CN106518037A - 一种全光谱发射的硅酸盐荧光陶瓷及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种全光谱发射的硅酸盐荧光陶瓷，具有式(Ⅰ)所示化学式：Ca3‑x‑y‑z‑mCexPryMnzNamSc2Si3O12(Ⅰ)；其中，0.001≤x≤0.2，0≤y≤0.1，0.03≤z≤0.4，0≤m≤0.3；所述硅酸盐荧光陶瓷具有石榴石晶体结构，属于立方晶系，空间群为Ia3d。本发明提供的硅酸盐荧光陶瓷，物理化学性质稳定，在蓝光的有效激发下其发射波长范围广，光谱覆盖蓝绿光、黄光、红光及深红光，用该单一荧光陶瓷就可以实现低色温高显色性白光LED的制作，克服了多色荧光粉混合导致的再吸收问题。可用于高功率蓝光LED或者LD泵浦的白光LED，满足高端显示和照明。

Description

一种全光谱发射的硅酸盐荧光陶瓷及其制备方法
技术领域
本发明涉及发光材料技术领域，尤其涉及一种全光谱发射的硅酸盐荧光陶瓷及其制备方法。
背景技术
白光LED由于具有节能环保、寿命长、体积小、响应时间短等优点，而被认为是有望取代传统照明的第四代照明光源。目前合成白光LED主要有两种方案，一种是完全使用红、绿、蓝三基色LED，通过混色原理合成白光；另一种是用一种或者多种荧光粉将蓝光或者紫外光LED发射出的光转换为白光。前一种方案由于其控制电路复杂、制造成本高而只应用于大屏幕显示领域。目前商用化的白光LED主要采取后一种通过荧光粉转换的方案。这种方案合成的白光LED具有成本低、效率高的优点。但是这种方案也存在一系列的问题。如果采用蓝光LED+黄色荧光粉的方案，由于光谱中缺乏红光成分，合成的白光显色指数低(Ra<80)，色温高(＞5000K)。为了获得高显色性，低色温的暖白光LED，人们提出通过绿色、黄色、红色荧光粉混合的方法制作白光LED，但这种荧光粉混合的方法存在着不同荧光粉之间的再吸收问题，其整体的发光效率较低。如果采用紫外芯片+红绿蓝三基色荧光粉的合成方案具有以下不足之处，一是目前紫外LED的效率还较低，二是三种荧光粉在芯片上均匀有效涂覆很难控制，而且仍然存在荧光粉之间的再吸收问题。因此，全光谱发射的单一白光荧光粉成为一种新的研究趋势。众所周知，LED芯片在持续点亮下，温度会升高到150℃及以上，此时LED芯片和荧光粉都会发生温度猝灭现象，导致光源及荧光粉的效率下降并出现色彩漂移。此外，荧光粉对光的散射和重吸收会降低光源的出光效率，荧光粉混合的不均匀和涂覆厚度的不一致都会导致光源发光颜色的不均匀。这些都限制了荧光粉转换的白光LED应用于高功率高亮度的投影显示、汽车前灯等高端照明领域。
为了解决上述问题，国内外提出了三种主要的替代方案：远程荧光粉技术，荧光陶瓷和荧光玻璃陶瓷。其中，荧光陶瓷具备诸多优点，是最有前景的一种方案，其可以通过控制荧光陶瓷中激活离子浓度、荧光体的厚度精确控制荧光陶瓷对光的透过率和吸收率，在不损失出光功率的前提下，大幅度调节转换光与激发光的比例，获得高功率高质量的白光LED或者全转换单色光LED。同时，可以利用荧光陶瓷自身的均匀性，获得高质量的白光。荧光陶瓷不仅具备优异的机械和力学性能，更具有良好的导热性，可以避免由于持续点亮下温度升高造成的发光效率下降和色彩漂移等问题，从而提高白光LED器件的稳定性。因此，荧光陶瓷可以适用于制备大功率白光LED或者全转换单色光LED，有望广泛应用于高功率高亮度照明领域，如投影显示和汽车前灯等领域。
