CN105542769A - 一种白光led用绿色荧光粉及其制备方法 - Google Patents

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刘杰
张志明
吴占超
王方方
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Abstract

本发明涉及LED及稀土掺杂发光领域,尤其涉及一种白光LED用绿色荧光粉及其制备方法。该荧光粉以硼磷酸盐为基质,其化学分子式为Ba3(1-x)B(PO4)3:3xEu2+。其中,x为稀土离子Eu2+掺杂取代Ba2+晶体格位的摩尔掺杂量。其取值范围:0.01≤x≤0.05。该荧光粉采用传统的高温固相法合成,合成方法相对简单且易于操作,重复性好,合成的荧光粉具有良好的化学及热稳定性。本发明公开的荧光粉可被300-400nm的紫外光有效激发,与近紫外LED芯片相吻合,因此,可作为一种白光LED用绿色荧光粉。

Description

一种白光LED用绿色荧光粉及其制备方法
技术领域
本发明涉及LED及稀土掺杂发光领域,尤其涉及一种白光LED用绿色荧光粉及其制备方法。
背景技术
近年来,发光二极管(LED)产业发展迅猛,白光LED作为一种新型固态照明技术在照明领域受到人们的日益重视。白光LED照明光源将逐渐取代传统的白炽灯、荧光灯等照明光源,成为21世纪新一代照明光源,在照明和显示领域有着巨大的应用前景。
目前实现白光的途径多是由蓝光LED芯片激发黄色荧光粉(YAG),蓝、白光混合实现白光。但是,这种组合形式由于绿光和红光成分的缺失,不可避免的存在色彩还原性差,显色指数低等问题。而绿色荧光粉的制造,辅以红色荧光粉可有效调节光色参数,提升白光LED发光器件中的绿光成分,从而提高显色指数。因此开发适合紫外激发的绿光荧光粉成为新一代白光LED照明研究的重要部分,具有较广阔的市场应用前景。
绿色荧光粉种类繁多,目前以氮氧化物和硅酸盐基质荧光粉为主。氮氧化物荧光粉诸如:SrSi2O2N2:Eu2+和Si6-xAlxOyN8-y:Eu2+类绿色荧光粉由于其合成条件复杂苛刻,荧光粉发展及实际应用受到限制。Sr2SiO4:Eu2+类的硅酸盐绿粉虽然合成方法简单易于产业化,但是该类荧光粉具有稳定性差、光衰大等缺点,致使其发展较为缓慢。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种发光效率高、稳定性好、合成简单、环境友好的白光LED用绿色荧光粉及其制备方法。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:一种白光LED用绿色荧光粉,该荧光粉的化学式为Ba3(1-x)B(PO4)3:3xEu2+,式中,x为二价稀土离子Eu2+取代Ba2+晶体格位的摩尔掺杂量,其取值范围:0.01≤x≤0.05。
如上所述的白光LED用绿色荧光粉的制备方法,采用高温固相法,包括以下步骤:
(1)以含有钡离子Ba2+的化合物、适当的含有磷的盐类、适当的含有硼的化合物、含有稀土铕离子Eu3+的化合物为原料,按分子式Ba3(1-x)B(PO4)3:3xEu2+中对应元素的化学计量比进行配料,其中0.01≤x≤0.05;计算并分别称取各原料。
(2)将步骤(1)称取的原料置于玛瑙研钵中充分研磨,将原料研磨、混合均匀并转移至刚玉坩埚中。
(3)将步骤(2)得到的混合物置于马弗炉中,在由活性碳粉燃烧产生的CO还原气氛1000℃下灼烧5个小时,得到所需要的二价铕离子Eu2+掺杂的硼磷酸盐LED荧光粉。
本发明化学合成法的技术方案中,含有钡离子Ba2+的化合物为碳酸钡;含有铕离子Eu3+的化合物为三氧化二铕;含有磷的盐类为磷酸二氢铵;含有硼的化合物为三氧化二硼等。
本发明的铕离子激活的硼磷酸盐绿色荧光粉具有以下优点:
(1)具有宽带的吸收,覆盖紫外、近紫外和紫光区域,可被近紫外芯片有效激发;
(2)化学性质稳定,制造方法简单,易于操作,原料价廉易得等;
(3)本发明制备的荧光粉环境友好,无废水废气排放,适合连续化生产。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是按本发明实施例1技术方案制备的荧光粉的X射线粉末衍射图谱;
图2是按本发明实施例2技术方案制备的荧光粉激发光谱图;
图3是按本发明实施例2技术方案制备的荧光粉发射光谱图(λex=278nm);
图4是按本发明实施例2技术方案制备的荧光粉发射光谱图(λex=318nm);
图5是按本发明实施例2技术方案制备的荧光粉发射光谱图(λex=360nm);
图6是按本发明制备的不同Eu2+掺杂浓度材料样品(λex=318nm)发光的色度坐标图;
具体实施方式
现在结合具体实施例对本发明作进一步说明,以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
实施例1:
制备Ba2.97B(PO4)3:0.03Eu2+
根据化学式Ba2.97B(PO4)3:0.03Eu2+中各元素的化学计量比,分别称取摩尔比为BaCO3:NH4H2PO4:Eu2O3:B2O3=2.97:3:1:0.03的样品。在玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀,转移至刚玉坩埚中,将得到的混合物置于马弗炉中,在由活性碳粉燃烧产生的CO还原气氛中在1000℃灼烧5个小时,得到所需要的二价铕离子掺杂的硼磷酸盐LED荧光粉。
该荧光粉的X射线粉末衍射图谱如图1所示。
实施例2:
制备Ba2.94B(PO4)3:0.06Eu2+
根据化学式Ba2.94B(PO4)3:0.06Eu2+中各元素的化学计量比,分别称取摩尔比为BaCO3:NH4H2PO4:Eu2O3:B2O3=2.94:3:1:0.06的样品。在玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀,转移至刚玉坩埚中,将得到的混合物置于马弗炉中,在由活性碳粉燃烧产生的CO还原气氛中在1000℃灼烧5个小时,得到所需要的二价铕离子掺杂的硼磷酸盐LED荧光粉。
该荧光粉的荧光光谱图如图2至图5所示。从图2中可以看出其激发光谱(λem=510nm)为225-450nm宽带激发,与近紫外芯片相匹配。从图3中可以看出其发射光谱为380-700nm的宽带发射,发射光谱的最大峰值分别位于440和510nm,荧光粉的发光颜色为绿光。荧光粉Ba2.94B(PO4)3:0.06Eu2+ex=360nm)色坐标为(0.228,0.421)。
实施例3:
制备Ba2.91B(PO4)3:0.09Eu2+
根据化学式Ba2.91B(PO4)3:0.09Eu2+中各元素的化学计量比,分别称取摩尔比为BaCO3:NH4H2PO4:Eu2O3:B2O3=2.91:3:1:0.09的样品。在玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀,转移至刚玉坩埚中,将得到的混合物置于马弗炉中,在由活性碳粉燃烧产生的CO还原气氛中在1000℃灼烧5个小时,得到所需要的二价铕离子掺杂的硼磷酸盐LED荧光粉。
实施例4:
制备Ba2.88B(PO4)3:0.12Eu2+
根据化学式Ba2.91B(PO4)3:0.09Eu2+中各元素的化学计量比,分别称取摩尔比为BaCO3:NH4H2PO4:Eu2O3:B2O3=2.88:3:1:0.12的样品。在玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀,转移至刚玉坩埚中,将得到的混合物置于马弗炉中,在由活性碳粉燃烧产生的CO还原气氛中在1000℃灼烧5个小时,得到所需要的二价铕离子掺杂的硼磷酸盐LED荧光粉。
实施例5:
制备Ba2.85B(PO4)3:0.15Eu2+
根据化学式Ba2.91B(PO4)3:0.09Eu2+中各元素的化学计量比,分别称取摩尔比为BaCO3:NH4H2PO4:Eu2O3:B2O3=2.85:3:1:0.15的样品。在玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀,转移至刚玉坩埚中,将得到的混合物置于马弗炉中,在由活性碳粉燃烧产生的CO还原气氛中在1000℃灼烧5个小时,得到所需要的二价铕离子掺杂的硼磷酸盐LED荧光粉。

