CN105885834A - 一种白光led用磷酸盐蓝色荧光粉及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于稀土发光材料技术领域，涉及一种白光LED用磷酸盐蓝色荧光粉及其制备方法。所述的蓝色荧光粉其化学组成成分可由下述化学式表示：Sr3-x(PO4)2：xEu2+，0.001≤x≤0.1。本发明通过高温固相合成法合成所述磷酸盐蓝色荧光粉Sr3-x(PO4)2：xEu2+，在近紫外光的激发下，激发波长为300～410nm范围内具有强的吸收，在400～600nm范围内有较宽的发射峰，它适合350～410nm近紫外光的激发，与近紫外半导体芯片的发射波长非常吻合；本发明制备的荧光粉发光效率高、强度高、化学性质稳定、显色性好，且制备方法简单、易于操作和工业化生产，可用于高显色性白光LED，在固体照明领域具有极好的应用前景。

Description

一种白光LED用磷酸盐蓝色荧光粉及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种白光LED用磷酸盐蓝色荧光粉及其制备方法，特别涉及一种在近紫外光激发下发射蓝色荧光的荧光粉，属于荧光材料技术领域。
背景技术
白光发光二极管(LED)被称为第四代照明光源，作为新一代的固体光源，除了克服传统的白炽灯和荧光灯存在的能耗高、易碎、污染等缺点外，还具有体积小、环保、反应速度快、寿命长、可平面封装、发光强度高、高效、节能、耐振动、低电压驱动、以及不会造成环境污染等有优点。因此，白光LED被广泛应用到各种照明设施和显示面板，例如室内外用灯、汽车用显示灯；各种仪器仪表或显示面板，例如交通信号灯、户外用的超大屏幕、显示屏和广告版等。
目前，获得白光LED的形式主要有两种：一种是蓝光LED芯片激发黄色荧光粉，二者发出的光混合形成白光，其中GaN基芯片所发射的蓝光激发YAG：Ce3+荧光粉发展最为迅速。这种方法是目前应用最成熟的，但是缺点也很明显，主要原因是由于蓝色芯片和黄光复合形成的白光，缺少了红色的成分，导致其显色指数偏低(RA≈75)，高色温(CCT≈7756K)。为了克服以上缺点，另一种方法是利用近紫外光激发红、绿、蓝三基色荧光粉得到白光，近紫外光激发的荧光粉比较少，因此研究近紫外光激发的蓝色荧光粉是最主要的。通常用蓝色荧光粉是BaMgAl10O17：Eu2+(BAM)，但是BAM在350～410nm波长范围内没有很强的吸收，不能很好地与LED芯片相匹配，因此有必要开发一种新型的蓝色荧光粉来代替目前商用的BAM荧光粉，新型的蓝色荧光粉应在350～410nm波长范围内有很强的吸收，激发后发射较强的蓝光.Eu2+激活的磷酸盐体系作为一种潜在的LED用蓝色荧光粉，具有稳定性能好，合成温度低、时间短等优点。目前研究发光强度高、发光稳定性强的蓝色荧光粉成为当前的研究重点。
发明内容
本发明所要解决的技术的问题是，提供一种适于近紫外白光LED用的高强度、化学性质稳定的新型蓝色荧光材料。该蓝色荧光粉在近紫外光的激发下，在350～410nm范围内具有强的吸收，在400～600nm范围内有较宽的发射峰，与近紫外半导体芯片的发射波长(350～430nm)非常吻合。
具体方案如下：
本发明提供一种白光LED用磷酸盐蓝色荧光粉，其特征在于：其组成成分由下述化学式表示：Sr3-x(PO4)2：xEu2+，x取值范围为0.001～0.1，包括以下步骤：
①根据化学通式Sr3-x(PO4)2：xEu2+分别计算，称取反应试剂含锶的化合物、磷的化合物和氧化铕；再称取以上样品总质量的0.1wt％～0.2wt％的助溶剂；
②将称好的试剂放入研钵，研磨并混合均匀后，把混合物放入坩埚中在还原气氛下进行第一次煅烧，煅烧温度为1000～1200℃，煅烧时间为2～6小时；