2007年，日本研究人员Shimomura等人报道了一种Ce3+激活的可被蓝光激发的具有石榴石结构的硅酸盐宽带绿色荧光粉Ca3Sc2Si3O12:Ce。这种硅酸盐荧光粉的内量子效率高，且具有良好的热稳定性。但是由于激活离子Ce3+取代Ca2+格位时存在电荷失配，Ce3+离子进入主晶格的浓度很低，导致荧光粉对激发光的吸收较弱，人们试图通过增加荧光粉厚度来增强吸收，但因为光在荧光粉的多次散射而导致器件的出光效率显著下降，这极大地限制了其在高功率白光LED方面的应用。另一方面，目前荧光陶瓷主要集中在具有石榴石结构的稀土铝酸盐，如Re3Al3O12(Re＝Lu，Y，Tb和Gd)，且都是单一激活离子的发光，其合成的白光LED由于缺乏红光成分而同样存在显色指数低和色温高等问题。因此，合成出一种全光谱发射的、发光效率高的荧光陶瓷显得尤其重要。
发明内容
鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种全光谱发射的硅酸盐荧光陶瓷及其制备方法，制备的硅酸盐荧光陶瓷具有全光谱发射的特性。
本发明提供的全光谱发射的硅酸盐荧光陶瓷，具有式(Ⅰ)所示化学式：
Ca3-x-y-z-mCexPryMnzNamSc2Si3O12 (Ⅰ)；
其中，0.001≤x≤0.2，0≤y≤0.1，0.03≤z≤0.4，0≤m≤0.3；
所述硅酸盐荧光陶瓷具有石榴石晶体结构，属于立方晶系，空间群为Ia3d。
所述硅酸盐荧光陶瓷在400～480nm的蓝光激发下，发射出波长范围为470～750nm的多峰宽带光谱，发射光谱既包含峰值为505nm的宽带蓝绿光，峰值为575nm的宽带黄光，也包含位于610nm窄带红光和峰值为680nm的宽带深红光，且可以通过改变各掺杂离子的浓度来调节发射光谱中的颜色比例，实现全光谱发射。可以用于封装白光LED，特别是用于高功率蓝光LED或者LD泵浦的白光LED。本发明的目的便是提供一种致密度高、热稳定性好、发光效率高的全光谱发射荧光陶瓷及其制备方法。
本发明所述硅酸盐荧光陶瓷的发光颜色可通过改变掺杂离子的浓度进行调节。进而调节合成的白光LED的参数(显色指数、色温、色坐标)。
本发明所述硅酸盐荧光陶瓷的致密度大于理论密度的97％。
本发明所述硅酸盐荧光陶瓷的厚度为0.1～2mm。陶瓷厚度不同对光源蓝光吸收不同，蓝光溢出不同，实际应用中可以通过调整荧光陶瓷的厚度来调节光源辐射进而调节白光LED的发光参数，包括显色指数、色温、色坐标。
本发明还提供了一种上述硅酸盐荧光陶瓷的制备方法，包括：
A)将钙氧化物或其相应的盐、铈氧化物或其相应的盐、镨氧化物或其相应的盐、钪氧化物或其相应的盐、钠氧化物或其相应的盐、锰氧化物或其相应的盐和硅氧化物或其相应的盐混合，得到混合粉体；
B)将所述混合粉体干压成型得到陶瓷坯体；
C)所述陶瓷坯体依次进行真空烧结、热压烧结和退火，得到硅酸盐荧光陶瓷。
本发明所述步骤A得到混合粉体的方法为球磨、溶胶凝胶法或均匀沉淀法。
所述真空烧结具体为：首先在900～1100℃下保温4～24h，然后升温到1350～1450℃进行固相反应，保温时间为4～10h，最后升至1500～1600℃，进行致密化烧结，保温时间为6～24h。
所述热压烧结的温度为1200～1400℃，保温时间为2～12h。
所述步骤A)、B)之间还包括：
将混合粉体先灼烧得到Ca3-x-y-z-mCexPryMnzNamSc2Si3O12纯相粉末晶体，然后球磨至颗粒小于0.5μm，再制备陶瓷坯体。
本发明的有益效果：
本发明提供的硅酸盐荧光陶瓷，物理化学性质稳定，在蓝光的有效激发下其发射波长范围广，光谱覆盖蓝绿光、黄光、红光及深红光，用该单一荧光陶瓷就可以实现低色温高显色性白光LED的制作，克服了多色荧光粉混合导致的再吸收问题。本发明涉及的硅酸盐荧光陶瓷既可以通过控制各激活离子的掺杂浓度来调节白光的性能，也可以通过控制荧光陶瓷对光的透过率和陶瓷的厚度来调节白光的性能，从而解决因基质晶格中有效Ce3+离子浓度低而对激发光吸收较弱的问题，同时也避免了因荧光粉颗粒间的散射而造成的能量损失，从而满足不同场合的要求。该荧光陶瓷的致密度高、热稳定性好、发光效率高，可以使用更大的激发光密度来激发陶瓷，获得高功率白光LED，特别是用于高功率蓝光LED或者LD泵浦的白光LED，满足高端显示和照明。
