CN110283591B - 一种Ce-Eu共掺杂BaZn2(PO4)2荧光材料及制备方法 - Google Patents
一种Ce-Eu共掺杂BaZn2(PO4)2荧光材料及制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种Ce‑Eu共掺杂BaZn2(PO4)2荧光材料及制备方法，所述Ce‑Eu共掺杂BaZn2(PO4)2荧光材料化学式为BaZn2‑x‑yEuxCey(PO4)2，其中x取值范围为0.0001～0.15，y取值范围为0.03～0.05。本发明通过掺杂不同浓度的Eu和Ce元素，使荧光粉的发光颜色可从紫外到近红外光进行调谐，白光发光效果显著增强，同时也增强了该荧光材料在紫外区间的吸收，使荧光材料的寿命能够延长。
Description
技术领域
本发明涉及发光物理学中发光材料领域，特别是一种Ce-Eu共掺杂 BaZn2(PO4)2荧光材料及制备方法。
背景技术
近年来，稀土掺杂的荧光粉发光材料广泛的应用于LED灯的显示器件。由于其自身有着良好的物理化学稳定性、节能环保、发光效率高等优点，成为下一代固态光源的候选人。传统封装方法复杂，制造成本较高，不适合大规模生产及应用。与此相比，荧光粉转化法简便高效，输出白光光通量高，色温可调，成本低廉，适合大量生产。因此当前实际应用中荧光粉转换法是制备白光LED 的主要途径,也是现阶段研究的重点。
当前白光LED的实现方式主要有以下两种：多色LED芯片复合法和荧光粉转换法，传统的单相稀土元素掺杂发光材料很难产生较好的白光发光效果，因此就需要通过在发光机制中同时掺入多种不同的稀土元素，相互配合来调节发光的颜色，以优化发光材料的白光发光效果。
目前，BaZn2(PO4)2由于具有优异的物化性质，且原料丰富、制备简单，常用来作为发光材料基质使用，但目前基于BaZn2(PO4)2基质掺杂的发光材料，其白光发光效果不甚理想，需要提出一种新的掺杂方案用于解决现有技术中存在的不足。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种Ce-Eu共掺杂BaZn2(PO4)2荧光材料，用于解决现有技术中基于BaZn2(PO4)2基质掺杂的发光材料白光发光效果不佳的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供的第一解决方案：一种Ce-Eu共掺杂 BaZn2(PO4)2荧光材料，该Ce-Eu共掺杂BaZn2(PO4)2荧光材料化学式为 BaZn2-x-yEuxCey(PO4)2，其中x取值范围为0.0001～0.15，y取值范围为0.03～0.05。
为解决上述技术问题，本发明提供的第二解决方案：一种Ce-Eu共掺杂 BaZn2(PO4)2荧光材料制备方法，按化学式BaZn2-x-yEuxCey(PO4)2中各元素的化学计量比，其中x取值范围为0.0001～0.15，y取值范围为0.03～0.05，分别称取含钡化合物、磷酸化合物、含锌化合物、含铈化合物以及含铕化合物，并于有机溶剂中超声分散15～45min，经离心干燥后得到原始粉料；将原始粉料在空气环境下进行预烧结，得到预烧结粉料，预烧结温度为300～600℃，预烧结时间为2～6h；将预烧结粉料冷却至室温，研磨并混合均匀后，在空气环境下进行最终烧结，得到最终烧结粉料，最终烧结温度为700～1300℃，最终烧结时间为 4～8h；将最终烧结粉料冷却至室温，研磨并混合均匀后，得到Ce-Eu共掺杂 BaZn2(PO4)2荧光材料。
优选的，含钡化合物为碳酸钡BaCO3。
优选的，磷酸化合物为磷酸二氢铵NH4H2PO4。
优选的，含锌化合物为氧化锌ZnO。
优选的，含铈化合物为氧化铈CeO2。
优选的，含铕化合物为氧化铕Eu2O3。
优选的，制备原始粉料时，以3000～8000rpm的转速离心3～10min。
本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明通过掺杂不同浓度的Eu和Ce元素，使荧光粉的发光颜色可从紫外到近红外光进行调谐，白光发光效果显著增强，同时也增强了该荧光材料在紫外区间的吸收，使荧光材料的寿命能够延长。
