CN111378441A - 一种提高稀土掺杂SrSi2B2O8:Tb3+荧光材料绿光发光强度的技术 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高稀土掺杂SrSi2B2O8:Tb3+荧光粉绿光发光强度的技术，该技术以SrSi2B2O8:Tb3+绿光发射荧光粉为基础，通过引入Ce3+离子，构筑了Ce3+离子和Tb3+离子之间辐射再吸收的能量传输通道，提升荧光粉绿光发光强度20倍以上。
Description
技术领域
本发明涉及一种提高稀土掺杂SrSi2B2O8:Tb3+荧光材料绿光发光 强度的技术，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。固体照明因具有能耗低、发光效率高、寿命长和响应快等优异 性能受到人们的广泛关注。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。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。在SrSi2B2O8基 质荧光粉中，蓝光发射荧光粉已经研究很多，而绿色发光荧光粉研究相对较少。众所周知，Pr3+离子为典型的绿色荧光粉激活剂，因此， 本发明基于SrSi2B2O8:Tb3+绿光荧光，通过构造能量传输通道，提高 荧光粉的绿光发光强度。
发明内容
为了提高三基色荧光粉中绿光发光强度，本发明提出了一种提高 稀土掺杂SrSi2B2O8:Tb3+荧光材料绿光发光强度的技术。
本发明的技术以SrSi2B2O8:Tb3+绿光发射荧光粉为基础，通过引 入Ce3+离子，构筑了Ce3+离子和Tb3+离子之间辐射再吸收的能量传输 通道，从而达到提高绿光发射的目的。
本发明之技术效果明显，通过构筑Ce3+离子和Tb3+离子之间的能 量传输通道，Ce3+离子的发射光全部被Tb3+离子所吸收，转化为激发 能，两者的能量转移效率超过90％，大幅提升了SrSi2B2O8:Tb3+绿光 荧光材料的发光强度。本发明荧光材料的发光强度与SrSi2B2O8:Tb3+绿光荧光材料的发光强比较如图1所示。
本发明通过构筑能量传递通道，在较低的稀土掺杂下，可以提高 荧光材料的绿光发光强度20倍以上。
附图说明
图1是本发明荧光材料和SrSi2B2O8:Tb3+绿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20 倍以上。
图2是本发明中所提荧光材料样品的XRD图。材料的结构为正 交晶系，晶格常数是
图3是单掺Ce3+离子荧光材料样品的激发光谱图。
图4是单掺Ce3+离子荧光材料样品的发射光谱图。
图5是单掺Tb3+离子荧光材料样品的激发光谱图。
图6是单掺Tb3+离子荧光材料样品的发射光谱图。
图7是单掺Tb3+离子、Ce3+离子和Tb3+、Ce3+离子双掺荧光材料 样品的激发和发射光谱图。
图8是Tb3+、Ce3+离子双掺荧光材料样品的发射光谱图，其中 Tb3+离子的掺杂浓度从0到0.13。
图9是Tb3+、Ce3+离子双掺荧光材料样品的色坐标图。
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:xTb3+，yCe3+化学式，根据x＝0，0.02， 0.03，0.04，0.05….0.13，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，Tb4O3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4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5是单掺Tb3+离子荧光材料样品的激发光谱图。样品的激发为 窄带，激发峰分别位于318、350、377、382nm。
图6是单掺Tb3+离子荧光材料样品的发射光谱图。样品的发射也 为线状谱，主峰位于544nm，为鲜艳的绿色发光。
图7是单掺Tb3+离子、Ce3+离子和Tb3+、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Tb3+离子 的激发光谱重叠，说明能量传输通道建立成功。Tb3+、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Tb3+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8是Tb3+、Ce3+离子双掺荧光材料样品的发射光谱图，其中 Tb3+离子的掺杂浓度从0到0.13。在掺杂范围内，Ce3+离子的发射减 弱，Tb3+离子的发射增强，当达到掺杂量为8at.％时，绿光发射达到 最强。
图9是Tb3+、Ce3+离子双掺荧光材料样品的色坐标图。单掺Ce3+离子时为蓝光，随着Tb3+离子掺杂浓度的增加，逐渐向绿光区域移动。
Claims (1)
1.一种提高稀土掺杂SrSi2B2O8:Tb3+荧光粉绿光发光强度的技术，该技术以SrSi2B2O8:Tb3+荧光粉为基础，引入Ce3+离子，在Ce3+离子和Tb3+离子间构筑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Tb3+离子，提高SrSi2B2O8:Tb3+荧光粉绿光发射强度。
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