附图说明
图1为本发明实施例3中荧光陶瓷的XRD谱；
图2为本发明实施例3中荧光陶瓷的激发和发射光谱；
图3为本发明实施例6中荧光陶瓷的激发和发射光谱。
具体实施方式
本发明提供了一种全光谱发射的硅酸盐荧光陶瓷，具有式(Ⅰ)所示化学式：
Ca3-x-y-z-mCexPryMnzNamSc2Si3O12 (Ⅰ)；
其中，0.001≤x≤0.2，0≤y≤0.1，0.03≤z≤0.4，0≤m≤0.3；
所述硅酸盐荧光陶瓷具有石榴石晶体结构，属于立方晶系，空间群为Ia3d。
所述步骤按化学式Ca3-x-y-z-mCexPryMnzNamSc2Si3O12中各元素的化学计量比，将含有钙、铈、镨、锰、钪、硅的氧化物或其相应的盐类进行混合。
本发明上述盐，可以为碳酸盐。
在本发明具体实施例中，得到混合粉体的方法为进行球磨，所述球磨以乙醇为球磨介质。
但本发明对所述球磨和介质并无特殊限定，可以为本领域技术人员熟知的球磨方法，球磨介质也可为水或其它溶剂。在本发明的具体实施例中，使用二氧化锆球和二氧化锆球磨罐，在行星式球磨机上进行球磨。
本发明实施例粉体的制备方法是原材料直接球磨，但本发明混合粉体的制备方法不局限于上述制备方法，还可以通过本领域技术人员熟知的溶胶凝胶法、均匀沉淀等湿化学法合成。
本发明实施例陶瓷坯体的制备方法为干压成型，但本发明对所述干压成型的方法并无特殊限定，可以为本领域技术人员熟知的成型方法，在本发明实施例中，采用轴向单向加压的方式进行干压成型，还可采用轴向双向加压的方式进行干压成型。
该陶瓷荧光体还可采用两步烧结方法制备，即粉体先烧结得到Ca3-x-y-z- mCexPryMnzNamSc2Si3O12纯相粉末晶体，然后球磨至颗粒小于0.5μm时，再制备陶瓷坯体。
在本发明的某些具体实施例中，退火处理后，还包括抛光处理。本发明对所述抛光的方法并无特殊限定，可以为本领域技术人员熟知的抛光方法。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的全光谱发射的硅酸盐荧光陶瓷及其制备方法进行详细描述。
以下实施例用高纯CaCO3，MnCO3，Na2CO3，SiO2，以及CeO2(5N)，Sc2O3(5N)，Pr6O11(5N)作原料，制备本发明各实施例。
实施例1
Ca2.969Ce0.001Mn0.03Sc2Si3O12的制备
按化学计量比称取CaCO3：14.903克，Sc2O3：6.895克，SiO2：9.013克，CeO2：0.087克，MnCO3：0.1724克。采用二氧化锆球和球磨罐、以无水乙醇为介质对原料进行研磨混合，直至粉体的平均粒径小于0.5μm；将球磨后得到的浆料进行干燥、过筛；随后，将适量过筛后的粉体首先在轴向单向加压模具中干压成型，压力为20MPa，保压时间2min，然后采用冷等静压(压力220MPa，保压时间2min)压制成素坯。将素坯放入真空炉中进行烧结：首先，4℃/min升温至1000℃，保温5h，分解碳酸盐；然后，4℃/min升至1400℃保温5h，进行固相反应；最后升至1600℃，保温10h，排除气孔、进行致密化。将真空烧结后的样品放入热压烧结炉中进行热压烧结，烧结温度1200℃，保温时间为6h，获得高度致密的荧光陶瓷。将荧光陶瓷放入管式炉中，通入5％H2/95％N2，1400℃保温4h，进行退火处理。最后，对得到的荧光陶瓷进行表面抛光处理，即得到化学式为Ca2.969Ce0.001Mn0.03Sc2Si3O12的荧光陶瓷，其厚度为0.2mm，致密度为99％。