附图说明
图1是本发明中实施例1所制备样品BaZn2(PO4)2：4.0％Ce，0.5％Eu的X 射线衍射图；
图2是本发明中实施例2所制备样品BaZn2(PO4)2：4.0％Ce，1.5％Eu的X 射线衍射图；
图3是本发明中实施例3所制备样品BaZn2(PO4)2：4.0％Ce，4.0％Eu的X 射线衍射图；
图4是本发明中实施例4所制备样品BaZn2(PO4)2：4.0％Ce，6.0％Eu的X 射线衍射图；
图5是本发明中实施例5所制备样品BaZn2(PO4)2：4.0％Ce，10.0％Eu的X 射线衍射图；
图6是本发明中实施例1所制备样品BaZn2(PO4)2：4.0％Ce，0.5％Eu的荧光光谱图；a为发射光谱图，b为激发光谱图；
图7是本发明中实施例2所制备样品BaZn2(PO4)2：4.0％Ce，1.5％Eu的荧光光谱图；a为发射光谱图，b为激发光谱图；
图8是本发明中实施例3所制备样品BaZn2(PO4)2：4.0％Ce，4.0％Eu的荧光光谱图；a为发射光谱图，b为激发光谱图；
图9是本发明中实施例4所制备样品BaZn2(PO4)2：4.0％Ce，6.0％Eu的荧光光谱图；a为发射光谱图，b为激发光谱图；
图10是本发明中实施例5所制备样品BaZn2(PO4)2：4.0％Ce，10.0％Eu的荧光光谱图；a为发射光谱图，b为激发光谱图；
图11是本发明中基于实施例1～5所制备样品的CIE色度图；
图12是本发明中基于实施例3所制备样品的紫外吸收对比图：a为实施例 3中荧光材料样品BaZn2(PO4)2：4.0％Ce，4.0％Eu的紫外吸收谱，b为荧光材料样品BaZn2(PO4)2：4.0％Ce的紫外吸收谱，c为荧光材料样品BaZn2(PO4)2： 4.0％Eu的紫外吸收谱，d为样品BaZn2(PO4)2的紫外吸收谱。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，均属于本发明保护的范围。
本发明中Ce-Eu共掺杂BaZn2(PO4)2荧光材料，该Ce-Eu共掺杂BaZn2(PO4)2荧光材料化学式为BaZn2-x-yEuxCey(PO4)2，其中x取值范围为0.0001～0.15，y取值范围为0.03～0.05。该Ce-Eu共掺杂BaZn2(PO4)2荧光材料制备方法，按化学式BaZn2-x-yEuxCey(PO4)2中各元素的化学计量比，其中x取值范围为 0.0001～0.15，y取值范围为0.03～0.05，分别称取含钡化合物、磷酸化合物、含锌化合物、含铈化合物以及含铕化合物，并于有机溶剂中超声分散15～45min，本实施方式中优选乙醇作为有机溶剂，以3000～8000rpm转速离心3～10min，真空环境下干燥4～24h得到混合均匀的原始粉料；将原始粉料置于玛瑙研钵中研磨2～4分钟后移至坩埚，在空气环境下进行预烧结，得到预烧结粉料，预烧结温度为300～600℃，预烧结时间为2～6h；将预烧结粉料冷却至室温，再次放入玛瑙研钵中研磨2～4分钟，混合均匀后在空气环境下进行最终烧结，得到最终烧结粉料，最终烧结温度为700～1300℃，最终烧结时间为4～8h；将最终烧结粉料冷却至室温，研磨并混合均匀后，得到颜色可调的Ce-Eu共掺杂BaZn2(PO4)2荧光材料；本实施方式中，优选的，含钡化合物为碳酸钡BaCO3，磷酸化合物为磷酸二氢铵NH4H2PO4，含锌化合物为氧化锌ZnO，含铈化合物为氧化铈 CeO2，含铕化合物为氧化铕Eu2O3。