Claims (6)

1.一种白光LED用绿色荧光粉,其特征在于:化学式为Ba3(1-x)B(PO4)3:3xEu2+,式中,x为稀土离子Eu2+掺杂取代Ba2+晶体格位的摩尔掺杂量,其取值范围:0.01≤x≤0.05。
2.一种如权利要求1所述的白光LED用绿色荧光粉的制备方法,其特征在于采用高温固相法,包括以下步骤:
(1)以含有钡离子Ba2+的化合物、适当的含有磷的盐类、适当的含有硼的化合物、含有稀土铕离子Eu3+的化合物为原料,按分子式Ba3(1-x)B(PO4)3:3xEu2+中对应元素的化学计量比进行配料,其中0.01≤x≤0.05;计算并分别称取各原料。
(2)将步骤(1)称取的原料置于玛瑙研钵中充分研磨,将原料研磨并混合均匀后转移至刚玉坩埚中。
(3)将步骤(2)得到的混合物置于马弗炉,在CO还原气氛中1000℃下灼烧5个小时,得到所需要的Eu2+掺杂的硼磷酸盐基质LED用荧光粉。
3.根据权利要求2所述的白光LED用绿色荧光粉的制备方法,其特征在于:所述的含有钡离子Ba2+的化合物为碳酸钡。
4.根据权利要求2所述的白光LED用绿色荧光粉的制备方法,其特征在于:所述的含有铕离子Eu3+的化合物为氧化铕。
5.根据权利要求2所述的白光LED用绿色荧光粉的制备方法,其特征在于:所述的含有磷的盐类为磷酸二氢铵。
6.根据权利要求2所述的白光LED用绿色荧光粉的制备方法,其特征在于:所述的含有硼的化合物为三氧化二硼或硼酸。
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