CN111378440A - 一种提高稀土掺杂SrSi2B2O8:Eu2+荧光粉蓝光发光强度的技术 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高稀土掺杂SrSi2B2O8:Eu2+荧光粉蓝光发射的技术，该技术以SrSi2B2O8:Eu2+蓝光发射荧光粉为基础，通过引入Ce3+离子，构筑了Ce3+离子和Eu2+离子之间辐射再吸收的能量传输通道，不仅可以提高发光强度，而且降低了稀土的掺杂量，进而降低荧光材料的成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高稀土掺杂SrSi2B2O8:Eu2+荧光粉蓝光发射的技术，该技术能够提高荧光粉的蓝光发射，属于光电功能材料技术领域。
背景技术
能源短缺是当前全球所面临的共同问题，节能成为人类所关注的热点。固体照明具有能耗低、发光效率高、寿命长和响应快等优异性能被誉为下一代节能环保型照明光源，受到全球各国的高度重视。目前固体照明的主要形式是荧光粉转换型白光发光二极管(PC-WLED)，其中，一种方案是GaN基蓝光芯片与Y3Al5O12:Ce3+ (YAG:Ce3+)黄色荧光粉复合产生白光，另一种是近紫外LED芯片激发红绿蓝三基色荧光粉。第一种方案已经实现商业化，且具有成本低廉、工艺简单等优点，但同时也存在显色指数低、色温高、稳定性差、冷色调等不足。因此第二种方案一直是白光LED研究的重点，近紫外激发红、绿、蓝三基色荧光材料是实现白光照明的关键。2005 年，Park,JK等人首次利用传统的高温固相法合成Eu2+单掺杂CaAl2Si2O8蓝色荧光粉。在350nm激发下，样品的发射光谱呈现两个宽带，分别对应Eu2+在晶格中两种掺杂位置。2009年，李旭等人利用高温固相法在H2和N2还原气氛中制备了Ce3+掺杂的Sr2Al2SiO7蓝色荧光粉。Sr2Al2SiO7:Ce3+可被紫外光有效激发，并且发出很强的蓝光，是一种很好的用于紫外光芯片基的白光发光二极管的荧光粉。大多数研究都集中在铝硅酸盐荧光粉。2012年，王飞等人采用高温固相法在弱还原气氛下制备少量硼掺杂的Ca0.955Al2- xBxSi2O8:Eu2+(x＝ 0～0.7)系列荧光粉，BⅢ进入CaAl2Si2O8晶格与AlⅢ发生类质同相替代形成连续固溶体。直到2015年，LEOW等人研究了RE(Eu2+，Eu3+和Dy3+)掺杂的SrB2Si2O8荧光粉的发光性质及其应用，这些荧光粉显示出在白光发生中的应用潜力，硼硅酸盐荧光粉才开始大量研究。 2016年，Peng等人首次研究了Ce3+掺杂的MB2Si2O8(M＝Sr，Ba) 的VUV-vis光致发光特性，并对了解Ce3+离子5d-4f发射的变化给出了全面的了解，单掺Ce3+离子的荧光材料样品发射位于紫外区。然而要制备高效的红、绿、蓝三基色发光材料，必须提高每一种发光颜色的发光强度(效率)。
发明内容
为了提高三基色荧光粉中蓝光发光强度，本发明提出了一种提高稀土掺杂SrSi2B2O8:Eu2+荧光粉蓝光发光强度的技术。
本发明的技术以SrSi2B2O8:Eu2+蓝光发射荧光粉为基础，通过引入Ce3+离子，构筑了Ce3+离子和Eu2+离子之间辐射再吸收的能量传输通道，从而达到提高蓝光发射的目的。
本发明之技术效果明显，通过构筑Ce3+离子和Eu2+离子之间的能量传输通道，Ce3+离子的发射光全部被Eu2+离子所吸收，转化为激发能，两者的能量转移效率达到了93.4％，大幅提升了SrSi2B2O8:Eu2+蓝光荧光粉的发光强度。本发明荧光材料的发光强度与SrSi2B2O8:Eu2+蓝光荧光粉的发光强比较如图1所示。
本发明通过构筑能量传递通道，不仅可以提高发光强度，而且降低了稀土的掺杂量，本发明中稀土Eu2+离子的掺杂量为1at.％，而单掺样品的Eu2+离子掺杂量为8at.％。因此本发明的重要意义有两点，一是提高荧光材料的发光强度，二是降低荧光材料的成本。
附图说明
图1是本发明荧光材料和SrSi2B2O8:Eu2+蓝光荧光粉的发射光谱图。在较低稀土掺杂量下，本发明样品的发光强度是单掺样品的2倍以上。
图2是本发明荧光材料样品的XRD图。材料的结构为正交晶系，晶格常数是
图3是单掺Eu2+离子荧光材料样品的激发光谱图。
图4是单掺Eu2+离子荧光材料样品的发射光谱图。
图5是单掺不同浓度Eu2+离子荧光材料样品的发射光谱图。
图6是单掺Ce3+离子荧光材料样品的激发光谱图。
图7是单掺Ce3+离子荧光材料样品的发射光谱图。
图8是单掺Eu2+离子、Ce3+离子和Eu2+、Ce3+离子双掺荧光材料样品的激发和发射光谱图。
图9是Eu2+、Ce3+离子双掺荧光材料样品的发射光谱图，其中 Eu2+离子的掺杂浓度从0.002到0.01。
具体实施方式
本发明中样品的制备采用高温固相法。具体工艺过程详细叙述如下：
(1)首先根据Sr1-x-ySi2B2O8:xEu，yCe化学式，根据x＝0.01，0.02， 0.03，0.04，0.05….0.80，y＝0.01，0.02，0.03，0.04，0.05….0.10设计配方；
(2)按照制备5g产物，采用精密电子天平称取相应量的H3BO3， SiO2，SrCO3，Eu2O3和CeO2，将称取的原料放入玛瑙研钵内；
(3)采用湿磨法制备前驱体，将少量酒精溶液倒入玛瑙研钵内 (酒精含量不宜过多)，使混合后的材料充分分散，用玛瑙棒仔细研磨均匀；
