CN1546606A - 一种紫光或紫外激发的硼磷酸盐荧光粉及其制备方法 - Google Patents

一种紫光或紫外激发的硼磷酸盐荧光粉及其制备方法 Download PDF

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刘春棠
刘端阳
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Abstract

一种紫光或紫外激发的硼磷酸盐荧光粉，其化学特征表达式：2(LnO)·(1－x)P2O5·xB2O3∶y Eu2+，zM式中：Ln代表Mg、Ca、Sr等离子中的一种或两种以上不同的离子的组合；M代表Mn、Ce等离子中的一种或两种以上不同稀土离子的组合；0≤x≤1，0≤y≤0.6，0≤z≤0.6。按表达式特征称取原料，将原料研磨，混合，置于坩埚中，放入高温炉中；先在还原气氛下于500℃下灼烧2个小时，再在还原气氛下900～1300℃灼烧1～3小时；将灼烧产物研磨，洗涤、过滤、烘干、过筛。该荧光粉具有：紫外向可见光的能量转换效率高、发光光谱峰值可调、性能稳定，不污染环境。

Description

一种紫光或紫外激发的硼磷酸盐荧光粉及其制备方法
技术领域
本发明属于固体发光和光电子技术领域，涉及一种稀土掺杂的硼磷酸盐荧光粉及其制备方法。
背景技术
以往在长波紫外激发发射的绿色荧光材料中主要有硫化锌型和碱土金属硫化物荧光粉硫化锌掺铜ZnS:Cu，硫化锌掺铜和铝ZnS:Cu，Al，硫化钙掺铈CaS:Ce，它们是性能不稳定的材料，在空气中易分解，在紫外的吸收较弱，因而紫外向可见光能量转换效率低，还会分解放出有毒的硫化氢气体，危害环境和健康。
随着人们环保意识的增强和和我国“绿色照明”工程的进展，开发新型的光致发光材料成为当务之急。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种性能稳定、能量转换效率高、无污染的紫光或紫外激发的硼磷酸盐荧光粉及其制备方法。
本发明的技术方案：
一种紫光或紫外激发的硼磷酸盐荧光粉，该荧光粉为稀土掺杂的硼磷酸盐荧光粉，其化学特征表达式：
              2(LnO)·(1-x)P2O5·x B2O3:y Eu2+，zM
式中：Ln代表镁离子Mg2+、钙离子Ca2+、锶离子Sr2+、钡离子Ba2+、钇离子Y2+、镧离子La2+中的一种或者是两种以上不同的离子的组合；M代表锰离子Mn2+、铈离子Ce3+、铽离子Tb3+、镝离子Dy3+中的一种或者两种以上不同稀土离子的组合；0≤x≤1，0≤y≤0.6，0≤z≤0.6。
镁离子Mg2+、钙离子Ca2+、锶离子Sr2+、钡离子Ba2+、钇离子Y3+、镧离子La3+的碳酸盐或草酸盐或醋酸盐作为基质阳离子的原料；磷酸氢二氨(NH4)2HPO4为磷酸根的原料；三氧化二硼B2O3或者硼酸H3BO3为硼酸根的原料；三氧化二铕Eu2O3作为激活剂铕的原料；锰离子Mn2+、铈离子Ce3+、铽离子Tb3+、镝离子Dy3+采用的是它们的氧化物。
一种紫光或紫外激发的硼磷酸盐荧光粉的制备方法，该方法根据化学特征表达式2(LnO)·(1-x)P2O5·xB2O3:yEu2+，zM，按0≤x≤1，0≤y≤0.6，0≤z≤0.6，称取原料，将原料研磨，混合均匀得到混合料，将混合料置于刚玉坩埚中，放入高温炉中；采用两次加热的方法，先在还原气氛下于500℃下灼烧2个小时，然后取出，将灼烧产物研磨后再在还原气氛下于900～1300℃灼烧1～3小时，得到灼烧产物；将灼烧产物研磨，用热离子水洗涤后过滤、烘干、过筛，得到稀土掺杂的紫光或紫外激发的硼磷酸盐荧光粉。
所述的还原气氛均是：按95％N2+2～5％H2体积比的氢气和氮气的混合气体，或者是碳粒在空气中燃烧所生成的气体。
本发明的有益效果是：1.从紫外到长波紫外区有宽的吸收；紫外向可见光的能量转换效率高；2.不同的组分和浓度的掺杂，将使本发明材料的发光光谱峰值有100nm的偏移；3.性能稳定，不污染环境；4.合成温度适中，成本低，便于生产。
附图说明
图1本发明的硼磷酸盐荧光粉在380nm紫外光激发下的典型发光光谱
图2本发明的硼磷酸盐荧光粉的典型X-光衍射光谱
图3本发明的硼磷酸盐荧光粉监测478nm发射峰获得的典型激发光谱
具体实施方式
实施方式一
紫光或紫外激发的硼磷酸盐荧光粉，Ln为Sr，x＝0.25，y＝0.05，z＝0。其化学特征表达式：2SrO·0.75P2O5·0.25B2O3:0.05Eu2+
