CN110951489B - 一种铕激活的硅酸盐蓝光荧光粉及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铕激活的硅酸盐蓝光荧光粉，其化学式为Na2Hf1‑yZrySi2O7:xEu2+。按该化学式中各原料的化学计量比，分别称取各原料，Na通过碳酸盐或硝酸盐引入，Hf、Zr、Si和Eu均通过各自的氧化物形式引入；将各原料充分混合研磨，得混合物；在还原气氛和一定温度下保温，随炉冷却至室温，研磨，制得铕激活的硅酸盐蓝光荧光粉。该制备方法以金属碳酸盐为原料，制备结晶度好、发光效率高、化学性质稳定、高温下亮度变化小、寿命长、亮度较强的硅酸盐蓝光荧光粉，适合大规模工业化生产。荧光粉激发范围涵盖大部分近紫外和少许蓝光区域，可以与405nm芯片契合，发射峰包含少许绿光成分，可得高显色指数。

Description

一种铕激活的硅酸盐蓝光荧光粉及其制备方法
技术领域
本发明属于LED用荧光粉和micro-LED技术领域，涉及一种铕激活的硅酸盐蓝光荧光粉；本发明还涉及一种该硅酸盐蓝光荧光粉的制备方法。
背景技术
白光LED是一种新型固态光源，已成为室外照明的主要光源。目前，白光LED的普遍制备方法是将黄光荧光粉YAG与InGaN蓝光芯片结合，但是这种方法得到的白光LED的色彩还原性差，白光显色指数低。另外一种得到白光LED的方法是用近紫外光芯片（380～410nm）激发红绿蓝三色荧光粉，该方法可以获得更高的色彩还原性和高的显色指数。而商用蓝光荧光粉BAM的制备条件相对苛刻，在高操作温度时，Eu2+容易被氧化成Eu3+，因此研究开发近紫外光激发的蓝光荧光粉具有重要意义。
在适于近紫外光激发的荧光粉中，铕激活的稀土硅酸盐荧光粉具有良好的发光性质和物理化学稳定性，是性能较好的一类荧光粉。因此开发高效稳定的稀土硅酸盐荧光粉是很有意义的。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有良好的发光性质和物理化学稳定性的铕激活的硅酸盐蓝光荧光粉。
本发明的另一个目的是提供一种上述蓝光荧光粉的制备方法
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种铕激活的硅酸盐蓝光荧光粉，其化学式为Na2Hf1-yZrySi2O7:xEu2+，其中，0.01≤x≤0.06，0≤y≤0.2。
本发明所采用的另一个技术方案是：一种铕激活的硅酸盐蓝光荧光粉的制备方法，具体按以下步骤进行：
1）按照化学式Na2Hf1-yZrySi2O7:xEu2+（0.01≤x≤0.06，0≤y≤0.2）中各原料的化学计量比，分别称取各原料，其中，Na通过碳酸盐或硝酸盐引入，Hf通过其氧化物形式引入，Zr通过其氧化物形式引入，Si通过其氧化物形式引入，Eu以其氧化物引入；
2）将所取各原料充分混合研磨，得到混合物；在保护气氛下将混合物在1300～1400℃温度下保温4～8h，随炉冷却至室温，研磨，制得铕激活的硅酸盐蓝光荧光粉。
保护气氛是还原性气体与N2组成的混合气体，或者是还原性气体与惰性气体组成的混合气体，该还原性气体的体积为混合气体总体积的5～10%；还原性气体为H2。
在高温条件下，均匀混合的固体粉末经过界面间接触、反应，生成Na2Hf1- yZrySi2O7:xEu2+晶核，之后随着反应时间的延长，晶核逐渐增大，最终基本形成Na2Hf1- yZrySi2O7:xEu2+产物相。Na2ZrSi2O7和Na2HfSi2O7属三斜晶系，其呈现出一个典型的框架结构，该结构由[SiO4]四面体和[ZrO6]/[HfO6]多面体通过共用氧原子而形成一个紧密的环状结构，而钠离子位于其结构体腔中。Eu2+被认为进入Na+格位，从而使制得的荧光粉具有良好的性能。结构直接影响发光性能，Na2Hf1-yZrySi2O7紧密的刚性结构使掺杂Eu2+后的Na2HfSi2O7：Eu2+热稳定性良好。
