CN102559174A - 一种硅酸盐荧光粉及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硅酸盐荧光粉的制备方法，具体包括如下步骤：(1)将原料按比例称量，混合研磨均匀；(2)研磨均匀的混合粉末放入高温管式炉中进行初次烧结；(3)将初步烧结得到的样品研磨成粉末并加入适量碳粉，再次研磨使碳粉和样品粉末混合均匀后，放入刚玉方舟，然后将刚玉方舟放在通有氩气的高温管式炉进行二次灼烧；(4)将二次灼烧得到的块状样品重新研磨成粉末，过滤即得到所需荧光粉。本发明制备的荧光粉可在近紫外和紫光激发下发出主发射区分别位于绿光和黄光的发射光谱，均具有激发谱带宽，制备方法简单，能量转换效率高的特点，可以与相应的LED芯片相匹配，作为三基色荧光粉用于白光LED的制备。

Description

一种硅酸盐荧光粉及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种硅酸盐荧光粉及其制备方法。

背景技术

发光二极管是一种新型固体光源，它具有工作电压低、响应时间短、寿命长和发光效率高等优点。近年来白光LED作为新一代节能光源引起了人们的广泛关注，代表了未来照明产业的发展方向。目前国际上通常采用波长为350～470nm的GaInN基发光二极管作为激发光源，这就要求所用荧光粉的激发光谱也要位于这个范围内。同时还要求荧光粉具有较高的热稳定性，高量子效率和小而均匀的粉末颗粒。随着研究的深入，硅酸盐体系已经成为研究的热点，在硅酸盐体系中Eu²⁺的掺杂以其优越的光谱特性受到了极大的关注。Eu²⁺掺杂的硅酸盐体系荧光粉具有良好的热稳定性和化学稳定性，激发和发射光谱带宽，发射光谱容易通过微结构调制，在白光LED领域具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提出一种制备硅酸盐荧光粉的方法，采用碳粉作为还原剂和添加剂，该方法制备的荧光粉的主要发射峰分别位于绿光区和黄光区，绿色荧光粉可在320nm～450nm光线激发下发出470nm～570nm的发射光谱，黄色荧光粉可在350nm～500nm光线激发下发出520nm～650nm的发射光谱。本发明制备的硅酸盐荧光粉具有激发谱带宽，制备方法简单、安全可靠，能量转换效率高的特点。

一种硅酸盐荧光粉的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)将原料按照一定的原子摩尔比进行称量，混合研磨均匀；

(2)研磨均匀的混合粉末放入高温管式炉中进行初次烧结；

(3)将初步烧结得到的样品研磨成粉末并加入适量碳粉，再次研磨使碳粉和样品粉末混合均匀后，放入刚玉方舟，然后将刚玉方舟放在通有氩气的高温管式炉进行二次灼烧；

(4)将二次灼烧得到的块状样品重新研磨成粉末，过滤即得到所需荧光粉。

其中，原料包括Li2CO3，SrCO3，SiO₂和Eu2O3，制备的荧光粉通式为Li₂SrSiO₄:xEu，其中Eu的调节范围：0.0025≤x≤0.1。

步骤(3)中的二次烧结温度为800℃。

荧光粉的主要发射峰位于黄光区，可在350nm～500nm光线激发下发出520nm～650nm的发射光谱。

作为本发明的改进，原料包括Li₂CO₃，SrCO₃，SiO₂，Eu₂O₃，BaCO₃和CeO₂，制备的荧光粉通式为Li₂Sr_yBa_1-yCe_δSiO₄:xEu。

步骤(3)中的二次烧结温度为900℃。

荧光粉的主要发射峰位于绿光区，可在320nm～450nm光线激发下发出470nm～570nm的发射光谱。

本发明制备的通式为通式为Li₂Sr_yBa_1-yCe_δSiO₄:xEu的硅酸盐荧光粉，可称为绿色荧光粉，其中Eu的调节范围：0.0025≤x≤0.1，Ce的调节范围：0.0025≤δ≤0.01，Sr的调节范围：0.4≤y≤0.6。通过改变y的大小来调节稀土离子所处的晶体场环境，从而达到调节荧光粉激发和发射光波长的目的。制备的通式为Li₂SrSiO₄:xEu的硅酸盐荧光粉，可称为黄色荧光粉，通过改变x的大小可调节荧光粉发光中心的数量，从而达到调节荧光粉发光强度的目的。

本发明所述两种荧光粉可在近紫外和紫光激发下发出主发射区分别位于绿光和黄光的发射光谱。均具有激发谱带宽，制备方法简单，能量转换效率高的特点。可以与相应的LED芯片相匹配，作为三基色荧光粉用于白光LED的制备。

附图说明

图1为Li₂SrSiO₄:xEu荧光粉XRD图谱。

图2为Li₂SrSiO₄:xEu荧光粉激发光谱图(监测波长576nm)。

图3为Li₂SrSiO₄:xEu荧光粉的发射光谱图(激发波长为421nm)