本发明中Ce-Eu共掺杂BaZn2(PO4)2荧光材料能够产生品质优异的白光，其机理在于，铕离子和铈离子具有能级结构丰富，发射波长覆盖宽等优点，通过掺入Ce3+将能量传递给Eu2+，以增强Eu2+的发光效果，即形成优势互补，使其发射波长极大的覆盖了紫外到近红外的范围，从而表现出优异的白光发光效果。具体地，由于Ce3+和Eu2+在电子构型方面存在差异，三价稀土离子和二价稀土离子的发光跃迁也显著不同；对仅掺杂单相Ce3+的发光材料来说，三价稀土离子的发光是基于4f内层电子间的f-f跃迁，外壳层电子有效屏蔽了外界环境对4f电子能级的影响，所以在不同的基质中得到的跃迁光谱特征相似，这种跃迁属于禁戒跃迁部分解禁后能级间的跃迁，其激发态寿命较长，但跃迁几率通常不高，发射光谱为线状谱且强度低，同时也由于f-f跃迁固有的发光效率低和响应时间慢的缺点，限制了其在白光LED照明方面的应用；对仅掺杂单相 Eu2+的发光材料来说，二价稀土离子发光是基于电子在最外层5d轨道和内层4f 轨道间的跃迁，裸露在外层的5d轨道易受到外界晶体环境的影响，因此通过改变晶体场可以实现光谱调控，而且4f-5d跃迁属于自旋允许跃迁，响应时间短，发光效率高，发射及激发都为宽带且可调，但其激发态寿命很短，容易较快失活；而将Ce3+和Eu2+同时掺入基质BaZn2(PO4)2中可以实现三价稀土离子和二价稀土离子之间的优势互补，使荧光材料发光颜色实现从紫外到近红外光的宽带调谐，白光发光效果显著增强，同时也增强了该荧光材料在紫外区间的吸收，使荧光材料的寿命能够延长。
下面结合附图和具体实施例对本发明中Ce-Eu共掺杂BaZn2(PO4)2荧光材料作进一步详述。
实施例1
根据化学式BaZn2-0.005-0.04Eu0.005Ce0.04(PO4)2中各元素的化学计量比，分别称取1mmol的碳酸钡BaCO3、2mmol的磷酸二氢铵NH4H2PO4、1.955mmol的氧化锌ZnO，以0.04mmol的Ce含量掺入CeO2，以0.005mmol的Eu含量掺入 Eu2O3，可记为含0.5％Eu和4％Ce掺杂量的BaZn2(PO4)2，即可记为BaZn2(PO4)2： 4.0％Ce，0.5％Eu；将称取的各原料于乙醇中超声分散15～45min，以 3000～5000rpm转速离心6～10min，真空环境下干燥4～24h得到混合均匀的原始粉料；将原始粉料置于玛瑙研钵中研磨2～4分钟后移至坩埚，在空气环境下进行预烧结，得到预烧结粉料，预烧结温度为300～500℃，预烧结时间为4～6h；将预烧结粉料冷却至室温，再次放入玛瑙研钵中研磨2～4分钟，混合均匀后在空气环境下进行最终烧结，得到最终烧结粉料，最终烧结温度为1000～1300℃，最终烧结时间为4～6h；将最终烧结粉料冷却至室温，研磨并混合均匀后，得到 BaZn2(PO4)2：4.0％Ce，0.5％Eu荧光材料样品。
进一步地，对所制得的BaZn2(PO4)2：4.0％Ce，0.5％Eu荧光材料样品的晶型以及荧光特性进行表征，具体请参阅图1和图6，图1是本发明中实施例1 所制备样品BaZn2(PO4)2：4.0％Ce，0.5％Eu的X射线衍射图，由图1中XRD 图可看出所制备的荧光材料样品结晶度良好，与标准BaZn2(PO4)2的特征峰相吻合，可认定为纯相结构。图6是本发明中实施例1所制备样品BaZn2(PO4)2： 4.0％Ce，0.5％Eu的荧光光谱图，图6中a为实施例1中荧光材料在609nm波长激发下的发射光谱图，b为实施例1中荧光材料在304nm波长下监测到的激发光谱图，可以看出该荧光材料的发射波长覆盖紫外到近红外的范围，具有宽带调谐的优异特性。
实施例2
根据化学式BaZn2-0.015-0.04Eu0.015Ce0.04(PO4)2中各元素的化学计量比，分别称取1mmol的碳酸钡BaCO3、2mmol的磷酸二氢铵NH4H2PO4、1.945mmol的氧化锌ZnO，以0.04mmol的Ce含量掺入CeO2，以0.015mmol的Eu含量掺入 Eu2O3，可记为含1.5％Eu和4％Ce掺杂量的BaZn2(PO4)2，即可记为BaZn2(PO4)2： 4.0％Ce，1.5％Eu；将称取的各原料于乙醇中超声分散15～45min，以 3000～5000rpm转速离心3～5min，真空环境下干燥4～24h得到混合均匀的原始粉料；将原始粉料置于玛瑙研钵中研磨2～4分钟后移至坩埚，在空气环境下进行预烧结，得到预烧结粉料，预烧结温度为300～500℃，预烧结时间为4～6h；将预烧结粉料冷却至室温，再次放入玛瑙研钵中研磨2～4分钟，混合均匀后在空气环境下进行最终烧结，得到最终烧结粉料，最终烧结温度为1000～1300℃，最终烧结时间为4～6h；将最终烧结粉料冷却至室温，研磨并混合均匀后，得到 BaZn2(PO4)2：4.0％Ce，1.5％Eu荧光材料样品。
