CN108048085A - 一种磷硅酸盐绿色荧光粉及其制备方法 - Google Patents

一种磷硅酸盐绿色荧光粉及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及发光材料技术领域。一种磷硅酸盐绿色荧光粉，该荧光粉具有如下化学表达式：M3Ca1‑x(SiO3)(PO4)：xEu2+，x为0.001～0.1，M为Li、Na和K中任意一种。该磷硅酸盐绿色荧光粉的优点是原料易得，具有宽的激发带宽，激发带覆盖紫外和紫光区域，化学稳定性好和发光效率高，适合作为紫外LED用绿色荧光粉。

Description

一种磷硅酸盐绿色荧光粉及其制备方法
技术领域
本发明涉及发光材料技术领域，尤其是涉及磷硅酸盐绿色荧光粉及其制备方法。
背景技术
白光LED是一种将电能转换为白光的固态半导体器件，又称半导体照明，具有效率高、体积小、寿命长、安全、低电压、节能、环保等诸多优点，被人们看成是继白炽灯、荧光灯、高压气体放电灯之后第四代照明光源，是未来照明市场上的主流产品。
目前出现了各种各样的白光LED制备方法，其中蓝光LED芯片与黄色荧光材料组合、蓝光LED芯片与红色和绿色荧光材料组合、紫光LED芯片与三基色荧光材料组合这三种方法以价格低、制备简单成为制备白光LED的主要方法。蓝光LED芯片与黄色荧光材料组合是研究最早也是最成熟的方法，制备的白光LED发光效率已经远远超过白炽灯，但是显色指数低，色温高，不能作为室内照明使用。为了提高白光LED的显色性，各国科学家研发了蓝光LED芯片与红、绿色荧光材料组合和紫光LED芯片与红、绿、蓝三基色荧光材料组合另外两种实现白光LED的方法。
目前InGaN芯片的发射波长已经移至近紫外区域,能为荧光粉提供更高的激发能量，进一步提高白光LED的光强。由于紫外光不可见，紫外激发白光LED的颜色只能由荧光粉决定，因此颜色稳定，显色指数高，使用近紫外InGaN芯片和蓝、黄荧光粉或者与三基色荧光粉组合来实现白光的方案成为目前白光LED行业发展的重点。绿色荧光粉是该方案中不可缺少的成分。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种具有宽的激发带宽，激发带覆盖紫外和紫光区域的磷硅酸盐绿色荧光粉；本发明的另一个目的是提供上述磷硅酸盐绿色荧光粉的制备方法。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：一种磷硅酸盐绿色荧光粉，该荧光粉具有如下化学表达式：M3Ca1-x(SiO3)(PO4)：xEu2+，x为0.001～0.1，M为Li、Na和K中任意一种。
一种磷硅酸盐绿色荧光粉的制备方法，包括如下步骤：(1)以碱金属碳酸盐、碳酸钙、二氧化硅、磷酸盐和氧化铕为原料，按化学表达式M3Ca1-x(SiO3)(PO4)：xEu2+的摩尔比称取所述原料，其中，x为0.001～0.1，M为Li、Na和K中任意一种；(2)将原料混合均匀后，装入坩埚，在高温炉内于还原气氛下1250～1350℃条件下烧结2～7小时，后冷却到室温得到所述磷硅酸盐绿色荧光粉。
作为优选，所述碱金属碳酸盐为碳酸锂、碳酸钠和碳酸钾中任意一种。
作为优选，所述磷酸盐为磷酸氢二铵和磷酸二氢铵中任意一种。
作为优选，所述还原气氛为氮氢混合气或CO气氛。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)本发明的荧光粉原料易得，且制备条件温和，不需要高温；(2)本发明的绿色荧光粉具有宽的激发带宽，激发带覆盖紫外和紫光区域，激发峰位于365nm附近，与紫外芯片的发射峰重叠很好，能够有效被激发，化学稳定性好和发光效率高，适合作为紫外LED用绿色荧光粉。
附图说明
图1是本发明提供的实施例1制备的荧光粉激发光谱图；
图2是本发明提供的实施例1制备的荧光粉发射光谱图；
图3是本发明提供的实施例1制备的荧光粉XRD光谱图
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例对本专利做进一步的解释。
实施例1
一种磷硅酸盐绿色荧光粉，具有如下化学表达式：Li3Ca0.999(SiO3)(PO4)：0.001Eu2 +。
