CN112391168A - 一种新型的发光可调的荧光粉及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及LED及稀土掺杂发光领域，尤其涉及一种新型的发光可调的荧光粉及其制备方法。该荧光粉的化学分子式为Sr5.00‑2x‑yNaxTbx(PO4)3Br:yEu2+,其中，x为[Na+,Tb3+]离子对取代[Sr2+,Sr2+]离子对的摩尔量,其取值范围为：0<x≤0.60，y为Eu2+取代Sr2+的摩尔量，其取值范围为：0≤y≤0.10。该荧光粉制备简单，在烧结温度及其他环境相同的情况下，采用化学单元取代策略，通过[Na+,Tb3+]离子对取代原化合物中[Sr2+,Sr2+]离子对，不仅实现了调控荧光粉发光颜色的目的，而且通过Eu2+的共掺杂，显著地提高了Tb3+的发光强度。
Description
技术领域
本发明涉及LED及稀土掺杂发光领域，尤其涉及一种通过化学单元取代策略实现光谱调控的荧光粉及其制备方法。
背景技术
近年来，随着发光二极管(LED)产业的不断发展，白光LED照明领域已经越来越受到人们的青睐。白光LED照明光源与传统的白炽灯、荧光灯相比，具有经久耐用、无污染、性能稳定、响应时间短、效率高等众多优点。目前，商用白光LED主要通过蓝光芯片激发 YAG:Ce3+黄色荧光粉实现，由于光谱中缺少红光组分，导致其显色指数(Color RenderingIndex, CRI)较低(CRI<80)，色温(Correlated color temperature,CCT)较高(CCT>4500)，光品质较差，限制了其应用范围。紫外光芯片激发红、绿、蓝三基色荧光粉可以获得高显色指数，低色温的高品质白光，赢得了人们的广泛关注。因此，开发新型高效的三基色荧光粉在照明领域中具有重要的现实意义和应用价值。
Tb3+由于5D4-7F5电子跃迁，在544nm处产生有效的光发射，因此它是一种常用的绿光发射激活剂。然而，Tb3+掺杂荧光粉的主要问题是自旋禁戒的f-f跃迁，吸收弱且缺乏宽的激发带，导致光致发光效率低。本发明通过化学单元取代策略制备了一种新型的发光颜色可调的荧光粉，通过[Na+,Tb3+]离子对逐步取代[Sr2+,Sr2+]离子对，不仅实现了调控荧光粉发光颜色的目的，而且通过Eu2+的共掺杂，显著地提高了Tb3+的发光强度。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种新型的光谱可调的荧光粉。本发明的另一目的在于提供一种可实现光谱调控的荧光粉的制备方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种可实现光谱调控的荧光粉，该荧光粉的化学式为Sr5.00-2x-yNaxTbx(PO4)3Br:yEu2+，式中，x为[Na+,Tb3+]离子对取代[Sr2+,Sr2+]离子对的摩尔量，其取值范围：0<x≤0.60，y为Eu2+取代Sr2+的摩尔量，其取值范围：0≤y≤0.10。如上所述的实现光谱调控的荧光粉的制备方法，包括以下步骤：
(1)以含有锶离子Sr2+的化合物、含有钠离子Na+的化合物、含有铽离子Tb3+的化合物、含有磷的盐类、含有溴离子Br-的化合物、含有稀土铕离子Eu3+的化合物为原料，按分子式 Sr5.00-2x-yNaxTbx(PO4)3Br:yEu2+中对应元素的化学计量比进行配料，其中0<x≤0.60，0≤y≤0.10；计算并分别称取各原料；
(2)将步骤(1)称取的原料置于玛瑙研钵中充分研磨，将原料研磨和混合均匀并转移至刚玉坩埚中；
(3)将步骤(2)得到的混合物置于马弗炉中，在由活性碳粉燃烧产生的CO或者H2+N2的还原气氛中900～1100℃灼烧7～9个小时，得到所需要的磷酸盐单相荧光粉。
通过以上步骤，本发明可实现所制备的发光材料的发光由蓝至绿光的发光颜色调控。
