CN114806575A - 一种高效铋离子激活的黄色荧光材料及其制备方法 - Google Patents

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叶珊珊
吴泉生
应宗波
周江聪
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Abstract

本发明公开了一种高效铋离子激活的黄色荧光材料及其制备方法，涉及荧光粉技术领域。本发明荧光材料的化学式为A2BCO5：Bi3+，其中A为碱土金属离子；Sc、Y、Gd、Lu、Sm、Nd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、La的一种或多种；C为Al、Ga、In的一种或多种。本发明的黄色荧光材料是采用了非稀土铋离子作为激活剂，实现了铋离子的高效黄光发射，为白光LED照明提供了高效的宽带黄色光谱，同时具有较高的热稳定性和化学稳定性。

Description

一种高效铋离子激活的黄色荧光材料及其制备方法
技术领域
本发明属于荧光材料技术领域，具体涉及一种高效铋离子激活的黄色荧光材料及其制备方法。
背景技术
白光发光二极管(LED)具有高效、节能、环保、寿命长、体积小等优点，正逐渐取代高能耗的白炽灯和易污染环境的含汞荧光灯，成为新一代绿色固态照明光源，广泛应用于照明、指示、显示和背光源等领域。
目前，获取白光LED的主流方式是“荧光转换”技术，即将各种颜色的荧光粉涂覆在蓝光或近紫外LED芯片上，利用荧光粉发出的光与芯片发出的光复合形成白光。但是目前主流的荧光粉主要以稀土离子激活的荧光粉为主，这类荧光粉普遍存在相互吸收作用，其会降低白光LED的发光效率。同时稀土离子作为稀缺资源，其供应量有限，因此开发非稀土离子激活的荧光粉具有非常重要的意义。
在众多非稀土离子激活剂中，铋离子由于其裸露的最外层6s6p电子轨道，使其能够和稀土离子一样在不同的基质材料中发出不同颜色的光。因此，铋离子激活的荧光粉成为目前人们研究的热点。但是，目前所报道的铋离子激活的荧光粉普遍存在发光效率低的问题，这使其不能有效地替代稀土离子激活的荧光粉。因此，开发高效的铋离子激活的荧光粉具有非常重要的意义。
发明内容
基于此，本发明提供了一种高效铋离子激活的黄色荧光材料及其制备方法。本发明的黄色荧光材料是采用了非稀土铋离子作为激活剂，实现了铋离子的高效黄光发射。其为白光LED照明提供了高效的宽带黄色光谱，同时具有较高的热稳定性和化学稳定性。
本发明高效铋离子激活的黄色荧光材料的化学式为A2BCO5：Bi3+，其中A为碱土金属离子；
B为Sc、Y、Gd、Lu、Sm、Nd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、La的一种或多种；
C为Al、Ga、In的一种或多种。
本发明所述高效铋离子激活的黄色荧光材料的制备方法，包括以下步骤：
首先按照荧光材料化学式称取原料，并研磨混合均匀；
然后在常压下将混合物加热至1250℃-1350℃并焙烧4-8h，随炉冷却至室温。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种高效铋离子激活的黄色荧光材料，其颗粒呈片状，形貌规则，分散性好。本发明的黄色荧光材料在发射光谱中峰值波长范围为550nm-800nm，在激发光谱中激发波长范围为300nm-400nm。本发明黄色荧光材料的内量子效率可以达到95％，具有较好的热稳定性，在150℃时，其发射强度是可以达到室温下的70％。
本发明的黄色荧光材材料与近紫外LED芯片和蓝色荧光粉组合就可以获得白光LED，同时这种白光LED灯可以有效避免蓝光LED芯片所产生的蓝害问题。
附图说明
图1为本发明实施例1黄色荧光材料的XRD衍射图谱；
图2为本发明实施例1黄色荧光材料的SEM照片；
图3为本发明实施例1黄色荧光材料的结构图；
图4为本发明实施例1黄色荧光材料的激发和发射光谱图；
