CN115725295A - 一种黄绿色荧光粉及其制备方法 - Google Patents

一种黄绿色荧光粉及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115725295A
CN115725295A CN202111017672.XA CN202111017672A CN115725295A CN 115725295 A CN115725295 A CN 115725295A CN 202111017672 A CN202111017672 A CN 202111017672A CN 115725295 A CN115725295 A CN 115725295A
Authority
CN
China
Prior art keywords
yellow
fluorescent powder
raw material
reducing atmosphere
green fluorescent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111017672.XA
Other languages
English (en)
Inventor
王希成
秦永红
王育华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lanzhou University
Original Assignee
Lanzhou University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lanzhou University filed Critical Lanzhou University
Priority to CN202111017672.XA priority Critical patent/CN115725295A/zh
Publication of CN115725295A publication Critical patent/CN115725295A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B20/00Energy efficient lighting technologies, e.g. halogen lamps or gas discharge lamps

Landscapes

  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

本发明提供了一种黄绿色荧光粉,其化学组成表示式为:RxByMaNbO12:Cez,其中,R为稀土元素Lu、Y、Gd以及La中的至少一种;B为Mg、Ca、Sr、Ba中的至少一种;M为Al、Ga中的至少一种;N为Si、Ge中的至少一种;1.2<x≤2.5;0.4≤y≤2;2.5<a<5;0.3<b<2;0<z≤0.15。该制备方法基于石榴石基结构,通过双取代策略减少稀土用量以及优化性能,同时实现发射光谱峰位和光谱覆盖面积的可调控,兼顾热稳定性、半高宽等其他性能,从而使荧光粉满足制备光致发光器件、激光光学器件或非线性光学器件对发光材料性能的应用要求。