按照Li3Ca0.999(SiO3)(PO4)：0.001Eu2+称取Li2CO3、CaCO3、SiO2、NH4H2PO4和Eu2O3，它们之间的摩尔比为1.5：0.999：1：1：0.0005，充分研磨混合均匀后，放置坩埚中，在高温炉中于CO气氛下在1350℃焙烧2小时，后冷却到室温，得到磷硅酸盐绿色荧光粉。
图1本实施例制备的荧光粉的激发光谱图，监控波长500纳米，从图1中可以看出，本实施例的荧光粉激发谱为一宽谱，覆盖了紫外和紫光区域，激发峰位于365nm附近，光谱峰值高，说明本实施例的荧光粉可以被紫外和紫光芯片有效激发。图2是本实施例制备的荧光粉的发射光谱图，激发波长365纳米，从图2中可以看出，当发射光谱的激发波长为365nm，本实施例的荧光粉的发射为宽带绿光发射，发射峰位于500nm附近，说明本实施例的荧光粉适合做紫外和紫光激发的绿色荧光粉。图3是本实施例制备的荧光粉的XRD光谱图，从图3中可以看出，本实施例的荧光粉的XRD衍射峰强度高，表明粉体的结晶度好，与Na3Ca(SiO3)(PO4)的标准图谱吻合较好，表明合成的粉体物相较纯。
实施例2
一种磷硅酸盐绿色荧光粉，具有如下化学表达式：Li3Ca0.9(SiO3)(PO4)：0.1Eu2+。
按照Li3Ca0.9(SiO3)(PO4)：0.1Eu2+称取Li2CO3、CaCO3、SiO2、(NH4)2HPO4和Eu2O3，它们之间的摩尔比为1.5：0.9：1：1：0.05，充分研磨混合均匀后，放置坩埚中，在高温炉中于5％H2+95％N2(体积比)的氮氢混合气氛下在1250℃焙烧7小时，后冷却到室温，得到磷硅酸盐绿色荧光粉。
本实施例的荧光粉激发谱为一宽谱，覆盖了紫外和紫光区域，激发峰位于365nm附近，光谱峰值高，说明本实施例的荧光粉可以被紫外和紫光芯片有效激发。当发射光谱的激发波长为365nm，本实施例的荧光粉的发射为宽带绿光发射，发射峰位于500nm附近，说明本实施例的荧光粉适合做紫外和紫光激发的绿色荧光粉。本实施例的荧光粉的XRD衍射峰强度高，表明粉体的结晶度好，与Na3Ca(SiO3)(PO4)的标准图谱吻合较好，表明合成的粉体物相较纯。
实施例3
一种磷硅酸盐绿色荧光粉，具有如下化学表达式：Li3Ca0.99(SiO3)(PO4)：0.01Eu2+。
按照Li3Ca0.99(SiO3)(PO4)：0.01Eu2+称取Li2CO3、CaCO3、SiO2、(NH4)2HPO4和Eu2O3，它们之间的摩尔比为1.5：0.99：1：1：0.005，充分研磨混合均匀后，放置坩埚中，在高温炉中于5％H2+95％N2(体积比)的氮氢混合气氛下在1200℃焙烧5小时，后冷却到室温，得到磷硅酸盐绿色荧光粉。
本实施例的荧光粉激发谱为一宽谱，覆盖了紫外和紫光区域，激发峰位于365nm附近，光谱峰值高，说明本实施例的荧光粉可以被紫外和紫光芯片有效激发。当发射光谱的激发波长为365nm，本实施例的荧光粉的发射为宽带绿光发射，发射峰位于500nm附近，说明本实施例的荧光粉适合做紫外和紫光激发的绿色荧光粉。本实施例的荧光粉的XRD衍射峰强度高，表明粉体的结晶度好，与Na3Ca(SiO3)(PO4)的标准图谱吻合较好，表明合成的粉体物相较纯。
实施例4
一种磷硅酸盐绿色荧光粉，具有如下化学表达式：Na3Ca0.999(SiO3)(PO4)：0.001Eu2 +。
按照Na3Ca0.999(SiO3)(PO4)：0.001Eu2+称取Na2CO3、CaCO3、SiO2、NH4H2PO4和Eu2O3，它们之间的摩尔比为1.5：0.999：1：1：0.0005，充分研磨混合均匀后，放置坩埚中，在高温炉中于CO气氛下在1350℃焙烧2小时，后冷却到室温，得到磷硅酸盐绿色荧光粉。
本实施例的荧光粉激发谱为一宽谱，覆盖了紫外和紫光区域，激发峰位于365nm附近，光谱峰值高，说明本实施例的荧光粉可以被紫外和紫光芯片有效激发。当发射光谱的激发波长为365nm，本实施例的荧光粉的发射为宽带绿光发射，发射峰位于500nm附近，说明本实施例的荧光粉适合做紫外和紫光激发的绿色荧光粉。本实施例的荧光粉的XRD衍射峰强度高，表明粉体的结晶度好，与Na3Ca(SiO3)(PO4)的标准图谱吻合较好，表明合成的粉体物相较纯。
实施例5
一种磷硅酸盐绿色荧光粉，具有如下化学表达式：Na3Ca0.9(SiO3)(PO4)：0.1Eu2+。
