炉中焙烧,在1200℃焙烧2个小时,即得到化学式为(Ba0.99Eu0.01)9Lu2Si6O24的绿色荧光粉。
实施例8
称取8.91molBaCO3,0.045molEu2O3,1molLu2O3,6molSiO2的原料,混合研磨均匀后,置于高纯刚玉坩埚,在氢气还原气氛条件下,放入高温马弗炉中焙烧,在1300℃焙烧3个小时,即得到化学式为(Ba0.99Eu0.01)9Lu2Si6O24的绿色荧光粉。
实施例9
称取8.91molBaCO3,0.045molEu2O3,1molLu2O3,6molSiO2的原料,混合研磨均匀后,置于高纯刚玉坩埚,在氢气还原气氛条件下,放入高温马弗炉中焙烧,在1400℃焙烧2个小时,即得到化学式为(Ba0.99Eu0.01)9Lu2Si6O24的绿色荧光粉。
实施例10
称取8.91molBaCO3,0.045molEu2O3,1molLu2O3,6molSiO2的原料,混合研磨均匀后,置于高纯刚玉坩埚,在氢气还原气氛条件下,放入高温马弗炉中焙烧,在1400℃焙烧4个小时,即得到化学式为(Ba0.99Eu0.01)9Lu2Si6O24的绿色荧光粉。
实施例11
称取8.991molBaO,0.009molEuF3,1molLu2O3,6molSiO2的原料,混合研磨均匀后,置于高纯刚玉坩埚,在氢气还原气氛条件下,放入高温马弗炉中焙烧,在1100℃焙烧个2小时,即得到化学式为(Ba0.999Eu0.001)9Lu2Si6O24的荧光粉。
实施例12
称取8.991molBaO,0.009molEuCl3,1molLu2O3,6molSiO2的原料,混合研磨均匀后,置于高纯刚玉坩埚,在氢气还原气氛条件下,放入高温马弗炉中焙烧,在1100℃焙烧个2小时,即得到化学式为(Ba0.999Eu0.001)9Lu2Si6O24的荧光粉。
实施例13
称取8.991molBa(CH3COO)2(醋酸钡),0.009molEu2O3,1molLu2O3,6molSiF4的原料,混合研磨均匀后,置于高纯刚玉坩埚,在氢气还原气氛条件下,放入高温马弗炉中焙烧,在1100℃焙烧个2小时,即得到化学式为(Ba0.999Eu0.001)9Lu2Si6O24的荧光粉。
实施例14
称取8.991molBaC2O4(草酸钡),0.0045molEu2O3,1molLu2O3,6molSiO2的原料,混合研磨均匀后,置于高纯刚玉坩埚,在氢气还原气氛条件下,放入高温马弗炉中焙烧,在1100℃焙烧个2小时,即得到化学式为(Ba0.999Eu0.001)9Lu2Si6O24的荧光粉。
实施例15
称取8.9991molSrCO3,0.00045molEu2O3,1molLu2O3,6molSiO2的原料,混合研磨均匀后,置于高纯刚玉坩埚,在氢气还原气氛条件下,放入高温马弗炉中焙烧,在1200℃焙烧2个小时,即得到化学式为(Sr0.9999Eu0.0001)9Lu2Si6O24的绿色荧光粉。
实施例16
称取8.91molSrCO3,0.045molEu2O3,1molLu2O3,6molSiO2的原料,混合研磨均匀后,置于高纯刚玉坩埚,在氢气还原气氛条件下,放入高温马弗炉中焙烧,在1200℃焙烧2个小时,即得到化学式为(Sr0.99Eu0.01)9Lu2Si6O24的绿色荧光粉。
实施例17
称取6.3molSrCO3,1.35molEu2O3,1molLu2O3,6molSiO2的原料,混合研磨均匀后,置于高纯刚玉坩埚,在氢气还原气氛条件下,放入高温马弗炉中焙烧,在1200℃焙烧2个小时,即得到化学式为(Sr0.7Eu0.3)9Lu2Si6O24的绿色荧光粉。
实施例18
称取4.5molBaCO3,4.41molSrCO3,0.045molEu2O3,1molLu2O3,6molSiO2的原料,混合研磨均匀后,置于高纯刚玉坩埚,在氢气还原气氛条件下,放入高温马弗炉中焙烧,在1200℃焙烧2个小时,即得到化学式为(Ba0.5Sr0.49Eu0.01)9Lu2Si6O24的绿色荧光粉。
实施例19
称取1.8molBaCO3,4.5molSrCO3,1.35molEu2O3,1molLu2O3,6molSiO2的原料,混合研磨均匀后,置于高纯刚玉坩埚,在氢气还原气氛条件下,放入高温马弗炉中焙烧,在1400℃焙烧4个小时,即得到化学式为(Ba0.2Sr0.5Eu0.3)9Lu2Si6O24的绿色荧光粉。
实施例20
称取3.5991molBaCO3,5.4molSrCO3,0.00045molEu2O3,1molLu2O3,6molSiO2的原料,混合研磨均匀后,置于高纯刚玉坩埚,在一氧化碳还原气氛条件下,放入高温马弗炉中焙烧,在1300℃焙烧3个小时,即得到化学式为(Ba0.3999Sr0.6Eu0.0001)9Lu2Si6O24的绿色荧光粉。
实施例21
称取3.6molBaCO3,3.6molSrCO3,0.9molEu2O3,1molLu2O3,6molSiO2的原料,混合研磨均匀后,置于高纯刚玉坩埚,在一氧化碳还原气氛条件下,放入高温马弗炉中焙烧,在1400℃焙烧2个小时,即得到化学式为(Ba0.4Sr0.4Eu0.2)9Lu2Si6O24的绿色荧光粉。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。因此,本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种绿色荧光粉,其特征在于:所述绿色荧光粉的化学式为:(Ba1-x-ySrxEuy)9Lu2Si6O24,其中,0≤x≤0.9999,0.0001≤y≤0.3,0.0001≤x+y≤1,x、y为摩尔分数。
2.根据权利要求1所述的绿色荧光粉,其特征在于:所述绿色荧光粉的晶体结构为菱形,空间点群为R3。
3.根据权利要求1所述的绿色荧光粉,其特征在于:所述绿色荧光粉在紫外或者蓝光激发下发射绿光。
4.根据权利要求3所述的绿色荧光粉,其特征在于:所述绿色荧光粉在250-450nm的紫外或蓝光激发下,发射出峰值为505nm、半高宽为57nm的绿光。
5.一种如权利要求1-4中任一项所述的绿色荧光粉的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:
(1)按照所述的绿色荧光粉组成式的化学计量比称取适量的含有Ba离子、Sr离子、Eu离子、Si离子和Lu离子的化合物;
(2)将上述原料混合研磨均匀;
(3)在还原气氛条件下,将混合均匀的所述原料进行固相反应后获得烧结体,将所述烧结体研磨过筛后得到所述绿色荧光粉。
6.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于:所述化合物为氧化物、氟化物、氯化物、碳酸盐、硼酸盐、草酸盐或醋酸盐。
7.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于:所述固相反应的条件包括:反应温度为1100-1400℃,反应时间为2-4h。
8.根据权利要求5所述的制备方法,其特征在于:所述还原气氛为一氧化碳或氢气。
9.一种如权利要求1-4中任一项所述的绿色荧光粉在白光LED中的应用。
10.一种如权利要求1-4中任一项所述的绿色荧光粉在场发射显示屏中的应用。
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