CN106047346A - 一种用于ac‑led的红色荧光材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于AC‑LED的红色荧光材料，其组成由以下通式表示：Gd2O3：x Eu3+，yBa2+，zTi4+，其中，x＝2～10mol％，y＝4～6mol％，z＝2～4％mol％。本发明采用Gd2O3为发光基质，通过掺杂Eu3+获得红光发射，仿造长余晖发光材料的原理，利用二价Ba2+和四价Ti4+离子共掺杂在体系中引入缺陷，从而延长Eu3+的能级寿命，弥补黑暗周期，解决AC‑LED的频闪问题，整个制备过程对环境友好无危害。
Description
技术领域
本发明涉及一种LED荧光材料及其制备方法，具体涉及一种用于AC-LED的红色荧光材料及其制备方法。
背景技术
随着世界各国加大对节能减排、低碳经济、战略新兴产业的重视，白炽灯将逐步被淘汰，LED以其节能、高效等特点被称为第四代绿色照明，目前已经广泛应用众多领域。
现有的LED光源是低电压、大电流工作的半导体器件，主要采用直流驱动，由于日常使用的电源是高压交流电，所以LED作为照明等用途时，必须附带交流(AC)-直流(DC)转换装置将交流电转换成直流电。这种驱动模式系统复杂而且能耗较高，约损耗20％的电能。此外，AC-DC转换装置相比LED光源更容易损坏，缩短了LED灯的使用寿命。如果采用交流电驱动LED光源发光，由于省去交流-直流转换器，系统应用方案大大简化，效率和寿命也会有所提高。
但目前用于交流LED的荧光粉仍沿用传统的荧光粉，LED荧光粉中缺少红光成分，且交流LED运行时会产生黑暗周期(光谷)，从而导致交流LED存在显色性低以及频闪等问题，其应用主要局限在低照度的照明和显示，以及玩具、体育用品等日常消费品，限制了其实际应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种发光强度高，荧光寿命超过10ms，能弥补交流驱动LED的黑暗周期，有效解决频闪效应的用于AC-LED的红色荧光材料及其制备方法。
为解决以上技术问题，本发明采取的一种技术方案是：
一种用于AC-LED的红色荧光材料，其组成由以下通式表示：Gd2O3：xEu3+，yBa2+，zTi4+，其中，x＝2～10mol％，y＝4～6mol％，z＝2～4％mol％。
本发明采取的又一技术方案是：一种上述的用于AC-LED的红色荧光材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，分别量取Gd(NO3)3和Eu(NO3)3溶液溶于10～20ml蒸馏水中，然后继续向溶液中加入BaCl2·H2O，再向其中滴加钛酸四丁酯，得到白色悬浊液A，其中Gd3+：Eu3+：Ba2+：Ti4 +的摩尔比为(1-x-y-z)：x：y：z；
步骤2，向悬浊液A中加入2～4M的NaOH水溶液，调节悬浊液的pH至10～14，得到白色悬浊液B；
步骤3，将悬浊液B转移至反应釜中，将反应釜放入烘箱中在160～180℃温度下水热处理12～20h；
步骤4，反应完全后离心沉降，并将得到的白色沉淀物用蒸馏水和无水乙醇分别洗涤2～3次，至滤液的pH值为中性，在75～80℃条件下干燥6～10h，最后将得到的白色粉末在600～800℃热处理2h，即可得到红色荧光材料。
优选地，步骤3中反应釜体积填充度为70％～80％。
由于以上技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有如下优点：
1、本发明红色荧光材料的制备不需要添加表面活性剂，整个反应在水溶液中进行，没有使用任何有机溶剂，经济环保，便于工业化生产；
2、本发明方法得到的红色荧光材料结晶性好，粒度小而颗粒尺寸分布均匀，发光强度高，荧光寿命超过10ms；
3、本发明所公开的红色荧光材料在电压下降时，可以将储存的光能释放出来，弥补黑暗周期的发光空白，从而有效缓解交流驱动LED的频闪效应。
附图说明
图1为本发明实施例1所制备的红色荧光材料的X射线衍射谱图；
图2为本发明实施例1所制备的红色荧光材料的扫描电镜图；
图3为本发明实施例1所制备的红色荧光材料的激发光谱和发射光谱图；