称取：碳酸锶Sr2CO3 2.9526g，磷酸氢二氨(NH4)2HPO4 1.9809g，硼酸H3BO3 0.3092g，三氧化二铕Eu2O3 0.0880g，将这些原料放入研钵或者球磨罐中，充分混合均匀，得到混合料，将混合料装入刚玉坩埚，将盛有混合料的刚玉坩埚置于高温炉中，先在碳还原条件下于500℃下灼烧2个小时，然后取出，将灼烧产物研磨后，再在碳还原气氛下于1150℃灼烧2小时，得到灼烧产物。将灼烧产物研磨，用热离子水洗涤后过滤、烘干、过筛，即得到稀土掺杂的紫光或紫外激发的硼磷酸盐荧光粉，其发光光谱如图1中曲线1。
实施方式二
紫光或紫外激发的硼磷酸盐荧光粉，Ln为Ba，x＝0.16，y＝0.03，z＝0。其化学特征表达式：2BaO·0.84P2O5·0.16B2O3:0.03Eu2+
称取碳酸钡BaCO3 3.9462g，磷酸氢二氨(NH4)2HPO4 2.2186g，硼酸H3BO30.1979g，三氧化二铕Eu2O3 0.0528g，将这些原料放入研钵或者球磨罐中，充分混合均匀，得到混合料，将混合料装入刚玉坩埚，将盛有混合料的刚玉坩埚置于高温炉中，先在碳还原条件下于500℃下灼烧2个小时，然后取出，将灼烧产物研磨后，再在碳还原条件下于1050℃灼烧2.5小时，得到灼烧产物。将灼烧产物研磨，用热离子水洗涤后过滤、烘干、过筛，即得到稀土掺杂的紫光或紫外激发的硼磷酸盐荧光粉，其发光光谱如图1中曲线2。
实施方式三
紫光或紫外激发的硼磷酸盐荧光粉，Ln为Ba，x＝0.16，y＝0.03，z＝0。其化学特征表达式：2(Sr0.4Ba1.6O)·0.84P2O5·0.16B2O3:0.03Eu2+
称取：碳酸锶0.6985g，碳酸钡3.1570g，磷酸氢二氨2.2186g，硼酸0.1979g，三氧化二铕0.0528g，将这些原料放入研钵或者球磨罐中，充分混合均匀，得到混合料，将混合料装入刚玉坩埚，将盛有混合料的刚玉坩埚置于高温炉中，先碳在还原条件下于500℃下灼烧2个小时，然后取出，将灼烧产物研磨后，再在碳还原条件下于950℃灼烧3小时，得到灼烧产物。将灼烧产物研磨，用热离子水洗涤后过滤、烘干、过筛，即得到稀土掺杂的紫光或紫外激发的硼磷酸盐荧光粉，其发光光谱如图1中曲线3。
实施方式四
紫光或紫外激发的硼磷酸盐荧光粉，Ln为Ba，x＝0.16，y＝0.02，z＝0.03。其化学特征表达式：
   2(Sr0.4Mg1.6O)·0.6P2O5·0.4B2O3:0.02Eu2+，0.03Dy3+.
称取：碳酸锶0.6985g，氧化镁0.6448g，磷酸氢二氨1.0118g，硼酸1.1811g，三氧化二铕0.044g，氧化镝0.0560将这些原料放入研钵或者球磨罐中，充分混合均匀，得到混合料，将混合料装入刚玉坩埚，将盛有混合料的刚玉坩埚置于高温炉中，先在95％N2+2～5％H2体积比的氢气和氮气的混合气体还原条件下于500℃下灼烧2个小时，然后取出，将灼烧产物研磨后，再在95％N2+2～5％H2体积比的氢气和氮气的混合气体还原条件下于1200℃灼烧1.5小时，得到灼烧产物。将灼烧产物研磨，用热离子水洗涤后过滤、烘干、过筛，即得到稀土掺杂的紫光或紫外激发的硼磷酸盐荧光粉，其发光光谱如图1中曲线4。
实施方式五
紫光或紫外激发的硼磷酸盐荧光粉，Ln为Ba，x＝0.5，y＝0.03，z＝0.15。
其化学特征表达式：
             2SrO·0.5P2O5·0.5B2O3:0.03Eu2+，0.15Dy3+
称取：碳酸锶2.9526g，磷酸氢二氨1.3206g，硼酸0.6183g，三氧化二铕0.0528g，三氧化二镝0.2797g.将这些原料放入研钵或者球磨罐中，充分混合均匀，得到混合料，将混合料装入刚玉坩埚，将盛有混合料的刚玉坩埚置于高温炉中，先在95％N2+2～5％H2体积比的氢气和氮气的混合气体还原条件下于500℃下灼烧2个小时，然后取出，将灼烧产物研磨后，再在95％N2+2～5％H2体积比的氢气和氮气的混合气体还原条件下于1250℃灼烧2小时，得到灼烧产物。将灼烧产物研磨，用热离子水洗涤后过滤、烘干、过筛，即得到稀土掺杂的紫光或紫外激发的硼磷酸盐荧光粉，其发光光谱如图1中曲线5。
由附图1中的五条曲线可见：不同的组分和浓度的掺杂，将使本发明材料的发光光谱有所偏移。
由附图3的激发光谱可以看出，本发明材料在370-420nm的紫外光波段吸收最为强烈，因而向可见光的转换效率高，是一种与紫外或者紫光LED芯片封装在一起制造白光LED的理想的蓝绿色荧光粉。