图5为本发明实施例1黄色荧光材料的发光效率图；
图6为本发明实施例1黄色荧光材料的不同温度下的发射光谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
一种高效铋离子激活的黄色荧光材料的制备方法,具体包括以下步骤：
1.按照化学计量比称取原料：4.41g BaCO3，2.02g Gd2O3，1.04gGa2O3，0.05gBi2O3，0.15gH3BO3。把称取好的原料放进玛瑙研钵中，并加入适量的无水乙醇进行充分的研磨，随后等原料混合物研磨至酒精挥发完全，并形成细粉状，然后将原料装进Al2O3坩埚中；
2.最后将装有样品的坩埚放进箱式炉中，以5℃/min的升温速率升温至1350℃，空气气氛下反应4h。将样品冷却至室温后取出，再放入玛瑙研钵中研磨成粉末，用400-600目的筛网对样品粉末进行分离筛选，得到所述的黄色荧光粉。最后对样品进行相关的物相、形貌和发光性能表征，结果如图1-6所示。实验结果表明制得的黄色荧光粉具有较好的颗粒分散性，非常高的内量子效率和较好的热稳定性。
实施例2
一种高效铋离子激活的黄色荧光材料的制备方法,具体包括以下步骤：
1.按照化学计量比称取原料：3.84g BaCO3，1.09g Y2O3，0.9gGa2O3，0.05gBi2O3，0.15gH3BO3。把称取好的原料放进玛瑙研钵中，并加入适量的无水乙醇进行充分的研磨，随后等原料混合物研磨至酒精挥发完全，并形成细粉状，然后将原料装进Al2O3坩埚中；
2.最后将装有样品的坩埚放进箱式炉中，以5℃/min的升温速率升温至1360℃，空气气氛下反应4h。将样品冷却至室温后取出，再放入玛瑙研钵中研磨成粉末，用400-600目的筛网对样品粉末进行分离筛选，最后得到颗粒分散性较好，高内量子效率和热稳定较好的黄色荧光粉。
实施例3
一种高效铋离子激活的黄色荧光材料的制备方法,具体包括以下步骤：
1.按照化学计量比称取原料：3.29g BaCO3，1.65g Lu2O3，0.78gGa2O3，0.05gBi2O3，0.15gH3BO3。把称取好的原料放进玛瑙研钵中，并加入适量的无水乙醇进行充分的研磨，随后等原料混合物研磨至酒精挥发完全，并形成细粉状，然后将原料装进Al2O3坩埚中；
2.最后将装有样品的坩埚放进箱式炉中，以5℃/min的升温速率升温至1390℃，空气气氛下反应4h。将样品冷却至室温后取出，再放入玛瑙研钵中研磨成粉末，用400-600目的筛网对样品粉末进行分离筛选，最后得到颗粒分散性较好，高内量子效率和热稳定较好的黄色荧光粉。
将实施例1-3提供的黄色荧光粉进行形貌和发光性能，测试方法如下：
荧光粉的室温和高温发光强度采用FS5稳瞬态荧光光谱仪测试，形貌用S-3400扫描电子显微镜测试。
测试结果如下表1所示。
表1
Figure BDA0003656766760000041
需要说明的是，以上列举的仅是本发明的若干个具体实施例，显然本发明不仅仅限于以上实施例，还可以有其他变形。本领域的技术人员从本发明公开内容直接导出或间接引申的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种高效铋离子激活的黄色荧光材料，其特征在于，所述荧光材料的化学式为A2BCO5：Bi3+，其中A为碱土金属离子；
B为Sc、Y、Gd、Lu、Sm、Nd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、La的一种或多种；
C为Al、Ga、In的一种或多种。
2.根据权利要求1所述高效铋离子激活的黄色荧光材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
首先按照荧光材料化学式称取原料，并研磨混合均匀；
然后在常压下将混合物加热至1250℃-1350℃并焙烧4-8h，随炉冷却至室温。
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