图4为本发明实施例1所制备的红色荧光材料的荧光寿命图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做进一步详细说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明的基本原理、主要特征和优点，而本发明不受以下实施例的范围限制。实施例中采用的实施条件可以根据具体要求做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。
实施例1
本发明一种用于AC-LED的红色荧光材料，其组成由以下通式表示：Gd2O3：x Eu3+，yBa2+，zTi4+，其中，x＝2～10mol％，y＝4～6mol％，z＝2～4％mol％。，具体制备方法如下：
步骤1，分别量取浓度为0.4mol/L的Gd(NO3)3溶液22.25ml和浓度为0.2mol/L的Eu(NO3)3溶液2.5ml溶于15ml蒸馏水中，然后继续向溶液中加入0.098g的BaCl2·H2O，搅拌均匀，得到混合溶液，再移取0.068ml钛酸四丁酯，滴加到上述混合溶液中，得到白色悬浊液A；
步骤2，向悬浊液A中加入2～4M的NaOH水溶液，调节悬浊液的pH至10～14，得到白色悬浊液B；
步骤3，将悬浊液B转移至反应釜中，反应釜体积填充度为80％，将反应釜放入烘箱中在180℃温度下水热处理20h；
步骤4，反应完全后离心沉降，并将得到的白色沉淀物用蒸馏水和无水乙醇分别洗涤3次，至滤液的pH值为中性，在75℃条件下干燥6h，最后将得到的白色粉末在700℃热处理2h，即可得到红色荧光材料。
如附图1所示本发明红色荧光材料具有良好的结晶性，其衍射锋的晶面间距d值和相对强度与Gd2O3的标准卡片(43-1014)所列的d值和相对强度一致，属于立方晶系；如附图2所示本发明红色荧光材料具有棒状形貌，直径为30nm，长度为100nm；如附图3所示，当监测波长为611nm时，本发明红色荧光材料的激发光谱主峰位于253nm处的强谱带，属于Gd3+离子的8S7/2→6IJ跃迁，在253nm的紫外光激发下，本发明红色荧光材料发射出主峰位于611nm的明亮红光，它对应Eu3+离子的5D0→7F2跃迁，说明借助于Gd3+离子的敏化，Gd3+离子吸收能量后将能量转移给Eu3+，得到了强的Eu3+离子红色下转换发光。
本发明制备工艺简单，经济环保，制备的红色荧光材料发光强度高，荧光寿命超过10ms，能弥补交流驱动LED的黑暗周期，有效解决交流驱动LED的频闪效应。
以上对本发明做了详尽的描述，实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，其目的在于让熟悉此领域技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种用于AC-LED的红色荧光材料，其特征在于：其组成由以下通式表示：Gd2O3∶xEu3+，yBa2+，zTi4+，其中，x＝2～10mol％，y＝4～6mol％，z＝2～4％mol％。
2.一种权利要求1所述的用于AC-LED的红色荧光材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1，分别量取Gd(NO3)3和Eu(NO3)3溶液溶于10～20ml蒸馏水中，然后继续向溶液中加入BaCl2·H2O，再向其中滴加钛酸四丁酯，得到白色悬浊液A，其中Gd3+∶Eu3+∶Ba2+∶Ti4+的摩尔比为(1-x-y-z)∶x∶y∶z；
步骤2，向悬浊液A中加入2～4M的NaOH水溶液，调节悬浊液的pH至10～14，得到白色悬浊液B；
步骤3，将悬浊液B转移至反应釜中，将反应釜放入烘箱中在160～180℃温度下水热处理12～20h；
步骤4，反应完全后离心沉降，并将得到的白色沉淀物用蒸馏水和无水乙醇分别洗涤2～3次，至滤液的pH值为中性，在75～80℃条件下干燥6～10h，最后将得到的白色粉末在600～800℃热处理2h，即可得到红色荧光材料。
3.根据权利要求2所述的用于AC-LED的红色荧光材料的制备方法，其特征在于：所述步骤3中反应釜体积填充度为70％～80％。
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