Description

一种黄绿色荧光粉及其制备方法
本发明属于发光材料技术领域,具体涉及一种黄绿色荧光粉及其制备方法。
背景技术
荧光转换型白光LED是目前白光照明市场的主要技术手段,其实施方式有两种,一种是通过蓝光LED芯片搭配黄色荧光粉组合成白光LED,一种是通过近紫外LED芯片搭配红、绿、蓝三基色荧光粉组合成白光LED。两种实施方式相比较,由于前者的发光效率更高,所以黄色荧光粉搭配蓝光LED芯片是荧光转换型白光LED主要技术手段。
目前市售的黄色荧光粉以铝酸盐为主,其中最具代表性的是石榴石结构的YAG黄色荧光粉(Y3Al5O12:Ce3+),该荧光粉具有稳定的物理化学性能和优异的光效。日本的日亚公司最早提出运用GaN基蓝光LED芯片与YAG黄色荧光粉组合实现白光照明器件。然而这种方式由于光谱中缺乏红光和绿光成分,导致所得白光色温偏高,显色性不好。通过添加绿色荧光粉和红色荧光粉可以补偿器件中缺失光谱成分,但是重吸收效应又会降低器件的光效。在技术手段上,采取黄绿色荧光粉加红色荧光粉的方式可在保证光谱成分的同时提升光效。因此,开发高性能、低成本的黄绿色荧光粉具有重要意义。
在YAG黄色荧光粉的后续发展中,研究者通过利用Lu、La、Gd等稀土元素对Y进行取代,可以实现发光颜色从绿色到橙色可调。同时,研究者通过Mg、Si、Ca等非稀土元素对Y和Al进行取代,改变发光中心的局部结构,可以优化其发射光谱峰位。但是,上述调控手段在取代的时候,通常无法很好兼顾发光强度、发射峰位、热稳定性,导致某一性能提升的时候其他性能下降。在面向激光照明应用的荧光陶瓷中,研究人员对YAG进行取代,也可以调控其光谱性能。但是荧光陶瓷制备流程复杂,条件苛刻,成本高。
由于稀土具有优良的光电磁等物理特性,在电子、核工业、超导等诸多领域也有大量需求。稀土属于不可再生资源,过度开发还会导致环境破坏。因此,在开发高性能荧光粉的同时减少稀土用量具有重要的战略意义。尽管有一些易于制备的,原材料成本低的荧光粉体系如磷酸盐、硼酸盐等,但是其发光强度通常不如石榴石结构荧光粉。
因此,利用原料来源广泛的非稀土元素对石榴石荧光粉中稀土元素进行取代,一方面降低稀土用量、实现绿色可持续发展,一方面优化发光中心所处的局部结构,获得兼顾荧光粉发光强度、发射峰位、热稳定性等的高性能黄绿色荧光粉,是非常有意义的。
发明内容
针对现有技术问题,本发明提供了一种黄绿色荧光粉的制备方法,该制备方法基于石榴石基结构,通过双取代策略减少稀土用量以及优化性能,具有制备简单、成本低廉、适合大规模生产的特点。所得黄绿色荧光粉发射光谱峰位可调、光谱范围宽、量子产率高、热稳定性优异。
为实现上述目的,本发明的第一方面提供了一种黄绿色荧光粉,其化学组成表示式为:RxByMaNbO12:Cez,其中,R为稀土元素Lu、Y、Gd以及La中的至少一种;B为Mg、Ca、Sr、Ba中的至少一种;M为Al、Ga中的至少一种;N为Si、Ge中的至少一种;1.2<x≤2.5;0.4≤y≤2;2.5<a<5;0.3<b<2;0<z≤0.15。
优选地,B为Ca;
优选地,N为Si;
优选地,a+b=5,x+y+z=3,y=b;
优选地,0.01≤z≤0.08;
本发明的第二方面提供了一种黄绿色荧光粉制备方法,其特征在于包括如下步骤:
根据化学式按照化学计量比称取含有R、B、M、N以及Ce元素的原料在研磨容器中,加入无水乙醇后手工研磨或者球磨,并放入反应容器中,在还原性气氛下进行两步烧结,第一步烧结温度为800~1000℃,烧结时间为1h~2h,第二步烧结温度为1350℃~1650℃,烧结时间为4h~8h,后冷却至室温,将产物研磨即得所述的黄绿色荧光粉。
优选地,所述含R元素的原料为Y2O3、Lu2O3、Gd2O3、La2O3中的至少一种;
优选地,所述含B元素的原料为CaCO3、Ca(HCO3)2、Ca(OH)2中的至少一种;
优选地,所述含M元素原料为Al2O3、Al(OH)3、Ga2O3中的至少一种;
优选地,所述含N元素的原料为H2SiO3、SiO2中的至少一种。
优选地,所述含Ce元素的原料为CeO2
本发明的第三方面提供了一种黄绿色荧光粉的应用,所述黄绿色荧光粉用于制备光致发光器件、激光光学器件或非线性光学器件。
相比于现有技术,本发明具有以下优点:
1.本发明所述的黄绿色荧光粉通过取代优化发光中心局部结构,提升发光性能,同时可减少稀土用量。
2.本发明所述的黄绿色荧光粉制备方法简单,稀土用量低、原料廉价易得、成本低、易于工业化生产。
3.通过本发明方法制备的黄绿色荧光粉可被435~475nm蓝光激发,发射光谱覆盖480-750nm范围,量子效率可达85%,发射峰值波长和光谱覆盖面积可调,能够满足不同发光器件对发光材料光色性能的应用要求。
附图说明
图1为本发明的实施例1所制备的荧光粉的XRD图;
图2为本发明的实施例1所制备的荧光粉的发射光谱和激发光谱图;
图3为本发明的实施例2所制备的荧光粉的XRD图;
图4为本发明的实施例2所制备的荧光粉的发射光谱和激发光谱图;
图5为本发明的实施例3所制备的荧光粉的XRD图;
图6为本发明的实施例3所制备的荧光粉的发射光谱和激发光谱图;
图7为本发明的实施例4所制备的荧光粉的XRD图;
图8为本发明的实施例4所制备的荧光粉的发射光谱和激发光谱图;
图9为本发明的实施例1至4所制备的荧光粉的发射光谱图。
图10为本发明的实施例1与商用YAG荧光粉的发射光谱图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。所述实施例仅用于帮助理解本发明,不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
