CN112625684A - 一种用于农业照明的深红光铌酸盐荧光粉及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于农业照明的深红光铌酸盐荧光粉及其制备方法，属于稀土发光材料技术领域。本发明所述红色荧光材料是Mn4+激活的荧光粉为固溶体，其化学通式为Ba2‑xLuNbO6:x Mn4+，其中0＜x≤0.02；所述一种用于农业照明的深红光铌酸盐荧光粉的制备方法是：Ba∶Lu∶Nb∶Mn＝2∶1∶1∶x，其中0＜x≤0.02。其制备方法为：分别准确称取含钡化合物、含镧化合物、含铌化合物及含锰化合物原料，经过研磨混匀后，在1300‑1550℃煅烧5‑10h，随炉冷却至室温，即可制得Ba2‑xLuNbO6:x Mn4+红色荧光粉。所述荧光粉发光性能优异，学稳定性好，激发效率高，制备过程简单，易于工业化生产。本发明的红色荧光材料具有宽的紫外与蓝光吸收，能将紫外与蓝光高效转化为600‑800nm光谱区的红光，发光中心为700nm，可在白光LED照明和植物生长红色LED灯中得到应用。

Description

一种用于农业照明的深红光铌酸盐荧光粉及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种用于农业照明的深红光铌酸盐荧光粉及其制备方法。属于稀土发光材料技术领域。
背景技术
随着半导体技术的不断发展，LED应用的不断开发和研究，价格已经大幅度下降。目前LED在农业的领域尤其是植物设置栽培的研究、园林种植等领域也取得了突破性的进展。尤其是在超高亮度LED开发成功后，被广泛应用于植物生理或栽培领域的研究，如光形态发生、光合作用及叶绿素合成研究等。
光对植物的光合作用主要集中在610-720nm红橙光以及400-510nm的蓝紫光范围。蓝光为410-500nm的波长对叶绿素的生长、花芽形成、叶片形态、气孔开度和向光性有影响，能促进植物茎叶生长。红光610-700nm的波长对营养体的发育、萌发有促进作用，730nm左右的深红光可促进植物生长和光合作用。
随着相关技术的发展和成熟，蓝光LED光源效率得到大幅度提升，蓝色发光波段可直接由高效LED芯片提供。然而，现有红光波段效率较低，限制了红光在植物照明领域的应用。目前应用主要是硫化物荧光粉(Sr，Ca)S：Eu2+。但硫化物在使用过程中的不稳定性和以及对环境污染使人们不断开发可以替换现有硫化物红色荧光粉。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于农业照明的深红光铌酸盐荧光粉及其制备方法，该红色发光材料具有较宽的激发和发射光谱以及优良的发光性能，在紫外光、近紫外光、蓝绿光的激发下能够发射红光，可应用于LED植物照明。
一种用于农业照明的深红光铌酸盐荧光粉及其制备方法，属于稀土发光材料技术领域。本发明所述红色荧光材料是Mn4+激活的荧光粉为固溶体，其化学通式为Ba2-xLuNbO6：xMn4+，其中0＜x≤0.2；
一种用于农业照明的深红光铌酸盐荧光粉的制备方法为：
(1)将原料Ba∶Lu∶Nb∶Mn＝2∶1∶1：x，其中0＜x≤0.02。其制备方法为：分别准确称取含钡化合物、含镧化合物、含铌化合物及含锰化合物原料，经过研磨混匀后，加入酒精研磨使其混合均匀；
(2)将步骤(1)称取的原料研磨并混匀；
(3)再将混合的原料放入坩埚，在温度为1300-1550℃下煅烧5-10h；待其冷却到室温，将烧结成块的固溶体，再次研磨成粉即得到Ba2-xLuNbO6：x Mn4+深红色荧光粉。
步骤(1)所述含钡化合物原料为碳酸盐、硝酸盐、氯化物、氧化物、草酸盐和醋酸盐中的任一种。
步骤(1)所述含镧化合物原料为碳酸盐、硝酸盐、氯化物、氧化物、草酸盐和醋酸盐中的任一种。
步骤(1)所述含铌化合物为氧化铌，Nb2O5，NbO2，Nb2O3，NbO中的任意一种。
步骤(1)所述含锰化合物原料为碳酸盐、硝酸盐、氯化物、氧化物、草酸盐和醋酸盐中的任一种。
本发明的一种用于农业照明的深红光铌酸盐荧光粉及其制备方法有以下优点和有益效果：
(1)本发明的一种用于农业照明的深红光铌酸盐荧光粉为四价锰离子掺杂铌酸盐，其热稳定性好，荧光强度高，显色性好，是一种性能优良的红色荧光粉材料。，原料及最终产物均不含有毒有害物质，适合应用于紫外LED芯片激发的植物照明补光用的人工光源领域。
(2)本发明制备的一种用于农业照明的深红光铌酸盐荧光粉具有在(近)紫外光谱区吸收，能将紫外与蓝光高效转化为600-800nm光谱区的红光，发光中心为700nm。可以在荧光灯、固态LED及显示等领域获得应用。
(3)本发明以铌酸盐为基质的红色荧光材料，采用高温固相法在空气中制备，该制备方法简单易行，不需要高温高压条件，采用合适和温和的加热升温工艺，具有工艺简便、成本低廉、无污染、成本低，适合工业化生产等优点。
本发明的有益效果为：
本发明的红色荧光粉化学热稳定性好，激发效率高，能在蓝光(350-420)激发下获得位于700nm左右的红色发光，可与蓝光LED匹配。可在白光LED照明和植物生长红色LED灯中得到应用。
附图说明
图1是本发明实施方式1的荧光粉在XRD光谱；
图2是发明实施方式1的荧光粉在激发发射光谱；
图3是发明实施方式1的荧光粉发射光谱；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
具体实施方案1
1、本实施例制备的一种用于农业照明的深红光铌酸盐荧光粉的化学通式为Ba2- xLuNbO6：x Mn4+，其中x＝0.001。该荧光粉平均颗粒为15～20微米，其主相结构属于立方晶系。具体制备方法为：
(1)按BaCO3(99.99％)∶Lu2O3(99.99％)∶Nb2O3(99.99％)∶MnO2(99.99％)的摩尔比＝2∶1∶1∶0.001，准确称量BaCO3(99.99％)：Lu2O3(99.99％)：Nb2O3(99.99％)：MnO2(99.99％)混合于玛瑙研钵中，加入110％体积分数的酒精研磨0.6h使其混合均匀。
(2)将步骤(1)所得的混合料置于刚玉坩埚内，在空气气氛中于1350℃下烧结5h，并冷却至室温，研磨后即得到高温红色荧光粉Ba1.999LuNbO6：0.001Mn4+。如附图1所示。
本发明的红色荧光粉化学热稳定性好，激发效率高，能在蓝光(350-420)(如附图2所示)激发下获得位于700nm左右的红色发光(如附图3所示)，可与蓝光LED匹配。本发明的制备方法，制备过程简单，成本低廉，质量可靠，利于工业化生产。可在白光LED照明和植物生长红色LED灯中得到应用。
具体实施方案2
1、本实施例制备的一种用于农业照明的深红光铌酸盐荧光粉的化学通式为Ba2- xLuNbO6：0.005Mn4+，其中x＝0.001。该荧光粉平均颗粒为15～20微米，其主相结构属于立方晶系。具体制备方法为：
(1)按BaCl2(99.99％)∶Lu2O3(99.99％)∶Nb2O3(99.99％)∶MnO2(99.99％)的摩尔比＝2∶1∶1∶0.005，准确称量BaCl2(99.99％)：Lu2O3(99.99％)：Nb2O3(99.99％)：MnO2(99.99％)混合于玛瑙研钵中，加入140％体积分数的酒精研磨0.8h使其混合均匀。
(2)将步骤(1)所得的混合料置于刚玉坩埚内，在空气气氛中于1550℃下烧结4h，并冷却至室温，研磨后即得到高温红色荧光粉Ba1.995LuNbO6：0.005Mn4+。
本发明的红色荧光粉化学热稳定性好，激发效率高，能在蓝光(350-420)激发下获得位于700nm左右的红色发光，可与蓝光LED匹配。本发明的制备方法，制备过程简单，成本低廉，质量可靠，利于工业化生产。可在白光LED照明和植物生长红色LED灯中得到应用。
以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (10)