Claims (4)

1.一种紫光或紫外激发的硼磷酸盐荧光粉，其特征在于：该荧光粉为稀土掺杂的硼磷酸盐荧光粉，其化学特征表达式：
         2(LnO)·(1-x)P2O5·xB2O3:yEu2+，zM式中：Ln代表镁离子Mg2+、钙离子Ca2+、锶离子Sr2+、钡离子Ba2+、钇离子Y2+、镧离子La2+中的一种或者是两种以上不同的离子的组合；M代表锰离子Mn2+、铈离子Ce3+、铽离子Tb3+、镝离子Dy3+中的一种或者两种以上不同稀土离子的组合；0≤x≤1，0≤y≤0.6，0≤z≤0.6。
2.根据权利要求1所述的一种紫光或紫外激发的硼磷酸盐荧光粉，其特征在于：镁离子Mg2+、钙离子Ca2+、锶离子Sr2+、钡离子Ba2+、钇离子Y3+、镧离子La3+的碳酸盐或草酸盐或醋酸盐，作为基质阳离子的原料；磷酸氢二氨(NH4)2HPO4为磷酸根的原料；三氧化二硼B2O3或者硼酸H3BO3为硼酸根的原料；三氧化二铕Eu2O3作为激活剂铕的原料；锰离子Mn2+、铈离子Ce3+、铽离子Tb3+、镝离子Dy3+采用的是它们的氧化物。
3.紫光或紫外激发的硼磷酸盐荧光粉的制备方法，其特征在于：根据化学特征表达式2(LnO)·(1-x)P2O5·x B2O3:yEu2+，zM，按0≤x≤1，0≤y≤0.6，0≤z≤0.6，称取原料，将原料研磨，混合均匀得到混合料，将混合料置于刚玉坩埚中，放入高温炉中；采用两次加热的方法，先在还原气氛下于500℃下灼烧2个小时，然后取出，将灼烧产物研磨后再在还原气氛下于900～1300℃灼烧1～3小时，得到灼烧产物；将灼烧产物研磨，用热离子水洗涤后过滤、烘干、过筛，得到紫光或紫外激发的硼磷酸盐荧光粉。稀土掺杂的。
4.根据权利要求3的所述一种紫光或紫外激发的硼磷酸盐荧光粉的制备方法，其特征在于：所述的还原气氛均是：按95％N2+2～5％H2体积比的氢气和氮气的混合气体，或者是碳粒在空气中燃烧所生成的气体。
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