本发明化学合成法的技术方案中，含有锶离子Sr2+的化合物为碳酸锶；含有Na+离子的化合物为碳酸钠；含有Tb3+离子的化合物为氧化铽；含有溴离子Br-的化合物为六水溴化锶；含有铕离子Eu3+的化合物为氧化铕；含有磷的盐类为磷酸二氢铵。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是按本发明专利制备的不同浓度[Na+,Tb3+]]离子对取代[Sr2+,Sr2+]离子对的XRD图；
图2是按本发明专利制备的不同材料样品的发射光谱图：(a)是按本发明实施例1技术方案制备的材料样品在394nm光激发下的发光光谱；(b)是按本发明实施例2技术方案制备的材料样品在394nm光激发下的发光光谱；(c)是按本发明实施例3 技术方案制备的材料样品在394nm光激发下的发光光谱；(d)是按本发明实施例4 技术方案制备的材料样品在371nm光激发下的发光光谱；
图3是按本发明制备的不同材料样品发光的色度坐标图；
具体实施方式
现在结合具体实施例对本发明作进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
实施例1：
制备Sr4.70Na0.10Tb0.10(PO4)3Br:0.10Eu2+
根据化学式Sr4.70Na0.10Tb0.10(PO4)3Br:0.10Eu2+中各元素的化学计量比，分别称取SrCO3 (0.7722克)，Na2CO3(0.0066克),Tb4O7(0.0233克),NH4H2PO4(0.4298克)，SrBr2.6H2O(0.2214 克)，Eu2O3(0.0219克)。在玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀，转移至刚玉坩埚中，将得到的混合物置于马弗炉中，在由活性碳粉燃烧产生的CO或者H2+N2的还原气氛中1000℃灼烧9 个小时，得到所需要的二价铕/三价铽离子掺杂的磷酸盐单相荧光粉。
该荧光粉的发射光谱图如图2(a)所示，当激发波长为394nm时，从图中可以看出其发射光谱包含两部分：一部分为Eu2+的宽带蓝光发射，最高峰在451nm左右；另一部分为Tb3+的窄带绿光发射，最高发射峰在在546nm，荧光粉的发光颜色为蓝光，色坐标为(0.157,0.059)。
实施例2：
制备Sr4.30Na0.30Tb0.30(PO4)3Br:0.10Eu2+
根据化学式Sr4.30Na0.30Tb0.30(PO4)3Br:0.10Eu2+中各元素的化学计量比，分别称取SrCO3 (0.6987克)，Na2CO3(0.0198克),Tb4O7(0.0698克),NH4H2PO4(0.4298克)，SrBr2.6H2O(0.2214 克),Eu2O3(0.0219克)。在玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀，转移至刚玉坩埚中，将得到的混合物置于马弗炉中，在由活性碳粉燃烧产生的CO或者H2+N2的还原气氛中1000℃灼烧9 个小时，得到所需要的二价铕/三价铽离子掺杂的磷酸盐单相荧光粉。
该荧光粉的荧光光谱图如图2(b)所示，当激发波长为394nm时，从图中可以看出Eu2+的452 nm左右的蓝光发射峰强度相对下降，Tb3+的545nm绿光发射峰强度相对增加，荧光粉的发光颜色为蓝色，色坐标为(0.167,0.092)。
实施例3：
制备Sr3.70Na0.60Tb0.60(PO4)3Br:0.10Eu2+
根据化学式Sr3.70Na0.60Tb0.60(PO4)3Br:0.10Eu2+中各元素的化学计量比，分别称取SrCO3 (0.5884克)，Na2CO3(0.0396克),Tb4O7(0.1397克),NH4H2PO4(0.4298克)，SrBr2.6H2O(0.2214 克),Eu2O3(0.0219克)。在玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀，转移至刚玉坩埚中，将得到的混合物置于马弗炉中，在由活性碳粉燃烧产生的CO或者H2+N2的还原气氛中1000℃灼烧9 个小时，得到所需要的二价铕/三价铽离子掺杂的磷酸盐单相荧光粉。
