CN102660276A - 一种近紫外光激发的硼磷酸盐白光荧光粉及制备方法 - Google Patents

一种近紫外光激发的硼磷酸盐白光荧光粉及制备方法 Download PDF

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段瑞景
曹立新
苏革
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Abstract

本发明涉及在近紫外线激发下有强的光输出的LED用单基质发光材料及其制备方法，属于发光材料领域。所述的硼磷酸盐荧光粉的组成式为KBa(1-x)Eu2+ xBP2O8，其中x为Eu相对Ba所占的摩尔百分比系数，0＜x＜0.1。该荧光粉的制备是按化学组成式准确称量原料，研细混和均匀后，在还原气氛和900～1000℃条件下灼烧1～4小时，冷却后粉碎过筛而成。该荧光粉可在300～400nm光线(尤其是350～370nm)激发下发出400～620nm光线。适用于近紫外LED芯片，且具有激发谱范围比较宽，发光亮度高，制备方法简单方便等特点。

Description

一种近紫外光激发的硼磷酸盐白光荧光粉及制备方法
技术领域
本发明涉及紫光、蓝光LED用发光材料领域，具体涉及一种可被近紫外光LED激发的硼磷酸盐荧光粉及其制备方法。
背景技术
发光二级管(LED)由于有节能、环保、绿色照明等众多优点以及广阔的应用前景和潜在的市场，被视为21世纪的绿色照明光源。光转换型LED是白光照明发展的主流，目前通常利用蓝光InGaN管芯涂覆YAG:Ce3+黄光荧光粉，来实现白光LED。然而，由于这种方式合成的白光是由荧光粉的黄色荧光与LED的蓝光混合而成，器件的发光颜色随驱动电压和荧光体涂层厚度的变化而变化，色彩还原性差，显色指数低且不耐高温。为解决上述问题，人们尝试采用紫外-近紫外(350～410nm)InGaN管芯激发红绿蓝三基色荧光粉实现白光LED。然而，由于混合荧光粉之间存在颜色再吸收和配比调控问题，使得荧光粉的流明效率和色彩还原性受到较大影响。单一基质白光荧光粉作为新型荧光粉材料，由于颜色稳定，色彩还原性好等优点已成为研究热点。但是，目前已知单一基质白光荧光粉数量少，发光效率还相对较低，因此研制适合近紫外激发的高效单一基质白光荧光粉具有十分重要的意义。
目前，近紫外线激发的单基质LED荧光粉仍以硅酸盐体系为主。Kim报道了Ba3MgSi2O8:Eu2+，Mn2+和Sr3MgSi2O8:Eu2+，Mn2+等一系列适于近紫外光激发的单一基质白光荧光粉；随后M2MgSi2O7:Eu2+，Dy3+(M＝Ca，Sr)，Ca2MgSi2O7:Eu2+，Mn2+等单一基质荧光粉被报道，但此类硅酸盐基质荧光粉合成温度依然较高，发光效率尚未达到实际应用价值。硼磷酸盐体系是近年刚刚探知的一类新材料体系，由于合成温度低，物相易控制，从而作为LED用荧光基质材料受到关注。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可被300～400nm近紫外LED芯片激发，发射400～650nm荧光的硼磷酸盐白光荧光粉。本发明的另一个目的是提供上述硼磷酸盐白光荧光粉的制备方法。
本发明提出的硼磷酸盐荧光粉是在KBaBP2O8体系中掺入Eu2+，其化学组成为
KBa(1-x)Eu2+ xBP2O8，
其中x为Eu相对Ba所占的摩尔百分比系数，0＜x＜0.1。
上述二极管用荧光粉的制备通过高温固相法合成，包括下述步骤：
(1)按KBaBP2O8的化学组成式进行配料，以钾的氧化物或碳酸盐为钾元素的原料，以钡的氧化物或碳酸盐为钡元素的原料，以H3BO3为硼元素的原料，以磷酸二氢铵或磷酸氢二铵为磷元素的原料，以三氧化二铕为铕元素的原料，得到初始混和物；
(2)上述混合好的初始原料经压片后，在500～700℃下预烧2～4小时；
(3)冷却后粉碎，研磨均匀，再次压片，在还原气氛中，在900～1000℃下煅烧1～3小时，冷却后经研磨，制成硼磷酸盐白光荧光粉。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.本发明提供了一种合成纯相KBa(1-x)Eu2+ xBP2O8化合物的制备方法，通过采用合适的起始原料，通过固相合成，能够制备出目标化合物的纯相。
2.本发明的荧光粉的激发光谱非常宽，在300nm～400nm范围具有强的吸收，适用于近紫外LED激发，用于白光LED器件。
3.本发明的荧光粉具有强的长波可见光发射，其发射主峰位于400nm～620nm且荧光粉稳定性较好，发射峰的位置和数目可调谐。
4.本发明的荧光粉制备方法简单、易于操作。
附图说明
图1为本发明的KBa0.99BP2O8:0.01Eu2+荧光粉的室温激发和发射光谱图；
图2为本发明的KBa0.97BP2O8:0.03Eu2+荧光粉的室温激发和发射光谱图；
图3为本发明的KBa0.94BP2O8:0.06Eu2+荧光粉的室温激发和发射光谱图；
具体实施方式
实施例1：KBa0 99BP2O8:0.01Eu2+荧光粉的制备