③自然冷却后，经过后处理得到磷酸盐蓝色荧光粉。
所述的一种白光LED用磷酸盐蓝色荧光粉的制备方法，其特征在于：步骤①中含有锶的化合物为碳酸锶、氧化锶的一种或多种；含有磷的化合物磷酸二氢铵、磷酸氢铵、磷酸铵中的一种或多种；助溶剂为H2BO3、NH4HF2、Li2CO3的一种或多种。
所述的一种白光LED用磷酸盐蓝色荧光粉的制备方法，其特征在于：步骤②中煅烧温度升高的速率为10℃/min。
所述的一种白光LED用磷酸盐蓝色荧光粉的制备方法，其特征在于：步骤③中还原气氛为H2/N2混合气体，其中H2体积含量为5％，N2体积含量为95％。
所述的一种白光LED用磷酸盐蓝色荧光粉的制备方法，其特征在于：在所述的步骤③的后处理过程包括分离过滤、烘干、煅烧、破碎、粒度分级及过筛的至少三个工序。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明的技术方案优点在于：
1、本发明技术方案提供的磷酸盐基质材料，很容易实现三价稀土离子的还原，而且二价稀土离子在该基质中可以稳定存在，不易潮解。
2、本发明技术方案中的磷酸盐荧光粉能有效吸收350～410nm范围内的激发波长，在400～600nm范围内有较宽的发射峰，它适合350～430nm近紫外光的激发，与近紫外半导体芯片的发射波长非常吻合。
3、本发明制的荧光粉具有良好的发光强度、稳定性、显色性和粒度，可以在较高的驱动电流下保持稳定性，有利于实现制备高功率的LED。
4、与商用的蓝色荧光粉相比，本发明基质材料的制备过程简单，产物易得，无废水废气排放，环境良好，适合连续化生产。
附图说明
图1本发明制备的Sr2.93(PO4)2：0.07Eu2+在监测波长为438nm得到的激发光谱图；
图2本发明制备的Sr2.93(PO4)2：0.07Eu2+在激发波长为359nm得到的发射光谱图。
具体实施方式
下面将参照附图说明本发明的具体实施方案。对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是：在不背离本发明的实质和范围的情况下，可以从中进行各种改进和变化。因而，本发明涵盖处于所附权利要求及其等同物的范围之内的本发明的改进和变化。
实施实例1：Sr2.99(PO4)2：0.01Eu2+的制备
首先，按化学式Sr2.99(PO4)2：0.01Eu2+的化学计量比称取反应原料Sr2CO3(A.R.)、NH4H2(PO4)(A.R.)、Eu2O3(A.R.)、H2BO3将称好的原料放入研钵，充分研磨并混合均匀。
将混合均匀的样品置于坩埚中，然后将坩埚放入氢气、氮气混合气体气氛的高温炉中，以100℃/h的速率升温至1000℃保温6小时进行煅烧，自然冷却到室温；然后将烧结后得到的产物放入去离子水中加热洗去助溶剂，重复洗涤3～5次；然后研磨过筛，把产物放入烘箱内80～100℃干燥2小时得到磷酸盐蓝色荧光粉。
实施实例2：Sr2.97(PO4)2：0.03Eu2+的制备
首先，按化学式Sr2.97(PO4)2：0.03Eu2+的化学计量比称取反应原料SrO(A.R.)、NH4H2(PO4)(A.R.)、Eu2O3(A.R.)、Li2CO3将称好的原料放入研钵，充分研磨并混合均匀。
将混合均匀的样品置于坩埚中，然后将坩埚放入氢气、氮气混合气体气氛的高温炉中，以100℃/h的速率升温至1200℃保温4小时进行煅烧，自然冷却到室温；然后将烧结后得到的产物放入去离子水中加热洗去助溶剂，重复洗涤3～5次；然后研磨过筛，把产物放入烘箱内80～100℃干燥2小时得到磷酸盐蓝色荧光粉。
实施实例3：Sr2.95(PO4)2：0.05Eu2+的制备
首先，按化学式Sr2.95(PO4)2：0.05Eu2+的化学计量比称取反应原料SrO(A.R.)、(NH4)3(PO4)(A.R.)、Eu2O3(A.R.)、NH4HF2将称好的原料放入研钵，充分研磨并混合均匀。