该荧光粉的荧光光谱图如图2(c)所示，当激发波长为394nm时，从图中可以看出Eu2+的452 nm左右的蓝光发射峰强度继续下降，Tb3+的544nm绿光发射峰强度继续增加，荧光粉的发光颜色为蓝绿色，色坐标为(0.189,0.157)。
实施例4：
制备Sr3.80Na0.60Tb0.60(PO4)3Br
根据化学式Sr3.70Na0.60Tb0.60(PO4)3Br:0.10Eu2+中各元素的化学计量比，分别称取SrCO3 (0.6068克)，Na2CO3(0.0396克),Tb4O7(0.1397克),NH4H2PO4(0.4298克)，SrBr2.6H2O(0.2214 克)。在玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀，转移至刚玉坩埚中，将得到的混合物置于马弗炉中，在由活性碳粉燃烧产生的CO或者H2+N2的还原气氛中1000℃灼烧9个小时，得到三价铽离子掺杂的磷酸盐单相荧光粉。
该荧光粉的荧光光谱图如图2(d)所示，当激发波长为371nm时，从图中可以看出在没有 Eu2+掺杂条件下，Tb3+的545nm绿光发射峰强度发光强度明显减弱，荧光粉的发光颜色为绿色，色坐标为(0.304,0.523)，与图2(c)对比可知，当Tb3+的掺杂浓度同为0.60时，Eu2+的共掺杂可以显著提高Tb3+的绿光发射强度。
Claims (8)
1.一种通过化学单元取代策略实现光谱调控的荧光粉，其特征在于：化学式为Sr5.00-2x-yNaxTbx(PO4)3Br:yEu2+，式中，x为[Na+,Tb3+]离子对取代[Sr2+,Sr2+]离子对的摩尔量，其取值范围为：0<x≤0.60，y为Eu2+取代Sr2+的摩尔量，其取值范围为：0≤y≤0.10，在烧结温度及其他环境相同的情况下，通过调节[Na+,Tb3+]离子对的取代量，实现对荧光粉发光的调控。
2.一种权利要求1所述的实现光谱调控的荧光粉的制备方法，其特征在于采用高温固相法，包括以下步骤：(1)以含有锶离子Sr2+的化合物、含有钠离子Na+的化合物、含有铽离子Tb3+的化合物、含有磷的盐类、含有溴离子Br-的化合物、含有稀土铕离子Eu3+的化合物为原料，按分子式Sr5.00-2x-yNaxTbx(PO4)3Br:yEu2+中对应元素的化学计量比进行配料，其中0<x≤0.60，0≤y≤0.10；计算并分别称取各原料；(2)将步骤(1)称取的原料置于玛瑙研钵中充分研磨，将原料研磨和混合均匀并转移至刚玉坩埚中；(3)将步骤(2)得到的混合物置于马弗炉中，在CO或者H2+N2的还原气氛中900～1100℃灼烧7～9个小时，得到所需要的磷酸盐单相荧光粉。
3.根据权利要求2所述的实现光谱调控的荧光粉的制备方法，其特征在于：所述的含有锶离子Sr2+的化合物为碳酸锶。
4.根据权利要求2所述的实现光谱调控的荧光粉的制备方法，其特征在于：所述的含有钠离子Na+的化合物为碳酸钠。
5.根据权利要求2所述的实现光谱调控的荧光粉的制备方法，其特征在于：所述的含有铽离子Tb3+的化合物为氧化铽。
6.根据权利要求2所述的实现光谱调控的荧光粉的制备方法，其特征在于：所述的含有稀土铕离子Eu3+的化合物为氧化铕。
7.根据权利要求2所述的实现光谱调控的荧光粉的制备方法，其特征在于：所述的含有磷的盐类为磷酸二氢铵。
8.根据权利要求2所述的实现光谱调控的荧光粉的制备方法，其特征在于：所述的含有溴离子Br-的化合物为六水溴化锶。
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2020
- 2020-11-18 CN CN202011292783.7A patent/CN112391168A/zh active Pending
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