分别称取碳酸钾(K2CO3)0.544g，硼酸(H3BO3)0.486g，磷酸二氢铵(NH4H2PO4)1.81g，碳酸钡(BaCO3)1.55g，三氧化二铕(Eu2O3)0.0277g，将上述原料在玛瑙研钵中充分研磨混合均匀后，在压片机上成型为Φ20的薄片，装入氧化铝坩埚中，先在600℃下灼烧3小时，然后取出研磨后，再装入氧化铝坩锅中，加热前先通过抽真空将炉内空气赶净，然后在一氧化碳气氛下900℃下灼烧3小时，冷却后研磨均匀，再粉碎过筛，并用水和乙醇分别洗涤，最终得到样品。样品在365nm紫外光下激发，主要发射蓝白光。该荧光粉的室温激发和发射光谱见图1。
实施例2：KBa0.98BP2O8:0.02Eu2+荧光粉的制备
分别称取碳酸钾(K2CO3)0.544g，硼酸(H3BO3)0.486g，磷酸二氢铵(NH4H2PO4)1.81g，碳酸钡(BaCO3)1.55g，三氧化二铕(Eu2O3)0.0553g，将上述原料在玛瑙研钵中充分研磨混合均匀后，在压片机上压成薄片，装入氧化铝坩埚中，先在600℃下灼烧3小时，然后取出研磨后，再装入氧化铝坩锅中，加热前先通过抽真空将炉内空气赶净，然后在一氧化碳气氛下900℃下灼烧3小时，冷却后研磨均匀，再粉碎过筛，并用水和乙醇分别洗涤，最终得到样品。样品在365nm紫外光下激发，主要发射白光。
实施例3：KBa0.97BP2O8:0.03Eu2+荧光粉的制备
分别称取碳酸钾(K2CO3)0.544g，硼酸(H3BO3)0.486g，磷酸二氢铵(NH4H2PO4)1.81g，碳酸钡(BaCO3)1.55g，三氧化二铕(Eu2O3)0.0829g，将上述原料在玛瑙研钵中充分研磨混合均匀后，在压片机上压成薄片，装入氧化铝坩埚中，先在600℃下灼烧3小时，然后取出研磨后，再装入氧化铝坩锅中，加热前先通过抽真空将炉内空气赶净，然后在一氧化碳气氛下900℃下灼烧3小时，冷却后研磨均匀，再粉碎过筛，并用水和乙醇分别洗涤，最终得到样品。样品在365nm紫外光下激发，主要发射白光。该荧光粉的室温激发和发射光谱见图2。
实施例4：KBa0.96BP2O8:0.04Eu2+荧光粉的制备
分别称取碳酸钾(K2CO3)0.544g，硼酸(H3BO3)0.486g，磷酸二氢铵(NH4H2PO4)1.81g，碳酸钡(BaCO3)1.55g，三氧化二铕(Eu2O3)0.1102g，将上述原料在玛瑙研钵中充分研磨混合均匀后，在压片机上压成薄片，装入氧化铝坩埚中，先在600℃下灼烧3小时，然后取出研磨后，再装入氧化铝坩锅中，加热前先通过抽真空将炉内空气赶净，然后在一氧化碳气氛下900℃下灼烧3小时，冷却后研磨均匀，再粉碎过筛，并用水和乙醇分别洗涤，最终得到样品。样品在365nm紫外光下激发，主要发射白光。
实施例5：KBa0 94BP2O8:0.06Eu2+荧光粉的制备
分别称取碳酸钾(K2CO3)0.544g，硼酸(H3BO3)0.486g，磷酸二氢铵(NH4H2PO4)1.81g，碳酸钡(BaCO3)1.55g，三氧化二铕(Eu2O3)0.1662g，将上述原料在玛瑙研钵中充分研磨混合均匀后，在压片机上压成薄片，装入氧化铝坩埚中，先在600℃下灼烧3小时，然后取出研磨后，再装入氧化铝坩锅中，加热前先通过抽真空将炉内空气赶净，然后在一氧化碳气氛下900℃下灼烧3小时，冷却后研磨均匀，再粉碎过筛，并用水和乙醇分别洗涤，最终得到样品。样品在365nm紫外光下激发，主要发射蓝白光。该荧光粉的室温激发和发射光谱见图3。
实施例6：KBa0.9BP2O8:0.1Eu2+荧光粉的制备
分别称取碳酸钾(K2CO3)0.544g，硼酸(H3BO3)0.486g，磷酸二氢铵(NH4H2PO4)1.81g，碳酸钡(BaCO3)1.55g，三氧化二铕(Eu2O3)0.2767g，将上述原料在玛瑙研钵中充分研磨混合均匀后，在压片机上压成薄片，装入氧化铝坩埚中，先在600℃下灼烧3小时，然后取出研磨后，再装入氧化铝坩锅中，加热前先通过抽真空将炉内空气赶净，然后在一氧化碳气氛下900℃下灼烧3小时，冷却后研磨均匀，再粉碎过筛，并用水和乙醇分别洗涤，最终得到样品。样品在365nm紫外光下激发，主要发射红白光。

Claims (4)

1.一种近紫外线激发的硼磷酸盐LED荧光粉，其特征在于所述的荧光粉以Eu2+为激活剂，具体化学组成为KBa(1-x)Eu2+ xBP2O8，式中0＜x＜0.1。
2.按权利要求1所述的近紫外线激发的白光LED用硼磷酸盐荧光粉，其特征在于根据化学组成式，称取K、Ba、B、P和Eu元素的氧化物或相应的盐类，充分混合均匀压片后，先在空气气氛下500～700℃预烧1～4小时，然后研磨粉碎后再次压片，在还原气氛下700～1000℃烧结1～7小时，得到硼磷酸盐荧光粉。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述还原气氛为氢气、氨气、炭、一氧化碳、或氮气与氢气混合气。
4.按权利要求1所述的近紫外线激发的硼磷酸盐荧光粉，其特征在250～450nm光激发下，在400～650nm光谱范围内有强发光谱带。
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