其晶体结构、激发光谱和发射光谱与实施例3相似。
实施例2
Ca2.85Ce0.05Mn0.1Sc2Si3O12的制备
按化学计量比称取CaCO3，Sc2O3，SiO2，CeO2和MnCO3，采用二氧化锆球和球磨罐、以无水乙醇为介质对原料进行研磨混合，直至粉体的平均粒径小于0.5μm；将球磨后得到的浆料进行干燥、过筛；随后，将适量过筛后的粉体首先在轴向单向加压模具中干压成型，压力为20MPa，保压时间2min，然后采用冷等静压(压力220MPa，保压时间2min)压制成素坯。将素坯放入真空炉中进行烧结：首先，4℃/min升温至1000℃，保温5h，分解碳酸盐；然后，4℃/min升至1390℃保温5h，进行固相反应；最后升至1600℃，保温10h，排除气孔、进行致密化。将真空烧结后的样品放入热压烧结炉中进行热压烧结，烧结温度1200℃，保温时间为6h，获得高度致密的荧光陶瓷。将荧光陶瓷放入管式炉中，通入5％H2/95％N2，1400℃保温4h，进行退火处理。最后，对得到的荧光陶瓷进行表面抛光处理，即得到化学式为Ca2.85Ce0.05Mn0.1Sc2Si3O12的荧光陶瓷，其厚度为0.2mm，致密度约为97％。
其晶体结构、激发光谱和发射光谱与实施例3相似。
实施例3
Ca2.77Ce0.03Mn0.2Sc2Si3O12的制备
按化学计量比称取CaCO3，Sc2O3，SiO2，CeO2和MnCO3，采用二氧化锆球和球磨罐、以无水乙醇为介质对原料进行研磨混合，直至粉体的平均粒径小于0.5μm；将球磨后得到的浆料进行干燥、过筛；随后，将适量过筛后的粉体首先在轴向单向加压模具中干压成型，压力为20MPa，保压时间2min，然后采用冷等静压(压力220MPa，保压时间2min)压制成素坯。将素坯放入真空炉中进行烧结：首先，4℃/min升温至1000℃，保温5h，分解碳酸盐；然后，4℃/min升至1380℃保温5h，进行固相反应；最后升至1600℃，保温10h，排除气孔、进行致密化。将真空烧结后的样品放入热压烧结炉中进行热压烧结，烧结温度1200℃，保温时间为6h，获得高度致密的荧光陶瓷。将荧光陶瓷放入管式炉中，通入5％H2/95％N2，1400℃保温4h，进行退火处理。最后，对得到的荧光陶瓷进行表面抛光处理，即得到化学式为Ca2.77Ce0.03Mn0.2Sc2Si3O12的荧光陶瓷，其厚度为0.2mm，致密度为98％。
采用XRD对制备的荧光陶瓷进行结构检测，结果见图1，图1是本实施例制备的样品的XRD图谱。由图1可知，该荧光陶瓷除了主相外，无任何其他杂相，且主晶格属于立方晶系，空间群为Ia3d。
对制备的荧光陶瓷进行光谱分析，结果见图2，图2是本实施例制备的荧光陶瓷的激发光谱和发射光谱。从图2可知，该荧光陶瓷在400～480nm的蓝光激发下，发射出波长范围在470～770nm的多峰宽带光谱，包含峰值为505nm的宽带蓝绿光，峰值为575nm的宽带黄光和峰值为680nm的宽带深红光。
实施例4
Ca2.4Ce0.1Mn0.4Na0.1Sc2Si3O12的制备
按化学计量比称取CaCO3，Sc2O3，SiO2，CeO2，MnCO3和Na2CO3，采用二氧化锆球和球磨罐、以无水乙醇为介质对原料进行研磨混合，直至粉体的平均粒径小于0.5μm；将球磨后得到的浆料进行干燥、过筛；随后，将适量过筛后的粉体首先在轴向单向加压模具中干压成型，压力为20MPa，保压时间2min，然后采用冷等静压(压力220MPa，保压时间2min)压制成素坯。将素坯放入真空炉中进行烧结：首先，4℃/min升温至1000℃，保温5h，分解碳酸盐；然后，4℃/min升至1350℃保温5h，进行固相反应；最后升至1600℃，保温10h，排除气孔、进行致密化。将真空烧结后的样品放入热压烧结炉中进行热压烧结，烧结温度1200℃，保温时间为6h，获得高度致密的荧光陶瓷。将荧光陶瓷放入管式炉中，通入5％H2/95％N2，1400℃保温4h，进行退火处理。最后，对得到的荧光陶瓷进行表面抛光处理，即得到化学式为Ca2.4Ce0.1Mn0.4Na0.1Sc2Si3O12的荧光陶瓷，其厚度为0.2mm，致密度为97％。