本发明制备方法采用常见的金属碳酸盐为原材料，制备亮度较强的硅酸盐蓝光荧光粉，制备的荧光粉结晶度好、发光效率高、化学性质稳定、高温下亮度变化小、寿命长。该方法简单易行，工艺窗口宽，适合大规模工业化生产。所得荧光粉激发范围涵盖大部分近紫外和少许蓝光区域，可以与405nm芯片完美契合，同时发射峰包含少许绿光成分，可以得到高显色指数。
附图说明
图1是实施例1制得荧光粉的X射线衍射谱图。
图2是实施例1制得荧光粉的激发及发射光谱图。
图3是实施例1制得荧光粉的发射光谱相对强度随温度的变化图，其中激发波长为397nm。
图4是实施例2制得荧光粉的激发及发射光谱图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
实施例1
按化学式Na2HfSi2O7:0.03Eu2+的化学计量比称取Na2CO3、HfO2、SiO2及Eu2O3，充分混合研磨，得到混合物；将该混合物放于氧化铝坩埚中，置于管式炉中，保护气氛下，在1350℃温度下保温4h，随炉冷却至室温，研磨，过筛，制得铕激活的硅酸盐蓝光荧光粉。该保护气氛按体积百分比由10%的H2和90%的N2组成。
图1是实施例1制得的蓝色荧光粉的X射线衍射谱图，从图中可以看出从图1可以看出所得产物的X射线衍射峰与标准卡片匹配良好。说明该样品具有良好的晶体结构。
实施例1制得的蓝色荧光粉的激发及发射光谱图，如图2。从图2可以看出，该荧光粉的激发光波长介于250～450nm，较佳激发波长位于397±10nm处；发射光主波长位于460nm。图2表明该荧光粉具有很宽的激发带，可以与近紫外芯片很好的契合。
图3为实施例1制得的蓝色荧光粉的发射光谱强度随温度的变化图，其中激发波长为397nm。图中显示了温度从25℃升高至200℃的过程中，样品的发射强度小幅度下降，在150oC时有初始强度的50%左右，说明该荧光粉在高温下具有良好的亮度及颜色稳定性。
实施例2
按化学式Na2Hf0.8Zr0.2Si2O7:0.01Eu2+的化学计量比称取Na2CO3、HfO2、SiO2及Eu2O3，充分混合研磨，得到混合物；将该混合物放于氧化铝坩埚中，置于管式炉中，保护气氛下，在1300℃温度下保温8h，随炉冷却至室温，研磨，过筛，制得铕激活的硅酸盐蓝光荧光粉。该保护气氛按体积百分比由5%的H2和95%的He组成。
实施例2制得的荧光粉的激发及发射光谱图，如图4。从图4可以看出，该荧光粉的激发光波长介于250～450nm，发射光主波长位于460nm。图4表明该荧光粉具有很宽的激发带，可以与近紫外芯片很好的契合。
从图2和图4可以看出Zr的引入不影响样品的发射，只是小幅度降低了样品在380～420 nm的激发，适量的Zr取代Hf可以在不影响荧光粉性能的情况下降低生产成本。
实施例3
按化学式Na2Hf0.9Zr0.1Si2O7:0.01Eu2+的化学计量比称取Na2CO3、HfO2、SiO2及Eu2O3，充分混合研磨，得到混合物；将该混合物放于氧化铝坩埚中，置于管式炉中，保护气氛下，在1400℃温度下保温6h，随炉冷却至室温，研磨，过筛，制得铕激活的硅酸盐蓝光荧光粉。该保护气氛按体积百分比由7.5%的H2和92.5%的He组成。

Claims (1)

1.一种铕激活的硅酸盐蓝光荧光粉的制备方法，其特征在于，该制备方法具体为：按化学式Na2Hf0.8Zr0.2Si2O7:0.01Eu2+的化学计量比称取Na2CO3、HfO2、SiO2及Eu2O3，Zr通过其氧化物引入，充分混合研磨，得到混合物；将该混合物放于氧化铝坩埚中，置于管式炉中，保护气氛下，在1300℃温度下保温8h，随炉冷却至室温，研磨，过筛，制得铕激活的硅酸盐蓝光荧光粉；该保护气氛按体积百分比由5%的H2和95%的He组成。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN104073255A (zh) * 2014-06-30 2014-10-01 苏州大学 一种硅酸锆盐蓝色荧光粉、制备方法及其应用

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