1.一种用于农业照明的深红光铌酸盐荧光粉及其制备方法，属于稀土发光材料技术领域。本发明所述红色荧光材料是Mn4+激活的荧光粉为固溶体，其化学通式为Ba2-xLuNbO6：xMn4+，其中0＜x≤0.02。
2.根据权利要求1所述的一种用于农业照明的深红光铌酸盐荧光粉及其制备方法，其特征在于：该荧光粉平均颗粒为15～20微米，其主相结构属于立方晶系。
3.根据权利要求1所述的一种用于农业照明的深红光铌酸盐荧光粉及其制备方法，其特征在于：
(1)将原料Ba∶Lu∶Nb∶Mn＝2∶1∶1∶x，其中0＜x≤0.02。其制备方法为：分别准确称取含钡化合物、含镧化合物、含铌化合物及含锰化合物原料，经过研磨混匀后，加入酒精研磨使其混合均匀；
(2)再将混合的原料放入坩埚，在温度为1300-1550℃下煅烧5-10h；待其冷却到室温，将烧结成块的固溶体，再次研磨成粉即得到Ba2-xLuNbO6：x Mn4+红色荧光粉。
4.根据权利要求3所述的一种用于农业照明的深红光铌酸盐荧光粉及其制备方法，其特征在于：所述酒精的纯度为98wt％以上，加入量为混合料体积的80％～140％。
5.根据权利要求3所述的一种用于农业照明的深红光铌酸盐荧光粉及其制备方法，其特征在于：所述烧制在空气气氛下进行。
6.根据权利要求3所述的一种用于农业照明的深红光铌酸盐荧光粉及其制备方法，其特征在于：能将紫外与蓝光高效转化为600-800nm光谱区的红光，发光中心为700nm，可在白光LED照明和植物生长红色LED灯中得到应用。
7.根据权利要求3所述的一种用于农业照明的深红光铌酸盐荧光粉及其制备方法，其特征在于：含钡化合物为碳酸盐、硝酸盐、氯化物、氧化物、草酸盐和醋酸盐中的任一种。
8.根据权利要求3所述的一种用于农业照明的深红光铌酸盐荧光粉及其制备方法，其特征在于：含镧化合物为碳酸盐、硝酸盐、氯化物、氧化物、草酸盐和醋酸盐中的任一种。
9.根据权利要求3所述的一种用于农业照明的深红光铌酸盐荧光粉及其制备方法，其特征在于：含铌化合物为氧化铌，Nb2O5，NbO2，Nb2O3，NbO中的任意一种。
10.根据权利要求3所述的一种用于农业照明的深红光铌酸盐荧光粉及其制备方法，其特征在于：含锰化合物为氧化盐、氯化物、碳酸盐、草酸盐、醋酸盐和硝酸盐中的任一种。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113528137A (zh) * 2021-08-24 2021-10-22 中国科学院长春应用化学研究所 一种Mn掺杂的用于LED植物生长用深红色发光材料及其制备方法和应用

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