其晶体结构、激发光谱和发射光谱与实施例3相似。
实施例5
Ca2.4Ce0.2Mn0.2Na0.2Sc2Si3O12的制备
按化学计量比称取CaCO3，Sc2O3，SiO2，CeO2，MnCO3和Na2CO3，采用二氧化锆球和球磨罐、以无水乙醇为介质对原料进行研磨混合，直至粉体的平均粒径小于0.5μm；将球磨后得到的浆料进行干燥、过筛；随后，将适量过筛后的粉体首先在轴向单向加压模具中干压成型，压力为20MPa，保压时间2min，然后采用冷等静压(压力220MPa，保压时间2min)压制成素坯。将素坯放入真空炉中进行烧结：首先，4℃/min升温至1000℃，保温5h，分解碳酸盐；然后，4℃/min升至1350℃保温5h，进行固相反应；最后升至1600℃，保温10h，排除气孔、进行致密化。将真空烧结后的样品放入热压烧结炉中进行热压烧结，烧结温度1200℃，保温时间为6h，获得高度致密的荧光陶瓷。将荧光陶瓷放入管式炉中，通入5％H2/95％N2，1400℃保温4h，进行退火处理。最后，对得到的荧光陶瓷进行表面抛光处理，即得到化学式为Ca2.4Ce0.2Mn0.2Na0.2Sc2Si3O12的荧光陶瓷，其厚度为0.2mm，致密度为97％。
其晶体结构、激发光谱和发射光谱与实施例3相似。
实施例6
Ca2.76Ce0.03Pr0.01Mn0.2Sc2Si3O12的制备
按化学计量比称取CaCO3：13.812克，Sc2O3：6.895克，SiO2：9.013克，CeO2：0.2582克，Pr6O11：0.0851克，MnCO3：1.1495克。采用二氧化锆球和球磨罐、以无水乙醇为介质对原料进行研磨混合，直至粉体的平均粒径小于0.5μm；将球磨后得到的浆料进行干燥、过筛；随后，将适量过筛后的粉体首先在轴向单向加压模具中干压成型，压力为20MPa，保压时间2min，然后采用冷等静压(压力220MPa，保压时间2min)压制成素坯。将素坯放入真空炉中进行烧结：首先，4℃/min升温至1000℃，保温5h，分解碳酸盐；然后，4℃/min升至1380℃保温5h，进行固相反应；最后升至1600℃，保温10h，排除气孔、进行致密化。将真空烧结后的样品放入热压烧结炉中进行热压烧结，烧结温度1200℃，保温时间为6h，获得高度致密的荧光陶瓷。将荧光陶瓷放入管式炉中，通入5％H2/95％N2，1400℃保温4h，进行退火处理。最后，对得到的荧光陶瓷进行表面抛光处理，即得到化学式为Ca2.76Ce0.03Pr0.01Mn0.2Sc2Si3O12的荧光陶瓷，其厚度为0.2mm，致密度为97％。
对制备的荧光陶瓷进行光谱分析，结果见图3，图3是本实施制备的荧光陶瓷的激发光谱和发射光谱。从图3可知，在400～480nm的蓝光激发下，该荧光陶瓷除了发射出峰值为505nm的宽带蓝绿光，峰值为575nm的宽带黄光和峰值为680nm的宽带深红光，还包含有位于610nm窄带红光。
实施例7
Ca2.765Ce0.03Pr0.005Mn0.2Sc2Si3O12的制备