(4)待酒精溶液挥发后，将显露的白色胶装体研磨成细的粉末，将粉末放入小坩埚中，用双坩埚法制备样品；
(5)将样品放入硅碳棒炉中从室温加热到800～1200℃，保温1～6 小时；最后，随炉降温，获得样品。
样品的X射线衍射如图2所示，通过与标准卡片PDF#25-1288 相比衍射一致，说明荧光材料样品的结构为正交晶系，晶格常数是
稀土掺杂未改变SrSi2B2O8基质的结构。
图3是单掺Eu2+离子荧光材料样品的激发光谱图。样品的激发峰位于280～420nm，主激发峰位于342nm，除此之外，371，381和395nm 存在相对较强的激发峰。
图4是单掺Eu2+离子荧光材料样品的发射光谱图。样品呈单一的宽谱发射，峰值位于440nm。
图5是不同单掺Eu2+离子荧光材料样品的发射光谱图，Eu2+离子的最佳掺杂浓度为8at.％。
图6是单掺Ce3+离子荧光材料样品的激发光谱图。样品的激发光谱为峰值位于320nm的宽带谱。
图7是单掺Ce3+离子荧光材料样品的发射光谱图。样品的发射光谱为峰值位于373nm的宽带谱。
图8是单掺Eu2+离子、Ce3+离子和Eu2+、Ce3+离子双掺荧光材料样品的激发和发射光谱图。单掺Ce3+离子的发射光谱与单掺Eu2+离子的激发光谱重叠，说明能量传输通道建立成功。Eu2+、Ce3+离子双掺荧光材料的激发光谱由Ce3+离子提供，发射光谱仅有Eu2+离子的发射，表明传输实现。双掺样品的发光强度明显强于单掺样品。
图9是Eu2+、Ce3+离子双掺荧光材料样品的发射光谱图，其中 Eu2+离子的掺杂浓度从0.002到0.01。在掺杂范围内，Ce3+离子的发射减弱，Eu2+离子的发射增强，当达到掺杂量为1at.％时，传输结束。
Claims (1)
1.一种提高稀土掺杂SrSi2B2O8:Eu2+荧光粉蓝光发射的技术，该技术以SrSi2B2O8:Eu2+荧光粉为基础，引入Ce3+，在Ce3+离子和Eu2+离子间构造辐射再吸收能量传输的通道，从而将Ce3+离子的发光能量传递给Eu2+离子，实现较低稀土离子浓度(0.01)下提高SrSi2B2O8:Eu2+荧光材料的蓝光发光强度。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004143408A (ja) * | 2002-08-29 | 2004-05-20 | Tosoh Corp | アルカリ土類金属珪酸塩蛍光体及び発光素子 |
| CN101130690A (zh) * | 2007-07-12 | 2008-02-27 | 复旦大学 | 一种二价铕激活的碱土金属硅酸盐荧光粉及其制备方法 |
| CN103045236A (zh) * | 2013-01-21 | 2013-04-17 | 中国计量学院 | 一种Eu2+/M(M=Ce3+,Mn2+,Dy3+)共掺杂的氮氧化物绿色荧光粉 |
| CN105778913A (zh) * | 2016-04-07 | 2016-07-20 | 中山大学 | 一种单基质三掺杂白色荧光材料及其制备方法与应用 |
| CN105802617A (zh) * | 2016-04-07 | 2016-07-27 | 上海应用技术学院 | 一种提高SrAl2B2O7:Tb3+绿色荧光粉发光性能的方法 |
| WO2018033201A1 (en) * | 2016-08-17 | 2018-02-22 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Alternative ultra narrow band emitting phosphor |
-
2018
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004143408A (ja) * | 2002-08-29 | 2004-05-20 | Tosoh Corp | アルカリ土類金属珪酸塩蛍光体及び発光素子 |
| CN101130690A (zh) * | 2007-07-12 | 2008-02-27 | 复旦大学 | 一种二价铕激活的碱土金属硅酸盐荧光粉及其制备方法 |
| CN103045236A (zh) * | 2013-01-21 | 2013-04-17 | 中国计量学院 | 一种Eu2+/M(M=Ce3+,Mn2+,Dy3+)共掺杂的氮氧化物绿色荧光粉 |
| CN105778913A (zh) * | 2016-04-07 | 2016-07-20 | 中山大学 | 一种单基质三掺杂白色荧光材料及其制备方法与应用 |
| CN105802617A (zh) * | 2016-04-07 | 2016-07-27 | 上海应用技术学院 | 一种提高SrAl2B2O7:Tb3+绿色荧光粉发光性能的方法 |
| WO2018033201A1 (en) * | 2016-08-17 | 2018-02-22 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Alternative ultra narrow band emitting phosphor |
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