进一步地，对所制得的BaZn2(PO4)2：4.0％Ce，1.5％Eu荧光材料样品的晶型以及荧光特性进行表征，具体请参阅图2和图7，图2是本发明中实施例2 所制备样品BaZn2(PO4)2：4.0％Ce，1.5％Eu的X射线衍射图，由图2中XRD 图可看出所制备的荧光材料样品结晶度良好，与标准BaZn2(PO4)2的特征峰相吻合，可认定为纯相结构。图7是本发明中实施例2所制备样品BaZn2(PO4)2： 4.0％Ce，1.5％Eu的荧光光谱图，图7中a为实施例2中荧光材料在609nm波长激发下的发射光谱图，b为实施例2中荧光材料在304nm波长下监测到的激发光谱图，可以看出该荧光材料的发射波长覆盖紫外到近红外的范围，具有宽带调谐的优异特性。
实施例3
根据化学式BaZn2-0.04-0.04Eu0.04Ce0.04(PO4)2中各元素的化学计量比，分别称取1mmol的碳酸钡BaCO3、2mmol的磷酸二氢铵NH4H2PO4、1.920mmol的氧化锌ZnO，以0.04mmol的Ce含量掺入CeO2，以0.04mmol的Eu含量掺入Eu2O3，可记为含4％Eu和4％Ce掺杂量的BaZn2(PO4)2，即可记为BaZn2(PO4)2：4.0％Ce， 4.0％Eu；将称取的各原料于乙醇中超声分散15～45min，以3000～5000rpm转速离心3～5min，真空环境下干燥4～24h得到混合均匀的原始粉料；将原始粉料置于玛瑙研钵中研磨2～4分钟后移至坩埚，在空气环境下进行预烧结，得到预烧结粉料，预烧结温度为400～600℃，预烧结时间为2～4h；将预烧结粉料冷却至室温，再次放入玛瑙研钵中研磨2～4分钟，混合均匀后在空气环境下进行最终烧结，得到最终烧结粉料，最终烧结温度为1000～1300℃，最终烧结时间为4～6h；将最终烧结粉料冷却至室温，研磨并混合均匀后，得到BaZn2(PO4)2：4.0％Ce， 4.0％Eu荧光材料样品。
进一步地，对所制得的BaZn2(PO4)2：4.0％Ce，4.0％Eu荧光材料样品的晶型以及荧光特性进行表征，具体请参阅图3和图8，图3是本发明中实施例3 所制备样品BaZn2(PO4)2：4.0％Ce，4.0％Eu的X射线衍射图，由图3中XRD 图可看出所制备的荧光材料样品结晶度良好，与标准BaZn2(PO4)2的特征峰相吻合，可认定为纯相结构。图8是本发明中实施例3所制备样品BaZn2(PO4)2： 4.0％Ce，4.0％Eu的荧光光谱图，图8中a为实施例3中荧光材料在609nm波长激发下的发射光谱图，b为实施例3中荧光材料在304nm波长下监测到的激发光谱图，可以看出该荧光材料的发射波长覆盖紫外到近红外的范围，具有宽带调谐的优异特性。
实施例4
根据化学式BaZn2-0.06-0.04Eu0.06Ce0.04(PO4)2中各元素的化学计量比，分别称取1mmol的碳酸钡BaCO3、2mmol的磷酸二氢铵NH4H2PO4、1.900mmol的氧化锌ZnO，以0.04mmol的Ce含量掺入CeO2，以0.06mmol的Eu含量掺入Eu2O3，可记为含6％Eu和4％Ce掺杂量的BaZn2(PO4)2，即可记为BaZn2(PO4)2：4.0％Ce， 6.0％Eu；将称取的各原料于乙醇中超声分散15～45min，以3000～5000rpm转速离心3～5min，真空环境下干燥4～24h得到混合均匀的原始粉料；将原始粉料置于玛瑙研钵中研磨2～4分钟后移至坩埚，在空气环境下进行预烧结，得到预烧结粉料，预烧结温度为400～600℃，预烧结时间为2～4h；将预烧结粉料冷却至室温，再次放入玛瑙研钵中研磨2～4分钟，混合均匀后在空气环境下进行最终烧结，得到最终烧结粉料，最终烧结温度为700～1000℃，最终烧结时间为6～8h；将最终烧结粉料冷却至室温，研磨并混合均匀后，得到BaZn2(PO4)2：4.0％Ce， 6.0％Eu荧光材料样品。