按化学计量比称取CaCO3，Sc2O3，SiO2，CeO2，MnCO3和Pr6O11，采用二氧化锆球和球磨罐、以无水乙醇为介质对原料进行研磨混合，直至粉体的平均粒径小于0.5μm；将球磨后得到的浆料进行干燥、过筛；随后，将适量过筛后的粉体首先在轴向单向加压模具中干压成型，压力为20MPa，保压时间2min，然后采用冷等静压(压力220MPa，保压时间2min)压制成素坯。将素坯放入真空炉中进行烧结：首先，4℃/min升温至1000℃，保温5h，分解碳酸盐；然后，4℃/min升至1380℃保温5h，进行固相反应；最后升至1600℃，保温10h，排除气孔、进行致密化。将真空烧结后的样品放入热压烧结炉中进行热压烧结，烧结温度1200℃，保温时间为6h，获得高度致密的荧光陶瓷。将荧光陶瓷放入管式炉中，通入5％H2/95％N2，1400℃保温4h，进行退火处理。最后，对得到的荧光陶瓷进行表面抛光处理，即得到化学式为Ca2.765Ce0.03Pr0.005Mn0.2Sc2Si3O12的荧光陶瓷，其厚度为0.2mm，致密度为98％。
其晶体结构与实施例3相似，激发光谱和发射光谱与实施例6相似。
实施例8
Ca2.7Ce0.05Pr0.05Mn0.1Na0.1Sc2Si3O12的制备
按化学计量比称取CaCO3：13.512克，Sc2O3：6.895克，SiO2：9.013克，CeO2：0.4303克，Pr6O11：0.4255克，MnCO3：0.5748克，Na2CO3：0.3975克，其中，由于Na2CO3在高温下容易挥发，按化学计量比过量50％称取。采用二氧化锆球和球磨罐、以无水乙醇为介质对原料进行研磨混合，直至粉体的平均粒径小于0.5μm；将球磨后得到的浆料进行干燥、过筛；随后，将适量过筛后的粉体首先在轴向单向加压模具中干压成型，压力为20MPa，保压时间2min，然后采用冷等静压(压力220MPa，保压时间2min)压制成素坯。将素坯放入真空炉中进行烧结：首先，4℃/min升温至1000℃，保温5h，分解碳酸盐；然后，4℃/min升至1380℃保温5h，进行固相反应；最后升至1600℃，保温10h，排除气孔、进行致密化。将真空烧结后的样品放入热压烧结炉中进行热压烧结，烧结温度1200℃，保温时间为6h，获得高度致密的荧光陶瓷。将荧光陶瓷放入管式炉中，通入5％H2/95％N2，1400℃保温4h，进行退火处理。最后，对得到的荧光陶瓷进行表面抛光处理，即得到化学式为Ca2.7Ce0.05Pr0.05Mn0.1Na0.1Sc2Si3O12的荧光陶瓷，其厚度为0.2mm，致密度为98％。
其晶体结构与实施例3相似，激发光谱和发射光谱与实施例6相似。
实施例9
Ca2.6Ce0.1Mn0.2Na0.1Sc2Si3O12的制备
按化学计量比称取CaCO3，Sc2O3，SiO2，CeO2，MnCO3和Na2CO3，采用二氧化锆球和球磨罐、以无水乙醇为介质对原料进行研磨混合，直至粉体的平均粒径小于0.5μm；将球磨后得到的浆料进行干燥、过筛；随后，将适量过筛后的粉体首先在轴向单向加压模具中干压成型，压力为20MPa，保压时间2min，然后采用冷等静压(压力220MPa，保压时间2min)压制成素坯。将素坯放入真空炉中进行烧结：首先，4℃/min升温至1000℃，保温5h，分解碳酸盐；然后，4℃/min升至1360℃保温5h，进行固相反应；最后升至1600℃，保温10h，排除气孔、进行致密化。将真空烧结后的样品放入热压烧结炉中进行热压烧结，烧结温度1200℃，保温时间为6h，获得高度致密的荧光陶瓷。将荧光陶瓷放入管式炉中，通入5％H2/95％N2，1400℃保温4h，进行退火处理。最后，对得到的荧光陶瓷进行表面抛光处理，即得到化学式为Ca2.6Ce0.1Mn0.2Na0.1Sc2Si3O12的荧光陶瓷，其厚度为0.2mm，致密度为97％。
其晶体结构、激发光谱和发射光谱与实施例3相似。
实施例10
Ca2.6Ce0.05Pr0.1Mn0.1Na0.15Sc2Si3O12的制备