将混合均匀的样品置于坩埚中，然后将坩埚放入氢气、氮气混合气体气氛的高温炉中，以100℃/h的速率升温至1100℃保温6小时进行煅烧，自然冷却到室温；然后将烧结后得到的产物放入去离子水中加热洗去助溶剂，重复洗涤3～5次；然后研磨过筛，把产物放入烘箱内80～100℃干燥2小时得到磷酸盐蓝色荧光粉。
实施实例4：Sr2.93(PO4)2：0.07Eu2+的制备
首先，按化学式Sr2.93(PO4)2：0.07Eu2+的化学计量比称取反应原料Sr2CO3(A.R.)、NH4H2(PO4)(A.R.)、Eu2O3(A.R.)、H2BO3将称好的原料放入研钵，充分研磨并混合均匀。
将混合均匀的样品置于坩埚中，然后将坩埚放入氢气、氮气混合气体气氛的高温炉中，以100℃/h的速率升温至1100℃保温4小时进行煅烧，自然冷却到室温；然后将烧结后得到的产物放入去离子水中加热洗去助溶剂，重复洗涤3～5次；然后研磨过筛，把产物放入烘箱内80～100℃干燥2小时得到磷酸盐蓝色荧光粉。如图1所示为本发明制备的Sr2.93(PO4)2：0.07Eu2+在监测波长为438nm得到的激发光谱图；图2所示为本发明制备的Sr2.93(PO4)2：0.07Eu2+在激发波长为359nm得到的发射光谱图。
实施实例5：Sr2.90(PO4)2：0.1Eu2+的制备
首先，按化学式Sr2.90(PO4)2：0.1Eu2+的化学计量比称取反应原料Sr2CO3(A.R.)、NH4H2(PO4)(A.R.)、Eu2O3(A.R.)、Li2CO3、NH4HF2将称好的原料放入研钵，充分研磨并混合均匀。
将混合均匀的样品置于坩埚中，然后将坩埚放入氢气、氮气混合气体气氛的高温炉中，以100℃/h的速率升温至1200℃保温2小时进行煅烧，自然冷却到室温；然后将烧结后得到的产物放入去离子水中加热洗去助溶剂，重复洗涤3～5次；然后研磨过筛，把产物放入烘箱内80～100℃干燥2小时得到磷酸盐蓝色荧光粉。

Claims (6)

1.一种白光LED用磷酸盐蓝色荧光粉，其特征在于：其组成成分由下述化学式表示：Sr3-x(PO4)2：xEu2+，x取值范围为0.001～0.1。
2.根据权利要求1所述的一种白光LED用磷酸盐蓝色荧光粉的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
①根据化学通式Sr3-x(PO4)2：xEu2+分别计算，称取反应试剂含锶的化合物、磷的化合物和氧化铕；再称取以上样品总质量的0.1wt％～0.2wt％的助溶剂；
②将称好的试剂放入研钵，研磨并混合均匀后，把混合物放入坩埚中在还原气氛下进行第一次煅烧，煅烧温度为1000～1200℃，煅烧时间为2～6小时；
③自然冷却后，经过后处理得到磷酸盐蓝色荧光粉。
3.根据权利要求2所述的一种白光LED用磷酸盐蓝色荧光粉的制备方法，其特征在于：步骤①中含有锶的化合物为碳酸锶、氧化锶的一种或多种；含有磷的化合物磷酸二氢铵、磷酸氢铵、磷酸铵中的一种或多种；助溶剂为H2BO3、NH4HF2、Li2CO3的一种或多种。
4.根据权利要求2所述的一种白光LED用磷酸盐蓝色荧光粉的制备方法，其特征在于：步骤②中煅烧温度升高的速率为10℃/min。
5.根据权利要求2所述的一种白光LED用磷酸盐蓝色荧光粉的制备方法，其特征在于：步骤③中还原气氛为H2/N2混合气体，其中H2体积含量为5％，N2体积含量为95％。
6.根据权利要求2所述的一种白光LED用磷酸盐蓝色荧光粉的制备方法，其特征在于：在所述的步骤③的后处理过程包括分离过滤、烘干、煅烧、破碎、粒度分级及过筛的至少三个工序。
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