按照Na3Ca0.9(SiO3)(PO4)：0.1Eu2+称取Na2CO3、CaCO3、SiO2、(NH4)2HPO4和Eu2O3，它们之间的摩尔比为1.5：0.9：1：1：0.05，充分研磨混合均匀后，放置坩埚中，在高温炉中于5％H2+95％N2(体积比)的氮氢混合气氛下在1250℃焙烧7小时，后冷却到室温，得到磷硅酸盐绿色荧光粉。
本实施例的荧光粉激发谱为一宽谱，覆盖了紫外和紫光区域，激发峰位于365nm附近，光谱峰值高，说明本实施例的荧光粉可以被紫外和紫光芯片有效激发。当发射光谱的激发波长为365nm，本实施例的荧光粉的发射为宽带绿光发射，发射峰位于500nm附近，说明本实施例的荧光粉适合做紫外和紫光激发的绿色荧光粉。本实施例的荧光粉的XRD衍射峰强度高，表明粉体的结晶度好，与Na3Ca(SiO3)(PO4)的标准图谱吻合较好，表明合成的粉体物相较纯。
实施例6
一种磷硅酸盐绿色荧光粉，具有如下化学表达式：K3Ca0.999(SiO3)(PO4)：0.001Eu2 +。
按照K3Ca0.999(SiO3)(PO4)：0.001Eu2+称取K2CO3、CaCO3、SiO2、NH4H2PO4和Eu2O3，它们之间的摩尔比为1.5：0.999：1：1：0.0005，充分研磨混合均匀后，放置坩埚中，在高温炉中于CO气氛下在1350℃焙烧2小时，后冷却到室温，得到磷硅酸盐绿色荧光粉。
本实施例的荧光粉激发谱为一宽谱，覆盖了紫外和紫光区域，激发峰位于365nm附近，光谱峰值高，说明本实施例的荧光粉可以被紫外和紫光芯片有效激发。当发射光谱的激发波长为365nm，本实施例的荧光粉的发射为宽带绿光发射，发射峰位于500nm附近，说明本实施例的荧光粉适合做紫外和紫光激发的绿色荧光粉。本实施例的荧光粉的XRD衍射峰强度高，表明粉体的结晶度好，与Na3Ca(SiO3)(PO4)的标准图谱吻合较好，表明合成的粉体物相较纯。
实施例7
一种磷硅酸盐绿色荧光粉，具有如下化学表达式：K3Ca0.9(SiO3)(PO4)：0.1Eu2+。
按照K3Ca0.9(SiO3)(PO4)：0.1Eu2+称取K2CO3、CaCO3、SiO2、(NH4)2HPO4和Eu2O3，它们之间的摩尔比为1.5：0.9：1：1：0.05，充分研磨混合均匀后，放置坩埚中，在高温炉中于5％H2+95％N2(体积比)的氮氢混合气氛下在1250℃焙烧7小时，后冷却到室温，得到磷硅酸盐绿色荧光粉。
本实施例的荧光粉激发谱为一宽谱，覆盖了紫外和紫光区域，激发峰位于365nm附近，光谱峰值高，说明本实施例的荧光粉可以被紫外和紫光芯片有效激发。当发射光谱的激发波长为365nm，本实施例的荧光粉的发射为宽带绿光发射，发射峰位于500nm附近，说明本实施例的荧光粉适合做紫外和紫光激发的绿色荧光粉。本实施例的荧光粉的XRD衍射峰强度高，表明粉体的结晶度好，与Na3Ca(SiO3)(PO4)的标准图谱吻合较好，表明合成的粉体物相较纯。
上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种磷硅酸盐绿色荧光粉，其特征在于，该荧光粉具有如下化学表达式：M3Ca1-x(SiO3)(PO4)：xEu2+，x为0.001～0.1，M为Li、Na和K中任意一种。
2.一种磷硅酸盐绿色荧光粉的制备方法，其特征在于包括如下步骤：(1)以碱金属碳酸盐、碳酸钙、二氧化硅、磷酸盐和氧化铕为原料，按化学表达式M3Ca1-x(SiO3)(PO4)：xEu2+的摩尔比称取所述原料，其中，x为0.001～0.1，M为Li、Na和K中任意一种；(2)将原料混合均匀后，装入坩埚，在高温炉内于还原气氛下1250～1350℃条件下烧结2～7小时，后冷却到室温得到所述磷硅酸盐绿色荧光粉。
3.如权利要求2所述磷硅酸盐绿色荧光粉的制备方法，其特征在于：所述碱金属碳酸盐为碳酸锂、碳酸钠和碳酸钾中任意一种。
4.如权利要求2所述磷硅酸盐绿色荧光粉的制备方法，其特征在于：所述磷酸盐为磷酸氢二铵和磷酸二氢铵中任意一种。
5.如权利要求2所述磷硅酸盐绿色荧光粉的制备方法，其特征在于：所述还原气氛为氮氢混合气或CO气氛。
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