一种黄绿色荧光粉的制备方法
分别称取碳酸钙(CaCO3)0.1376g,氧化钇(Y2O3)0.1789g,氧化铝(Al2O3)0.1848g,硅酸(H2SiO3)0.1074g,氧化铈(CeO2)0.0069g,将上述原料在玛瑙研钵中加入无水乙醇手工研磨,研磨均匀后放入刚玉坩埚,在体积比为90:10的氮气和氢气混合体气氛下进行两步烧结,第一步烧结温度为900℃,烧结时间为1h,第二步烧结温度为1400℃,烧结时间为6h,后冷却至室温,将产物研磨即得所述的黄绿色荧光粉。
实施例2
一种黄绿色荧光粉的制备方法
分别称取碳酸钙(CaCO3)0.1126g,氧化钇(Y2O3)0.2072g,氧化铝(Al2O3)0.1976g,硅酸(H2SiO3)0.0879g,氧化铈(CeO2)0.0069g,将上述原料在玛瑙研钵中加入无水乙醇手工研磨,研磨均匀后放入刚玉坩埚,在体积比为90:10的氮气和氢气混合体气氛下进行两步烧结,第一步烧结温度为900℃,烧结时间为1h,第二步烧结温度为1450℃,烧结时间为5h,后冷却至室温,将产物研磨即得所述的黄绿色荧光粉。
实施例3
一种黄绿色荧光粉的制备方法
分别称取碳酸钙(CaCO3)0.0751g,氧化钇(Y2O3)0.2495g,氧化铝(Al2O3)0.2167g,硅酸(H2SiO3)0.0586g,氧化铈(CeO2)0.0069g,将上述原料在玛瑙研钵中加入无水乙醇手工研磨,研磨均匀后放入刚玉坩埚,在体积比为90:10的氮气和氢气混合体气氛下进行两步烧结,第一步烧结温度为900℃,烧结时间为1h,第二步烧结温度为1525℃,烧结时间为5h,后冷却至室温,将产物研磨即得所述的黄绿色荧光粉。
实施例4
一种黄绿色荧光粉的制备方法
分别称取碳酸钙(CaCO3)0.0501g,氧化钇(Y2O3)0.2777g,氧化铝(Al2O3)0.2294g,硅酸(H2SiO3)0.0391g,氧化铈(CeO2)0.0069g,将上述原料在玛瑙研钵中加入无水乙醇手工研磨,研磨均匀后放入刚玉坩埚,在体积比为90:10的氮气和氢气混合体气氛下进行两步烧结,第一步烧结温度为900℃,烧结时间为1h,第二步烧结温度为1550℃,烧结时间为5h,后冷却至室温,将产物研磨即得所述的黄绿色荧光粉。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修改,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种黄绿色荧光粉,其特征在于:其化学组成表示式为:RxByMaNbO12:Cez,其中,R为稀土元素Lu、Y、Gd以及La中的至少一种;B为Mg、Ca、Sr、Ba中的至少一种;M为Al、Ga中的至少一种;N为Si、Ge中的至少一种;1.2<x≤2.5;0.4≤y≤2;2.5<a<5;0.3<b<2;0<z≤0.15。
2.根据权利要求1所述的黄绿色荧光粉,其特征在于,B为Ca。
3.根据权利要求1所述的黄绿色荧光粉,其特征在于,N为Si。
4.根据权利要求1所述的黄绿色荧光粉,其特征在于,a+b=5,x+y+z=3,y=b。
5.根据权利要求1所述的黄绿色荧光粉,其特征在于,0.01≤z≤0.08。
6.一种黄绿色荧光粉的制备方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:
根据化学式按照化学计量比称取含有R、B、M、N以及Ce元素的原料在研磨容器中,加入无水乙醇后手工研磨或者球磨,并放入反应容器中,在还原性气氛下进行两步烧结,第一步烧结温度为800~1000℃,烧结时间为1h~2h,第二步烧结温度为1350℃~1650℃,烧结时间为4h~8h,后冷却至室温,将产物研磨即得所述的黄绿色荧光粉。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,步骤中所述含R元素的原料为Y2O3、Lu2O3、Gd2O3、La2O3中的至少一种;所述含B元素的原料为CaCO3、Ca(HCO3)2、Ca(OH)2中的至少一种;所述含M元素原料为Al2O3、Ga2O3中的至少一种;所述含N元素的原料为H2SiO3、SiO2中的至少一种;所述含Ce元素的原料为CeO2
8.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,所述还原性气氛为是体积比为95~85:5~15的氮气和氢气混合体或者体积比为95~85:5~15的氩气和氢气混合体。
9.权利要求1所述的黄绿色荧光粉应用于光致发光器件、激光光学器件或非线性光学器件。
CN202111017672.XA 2021-08-30 2021-08-30 一种黄绿色荧光粉及其制备方法 Pending CN115725295A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111017672.XA CN115725295A (zh) 2021-08-30 2021-08-30 一种黄绿色荧光粉及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111017672.XA CN115725295A (zh) 2021-08-30 2021-08-30 一种黄绿色荧光粉及其制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115725295A true CN115725295A (zh) 2023-03-03