进一步地，对所制得的BaZn2(PO4)2：4.0％Ce，6.0％Eu荧光材料样品的晶型以及荧光特性进行表征，具体请参阅图4和图9，图4是本发明中实施例4 所制备样品BaZn2(PO4)2：4.0％Ce，6.0％Eu的X射线衍射图，由图4中XRD 图可看出所制备的荧光材料样品结晶度良好，与标准BaZn2(PO4)2的特征峰相吻合，可认定为纯相结构。图9是本发明中实施例4所制备样品BaZn2(PO4)2： 4.0％Ce，0.5％Eu的荧光光谱图，图4中a为实施例4中荧光材料在609nm波长激发下的发射光谱图，b为实施例4中荧光材料在304nm波长下监测到的激发光谱图，可以看出该荧光材料的发射波长覆盖紫外到近红外的范围，具有宽带调谐的优异特性。
实施例5
根据化学式BaZn2-0.10-0.04Eu0.10Ce0.04(PO4)2中各元素的化学计量比，分别称取1mmol的碳酸钡BaCO3、2mmol的磷酸二氢铵NH4H2PO4、1.860mmol的氧化锌ZnO，以0.04mmol的Ce含量掺入CeO2，以0.10mmol的Eu含量掺入Eu2O3，可记为含10％Eu和4％Ce掺杂量的BaZn2(PO4)2，即可记为BaZn2(PO4)2：4.0％Ce，10.0％Eu；将称取的各原料于乙醇中超声分散15～45min，以 3000～5000rpm转速离心3～5min，真空环境下干燥4～24h得到混合均匀的原始粉料；将原始粉料置于玛瑙研钵中研磨2～4分钟后移至坩埚，在空气环境下进行预烧结，得到预烧结粉料，预烧结温度为400～600℃，预烧结时间为2～4h；将预烧结粉料冷却至室温，再次放入玛瑙研钵中研磨2～4分钟，混合均匀后在空气环境下进行最终烧结，得到最终烧结粉料，最终烧结温度为1100～1300℃，最终烧结时间为4～6h；将最终烧结粉料冷却至室温，研磨并混合均匀后，得到 BaZn2(PO4)2：4.0％Ce，10.0％Eu荧光材料样品。
进一步地，对所制得的BaZn2(PO4)2：4.0％Ce，10.0％Eu荧光材料样品的晶型以及荧光特性进行表征，具体请参阅图5和图10，图5是本发明中实施例5 所制备样品BaZn2(PO4)2：4.0％Ce，10.0％Eu的X射线衍射图，由图5中XRD 图可看出所制备的荧光材料样品结晶度良好，与标准BaZn2(PO4)2的特征峰相吻合，可认定为纯相结构。图10是本发明中实施例5所制备样品BaZn2(PO4)2： 4.0％Ce，10.0％Eu的荧光光谱图，图10中a为实施例5中荧光材料在609nm 波长激发下的发射光谱图，b为实施例5中荧光材料在304nm波长下监测到的激发光谱图，可以看出该荧光材料的发射波长覆盖紫外到近红外的范围，具有宽带调谐的优异特性。
将上述实施例1～5中的不同共掺杂比例的荧光材料样品进行色度表征，请参阅图11，图11是本发明中基于实施例1～5所制备样品的CIE色度图，其中1～5号点分别对应代表实施例1～5的样品，1、2、3、4、5号点分别为Ce掺杂量不变而Eu掺杂量分别为0.5％，1.5％，4％，6％，10％时的荧光材料，可以看出上述2～5号点均落在白光的色域空间内，仅1号点不在白光区域，其原因在于Eu掺杂量偏少，使该荧光材料的白光发光效果稍显不足，而当Eu掺杂量适当时，2～5号点均能很好的落在白光区域，并且也说明本发明方案在保证白光发光效果的前提下，可调控的掺杂比例范围较大，从而能一定程度上降低工业生产要求，有利于大规模生产。需要指出的是，本发明中实施例1～5在进行多次共掺杂试验时，保持Ce掺杂量4％不变，而仅调控Eu掺杂量的占比，其原因在于，经多次试验证明，保持Ce掺杂量4％时荧光材料的白光发光效果最佳，故仅需对Eu掺杂量的占比进行合理调控，便可以得出适宜的荧光材料配方。