图4为Li₂Sr_0.5Ba_0.5SiO₄:0.01Eu²⁺，0.0075Ce³⁺荧光粉XRD图谱。

图5为Li₂Sr_0.5Ba_0.5SiO₄:0.01Eu²⁺，0.0075Ce³⁺荧光粉激发光谱图(监测波长516nm)。

图6为Li₂Sr_0.5Ba_0.5SiO₄:0.01Eu²⁺，0.0075Ce³⁺荧光粉的发射光谱图(激发波长为382nm)。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。

实施例1：

Li₂SrSiO₄:xEu荧光粉的合成：

其中，Eu的含量的调节范围：0.0025≤x≤0.1。

将上述原材料在玛瑙研钵中研磨一个小时左右，确保原料混合均匀。装入刚玉方舟中，在高温管式炉中600℃温度下灼烧6小时。初次烧结冷却到一定温度后把样品取出，粉碎并加入适量碳粉混合均匀。将掺入碳粉的样品重新装入刚玉方舟中在通有氩气或氮气的管式炉中进行二次灼烧，烧结温度为800℃，时间为3小时。冷却后过筛，得到呈黄绿色的粉末。

本实施例中各组分的用量仅是示意性的，各组分的用量可以根据实际情况进行具体选择，只要各组分的用量满足上述通式Li₂SrSiO₄:xEu。

实施例2：

Li₂Sr_yBa_1-yCe_δSiO₄:xEu荧光粉的合成，其中Eu的调节范围：0.0025≤x≤0.1，Ce的调节范围：0.0025≤δ≤0.01，Sr的调节范围：0.4≤y≤0.6。

本实施例中，以x＝0.01，y＝0.5，δ＝0.0075为例，具体说明Li₂Sr_yBa_1-yCe_δSiO₄:xEu荧光粉的制备方法。此实施例仅是示意性的，其他配比含量组成的荧光粉的制备方法与此类似，仅是各组分含量有所区别。

本实施例中所制备的荧光粉为Li₂Sr_0.5Ba_0.5Ce_0.0075SiO₄:0.01Eu²⁺，其各组分其含量分别为：

将上述原材料在玛瑙研钵中研磨一个小时左右，确保原料混合均匀。装入刚玉方舟中，在高温管式炉中600℃温度下灼烧6小时。初次烧结冷却后把样品取出，粉碎并加入适量碳粉混合均匀。将掺入碳粉的样品重新装入刚玉方舟中在通有氩气或氮气的管式炉中进行二次灼烧，烧结温度为900℃，时间为3小时。冷却后过筛，得到呈黄绿色的粉末。

Li₂CO₃(分析纯)在荧光粉的制备过程中起到两种作用：其一参与基质的形成，降低了荧光粉的合成温度；其二作为电荷补偿剂使用。

利用碳粉做还原剂和添加物，可以把用于产生发光中心的稀土离子由高价态还原为低价态，反应式为

荧光粉制备过程中应使碳粉适当过量，以扣除其它反应对碳粉的消耗。

上述实施例中各组分含量仅是示意性的，并不构成对本发明的限定，凡是在本发明构思范围内的方案都属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种硅酸盐荧光粉的制备方法，具体包括如下步骤：

(1)将原料按照比例称量，混合研磨均匀；

(2)将研磨均匀的混合粉末放入高温管式炉中进行初次烧结；

(3)将初步烧结得到的样品研磨成粉末并加入适量碳粉，再次研磨使碳粉和样品粉末混合均匀后，放入刚玉方舟，然后将刚玉方舟放在通有氩气或氮气的高温管式炉进行二次灼烧；

(4)将二次灼烧得到的块状样品重新研磨成粉末，过滤即得到所需荧光粉。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述原料为Li₂CO₃，SrCO₃，SiO₂和Eu2O3，制备的荧光粉通式为Li₂SrSiO₄:xEu，其中Eu的调节范围为：0.0025≤x≤0.1。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中的二次烧结温度为800℃。

4.根据权利要求1-3之一所述的制备方法，其特征在于，制备的荧光粉的主要发射峰位于黄光区，可在350nm～500nm光线激发下发出520nm～650nm的发射光谱。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述原料为Li₂CO₃，SrCO₃，SiO₂，Eu2O3，BaCO₃和CeO₂，制备的荧光粉通式为Li₂Sr_yBa_1-yCe_δSiO₄:xEu，其中Eu的含量调节范围：0.0025≤x≤0.1，Ce的含量调节范围：0.0025≤δ≤0.01，Sr的含量调节范围：0.4≤y≤0.6。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中的二次烧结温度为900℃。

7.根据权利要求5和6所述的制备方法，其特征在于，荧光粉的主要发射峰位于绿光区，可在320nm～450nm光线激发下发出470nm～570nm的发射光谱。

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