Family

ID=85291842

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111017672.XA Pending CN115725295A (zh) 2021-08-30 2021-08-30 一种黄绿色荧光粉及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115725295A (zh)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040062699A1 (en) * 2002-09-25 2004-04-01 Matsushita Electric Industrial Co. Inorganic oxide and phosphor
CN101562227A (zh) * 2005-05-30 2009-10-21 夏普株式会社 发光器件及其制造方法
CN103881704A (zh) * 2014-03-13 2014-06-25 中国计量学院 一种白光led用硫氧化物橙黄色荧光粉及制备方法
CN105670613A (zh) * 2016-04-06 2016-06-15 河北大学 一种非稀土离子掺杂的硅酸盐黄色荧光粉及其制备方法和应用
CN106929017A (zh) * 2015-12-31 2017-07-07 有研稀土新材料股份有限公司 石榴石型结构的荧光粉及其制成的发光装置
CN110564419A (zh) * 2019-09-26 2019-12-13 广东省稀有金属研究所 铈锰共激活的石榴石结构的荧光粉及其制备方法
CN111154488A (zh) * 2020-01-17 2020-05-15 中山大学 一种白光led用铽掺杂锗酸盐绿色荧光粉及其制备方法
DE102019121348A1 (de) * 2019-08-07 2021-02-11 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Leuchtstoff, verfahren zur herstellung eines leuchtstoffs und optoelektronisches bauelement
CN113201342A (zh) * 2021-04-02 2021-08-03 杭州电子科技大学 Ce3+激活的硅酸盐宽带绿色荧光粉及制备方法和应用
CN113249125A (zh) * 2021-04-02 2021-08-13 杭州电子科技大学 Ce3+掺杂的硅酸盐基绿色荧光粉及其制备方法和应用