此外，将上述实施例1～5中不同共掺杂比例的荧光材料样品的荧光光谱对比可以发现，实施例3中BaZn2(PO4)2：4.0％Ce，4.0％Eu荧光材料样品具有最佳的白光发光效果，基于实施例3中的样品对其进行进一步紫外吸收分析，并设置了仅掺杂4.0％的Ce、仅掺杂4.0％的Eu以及无掺杂这三种情况作为对照组，用以进行对比。请参阅图12，图12是本发明中基于实施例3所制备样品的紫外吸收对比图：a为实施例3中荧光材料样品BaZn2(PO4)2：4.0％Ce，4.0％Eu 的紫外吸收谱，b为荧光材料样品BaZn2(PO4)2：4.0％Ce的紫外吸收谱，c为荧光材料样品BaZn2(PO4)2：4.0％Eu的紫外吸收谱，d为样品BaZn2(PO4)2的紫外吸收谱，可以看出实施例3中共掺杂荧光材料样品相对于其他三个对照组来说，紫外光吸收度得到了增强，同时紫外吸收带一定程度上收缩，能够使荧光材料的寿命得到延长。
区别于现有技术的情况，本发明通过掺杂不同浓度的Eu和Ce元素，使荧光粉的发光颜色可从紫外到近红外光进行调谐，白光发光效果显著增强，同时也增强了该荧光材料在紫外区间的吸收，使荧光材料的寿命能够延长。
需要说明的是，以上各实施例均属于同一发明构思，各实施例的描述各有侧重，在个别实施例中描述未详尽之处，可参考其他实施例中的描述。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种Ce-Eu共掺杂BaZn2(PO4)2荧光材料，其特征在于，所述Ce-Eu共掺杂BaZn2(PO4)2荧光材料化学式为BaZn2-x-yEuxCey(PO4)2，其中x取值范围为0.015~0.1，y取值范围为0.03~0.05。
2.一种Ce-Eu共掺杂BaZn2(PO4)2荧光材料制备方法，其特征在于，按化学式BaZn2-x- yEuxCey(PO4)2中各元素的化学计量比，其中x取值范围为0.015~0.1，y取值范围为0.03~0.05，分别称取含钡化合物、磷酸化合物、含锌化合物、含铈化合物以及含铕化合物，并于有机溶剂中超声分散15~45min，经离心干燥后得到原始粉料；
将所述原始粉料在空气环境下进行预烧结，得到预烧结粉料，预烧结温度为300~600℃，预烧结时间为2~6h；
将所述预烧结粉料冷却至室温，研磨并混合均匀后，在空气环境下进行最终烧结，得到最终烧结粉料，最终烧结温度为700~1300℃，最终烧结时间为4~8h；
将所述最终烧结粉料冷却至室温，研磨并混合均匀后，得到Ce-Eu共掺杂BaZn2(PO4)2荧光材料。
3.根据权利要求2所述的Ce-Eu共掺杂BaZn2(PO4)2荧光材料制备方法，其特征在于，所述含钡化合物为碳酸钡BaCO3。
4.根据权利要求2所述的Ce-Eu共掺杂BaZn2(PO4)2荧光材料制备方法，其特征在于，所述磷酸化合物为磷酸二氢铵NH4H2PO4。
5.根据权利要求2所述的Ce-Eu共掺杂BaZn2(PO4)2荧光材料制备方法，其特征在于，所述含锌化合物为氧化锌ZnO。
6.根据权利要求2所述的Ce-Eu共掺杂BaZn2(PO4)2荧光材料制备方法，其特征在于，所述含铈化合物为氧化铈CeO2。
7.根据权利要求2所述的Ce-Eu共掺杂BaZn2(PO4)2荧光材料制备方法，其特征在于，所述含铕化合物为氧化铕Eu2O3。
8.根据权利要求2所述的Ce-Eu共掺杂BaZn2(PO4)2荧光材料制备方法，其特征在于，制备所述原始粉料时，以3000~8000rpm的转速离心3~10min。
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| "Luminescence, energy transfer and tunable color of Ce3+,Dy3+/Tb3+ doped BaZn2(PO4)2 phosphors;Luxiang Wang et al.;《New J. Chem.》;20160127;第40卷;第3086-3093页 * |
| A potential single-phased white-emitting LiBaBO3:Ce3+, Eu2+ phosphor for white LEDs;LI Panlai et al.;《JOURNAL OF RARE EARTHS》;20100831;第28卷(第4期);第523-525页 * |
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