按化学计量比称取CaCO3，Sc2O3，SiO2，CeO2，MnCO3，Na2CO3和Pr6O11，采用二氧化锆球和球磨罐、以无水乙醇为介质对原料进行研磨混合，直至粉体的平均粒径小于0.5μm；将球磨后得到的浆料进行干燥、过筛；随后，将适量过筛后的粉体首先在轴向单向加压模具中干压成型，压力为20MPa，保压时间2min，然后采用冷等静压(压力220MPa，保压时间2min)压制成素坯。将素坯放入真空炉中进行烧结：首先，4℃/min升温至1000℃，保温5h，分解碳酸盐；然后，4℃/min升至1360℃保温5h，进行固相反应；最后升至1600℃，保温10h，排除气孔、进行致密化。将真空烧结后的样品放入热压烧结炉中进行热压烧结，烧结温度1200℃，保温时间为6h，获得高度致密的荧光陶瓷。将荧光陶瓷放入管式炉中，通入5％H2/95％N2，1400℃保温4h，进行退火处理。最后，对得到的荧光陶瓷进行表面抛光处理，即得到化学式为Ca2.6Ce0.05Pr0.1Mn0.1Na0.15Sc2Si3O12的荧光陶瓷，其厚度为0.2mm，致密度为98％。
其晶体结构与实施例3相似，激发光谱和发射光谱与实施例6相似。
由上述实施例可知，本发明制备的荧光陶瓷发射光谱范围广，具有全光谱发射性能。
以上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。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种全光谱发射的硅酸盐荧光陶瓷，其特征在于，具有式(Ⅰ)所示化学式：
Ca3-x-y-z-mCexPryMnzNamSc2Si3O12 (Ⅰ)；
其中，0.001≤x≤0.2，0≤y≤0.1，0.03≤z≤0.4，0≤m≤0.3；
所述硅酸盐荧光陶瓷具有石榴石晶体结构，属于立方晶系，空间群为Ia3d。
2.根据权利要求1所述的硅酸盐荧光陶瓷，其特征在于，所述硅酸盐荧光陶瓷在400～480nm的蓝光激发下，发射出波长范围为470～750nm的多峰宽带光谱，光谱覆盖峰值为505nm的蓝绿光，575nm的黄光，610nm的红光和680nm的深红光。
3.根据权利要求2所述的硅酸盐荧光陶瓷，其特征在于，所述硅酸盐荧光陶瓷的发光颜色可根据实际需要通过改变掺杂离子的浓度进行调节。
4.根据权利要求1所述的硅酸盐荧光陶瓷，其特征在于，所述硅酸盐荧光陶瓷的致密度大于理论密度的97％。
5.根据权利要求1所述的硅酸盐荧光陶瓷，其特征在于，所述硅酸盐荧光陶瓷的厚度为0.1～2mm。
6.一种权利要求1～5任一项所述的硅酸盐荧光陶瓷的制备方法，包括：
A)将钙氧化物或其相应的盐、铈氧化物或其相应的盐、镨氧化物或其相应的盐、钪氧化物或其相应的盐、钠氧化物或其相应的盐、锰氧化物或其相应的盐和硅氧化物或其相应的盐混合，得到混合粉体；
B)将所述混合粉体干压成型得到陶瓷坯体；
C)所述陶瓷坯体依次进行真空烧结、热压烧结和退火，得到硅酸盐荧光陶瓷。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤A)得到混合粉体的方法为球磨、溶胶凝胶法或均匀沉淀法。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述真空烧结具体为：
首先在900～1100℃下保温4～24h，然后升温到1350～1450℃进行固相反应，保温时间为4～10h，最后升至1500～1600℃，进行致密化烧结，保温时间为6～24h。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述热压烧结的温度为1200～1400℃，保温时间为2～12h。
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