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040062699A1 (en) * 2002-09-25 2004-04-01 Matsushita Electric Industrial Co. Inorganic oxide and phosphor
CN101562227A (zh) * 2005-05-30 2009-10-21 夏普株式会社 发光器件及其制造方法
CN103881704A (zh) * 2014-03-13 2014-06-25 中国计量学院 一种白光led用硫氧化物橙黄色荧光粉及制备方法
CN106929017A (zh) * 2015-12-31 2017-07-07 有研稀土新材料股份有限公司 石榴石型结构的荧光粉及其制成的发光装置
CN105670613A (zh) * 2016-04-06 2016-06-15 河北大学 一种非稀土离子掺杂的硅酸盐黄色荧光粉及其制备方法和应用
DE102019121348A1 (de) * 2019-08-07 2021-02-11 OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung Leuchtstoff, verfahren zur herstellung eines leuchtstoffs und optoelektronisches bauelement
CN110564419A (zh) * 2019-09-26 2019-12-13 广东省稀有金属研究所 铈锰共激活的石榴石结构的荧光粉及其制备方法
CN111154488A (zh) * 2020-01-17 2020-05-15 中山大学 一种白光led用铽掺杂锗酸盐绿色荧光粉及其制备方法
CN113201342A (zh) * 2021-04-02 2021-08-03 杭州电子科技大学 Ce3+激活的硅酸盐宽带绿色荧光粉及制备方法和应用
CN113249125A (zh) * 2021-04-02 2021-08-13 杭州电子科技大学 Ce3+掺杂的硅酸盐基绿色荧光粉及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HAIPENG JI等: "New Y2BaAl4SiO12:Ce3+ yellow microcrystal-glass powder phosphor with high thermal emission stability", J. MATER. CHEM. C, vol. 4, 23 September 2016 (2016-09-23), pages 9872, XP055957335, DOI: 10.1039/C6TC03422E *
JUNJIE JIA等: "A comparison study on the substitution of Y3+-Al3+ by M2+−Si4+(M = Ba, Sr, Ca, Mg) in Y3Al5O12: Ce3+ phosphor", J AM CERAM SOC., vol. 103, 8 May 2020 (2020-05-08), pages 5111 - 5119 *
P.P. LOHE等: "Rapid synthesis of garnet structured aluminosilicate phosphors", JOURNAL OF LUMINESCENCE, vol. 214, 5 June 2019 (2019-06-05), pages 116537, XP085753580, DOI: 10.1016/j.jlumin.2019.116537 *
ZHONGFEI MU等: "Effect of the Co-substitution of Ca2+ and Si4+ on the Structure and Luminescence Properties of Y3Al5O12: Ce3+", ADVANCED MATERIALS RESEARCH VOLS, vol. 233, 12 May 2011 (2011-05-12), pages 1844 - 1849 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111154488A (zh) 一种白光led用铽掺杂锗酸盐绿色荧光粉及其制备方法
CN112094645A (zh) 一种掺杂Eu2+的蓝光荧光材料及其制备方法和白光LED发光装置
WO2023104217A1 (zh) 一种 Eu2+ 掺杂的钽酸盐红色荧光粉及其制备方法
CN110003908B (zh) 白光led用硅酸盐红色荧光粉及制备方法和白光led发光装置
CN109370580B (zh) 一种铋离子激活的钛铝酸盐荧光粉及其制备方法与应用
CN101899304B (zh) 一种掺铕的锶铝硅系氮氧化物复合荧光粉及其制备方法
US8591768B2 (en) Germanate luminescence material and its preparation
CN112625683A (zh) 一种锗酸盐型红色荧光粉及制备方法
CN111607397A (zh) 一种Eu2+-Eu3+共掺杂硅酸盐荧光粉及其制备方法和应用
CN109294583B (zh) 一种白光led用铈离子掺杂钛酸钆钡蓝光荧光粉及其制备方法
CN110129047B (zh) 一种Tb3+激活的铌钽酸盐绿发光荧光粉及其制备与应用
CN110373186B (zh) 一种不含稀土的红色荧光粉及其制备方法
CN113999671A (zh) 一种照明显示白光led用荧光粉及其制备和应用
CN115725295A (zh) 一种黄绿色荧光粉及其制备方法
CN113930244A (zh) 一种发光材料、其制备方法及其应用
CN112940724A (zh) 一种Eu3+离子激活的硼酸盐红色荧光材料及制备方法
CN111778022A (zh) 一种碱金属增强的橙光荧光粉及其制备方法和应用
CN111303875A (zh) 一种青色荧光粉及其制备方法和发光器件
CN108441213A (zh) 一种红色荧光粉及其制备方法
CN116814264B (zh) 铕、铒单掺及铕铒共掺铟酸锶钇多晶荧光粉及其制备方法
CN112048299B (zh) 一种Ce3+掺杂的白光LED荧光材料及其制备方法
CN111139073B (zh) 一种Eu3+离子激活的钽酸盐荧光粉及其合成方法与应用
CN108753290B (zh) 一种铋和铕离子共激活的钛铝酸盐荧光粉及其制备和应用
CN115340366B (zh) 一种高显色指数全光谱荧光材料及其制备方法
CN113755172B (zh) 一种荧光粉及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination