CN108192610B - 一种紫外光和蓝光激发的红光荧光材料及其制备方法和应用 - Google Patents
一种紫外光和蓝光激发的红光荧光材料及其制备方法和应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种紫外光和蓝光激发的红光荧光材料及其制备方法和应用，该荧光材料的化学式为L2+yM6‑x(Si2O7)(SiO4)2:xEu3+，L为碱金属Li、Na、K、Cs中的一种或两种，M为碱土金属Ca、Sr、Ba中的一种或几种，0＜x＜2，0≤y＜3。其制备方法是分别称取含L的化合物、含M的化合物和含Si的化合物，研磨混合后将得到的混合物在空气气氛下、1000‑1300℃焙烧1‑10h，得到的固体即为红光荧光材料。本发明的荧光材料发射红光，激发波长在250~500 nm，发光波长在550~750 nm，制备方法简单，无污染，成本低，可用于LED器件以实现高显色性的白光发射。
Description
技术领域
本发明属于荧光材料技术领域，具体涉及一种紫外光和蓝光激发的红光荧光材料及其制备方法和应用。
背景技术
白光LED由于其体积小、寿命长、无辐射、节能环保等优点，显示出广阔的市场应用价值和前景。相比其它传统实现白光的方式，白光LED具有更高的光电转换效率，极大的节约了能源，有助于减少温室气体的排放，从而提供更加清洁的环境。目前，白光LED已经在液晶显示器背光源、指示灯、室内外照明等诸多领域得到应用，白光发光二极管作为***固体冷光源在照明和显示领域发展迅速，正逐渐取代传统光源.
目前，大部分的白光LED产品是采用芯片和荧光材料组合的方式实现白光发射，产品的流明效率和稳定性基本上能满足实际应用需求。实现白光常见的组合方式是采用蓝光芯片+黄光荧光材料+红光荧光材料，或者紫外芯片+绿光荧光材料+红光荧光材料。随着一系列新型绿光、黄光材料陆续被报道，实现白光发射可选择绿光、黄光材料的种类越来越多。但是要获得暖白光，就需要增强红光部分的发射，最简单的解决办法是将红光材料组合到蓝光转换型WLED中，但是目前白光LED可用的红光材料比较少。如Y2O3：Eu3+在约254 nm处具有较强的吸收，在大约近紫外和蓝光区吸收较弱。所以，发明一种近紫外LED芯片激发（大约400 nm）或蓝光LED芯片（大约450 ~ 460 nm）有较强的吸收的红色荧光材料迫在眉睫。因此，研究新型的红光荧光材料具有十分重要的现实意义。
发明内容
本发明的目的是解决目前白光LED可用的红光材料缺失的技术问题，提供一种紫外光和蓝光激发的红光荧光材料及其制备方法和应用。
一种紫外光和蓝光激发的红光荧光材料，其化学式为L2+yM6-x(Si2O7)(SiO4)2:xEu3 +；
其中，L为碱金属Li、Na、K、Cs中的一种或两种，M为碱土金属Ca、Sr、Ba中的一种或几种，0＜x＜2，0≤y＜3。
进一步地，x = 0.1，y = 0.1。
上述紫外光和蓝光激发的红光荧光材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，分别称取含L的化合物、含M的化合物和含Si的化合物，研磨混合，得到混合物；
步骤2，将步骤1得到的混合物在空气气氛下、1000-1300℃焙烧1-10h，得到的固体即为红光荧光材料；
所述含L的化合物为含Li的化合物、含Na的化合物、含K的化合物或含Cs的化合物中的一种或几种；
所述含M的化合物为含Ba的化合物、含Sr的化合物或含Ca的化合物中的一种或几种。
进一步地，所述Li的化合物选自含Li硝酸盐、含Li氢氧化物或含Li碳酸盐；所述Na的化合物选自含Na硝酸盐、含Na氢氧化物或含Na碳酸盐；所述含K的化合物选自含K硝酸盐、含K氢氧化物或含K碳酸盐；所述含Cs的化合物选自含Cs硝酸盐、含Cs氢氧化物或含Cs碳酸盐。
进一步地，所述含Ba的化合物选自含Ba氧化物、含Ba碳酸盐、含Ba硝酸盐或含Ba的氢氧化物；所述含Sr的化合物选自含Sr氧化物、含Sr碳酸盐、含Sr硝酸盐或含Sr氢氧化物；所述含Ca的化合物选自含Ca氧化物、含Ca碳酸盐、含Ca硝酸盐或含Ca氢氧化物。
进一步地，步骤1中还需要加入助熔剂。
进一步地，所述助熔剂为硼酸、氟化铵、氟化氢铵、氟化铝、碱土金属氟化物或稀土金属氟化物中的一种或几种的混合物。
进一步地，所述助熔剂的用量为含L的化合物、含M的化合物和含Si的化合物总摩尔量的1-10%。
上述紫外光和蓝光激发的红光荧光材料在制备白光LED中的应用。
本发明的有益效果为：
1、本发明的荧光材料在紫外光及蓝光激发下发射出红光，激发波长在200-500nm，发光波长在550-750 nm。
2、本发明荧光材料的原料丰富，成本低，制备方法简单可行，易于操作、易于量产、无污染、成本低。
3、本发明的红光荧光材料应用于白光LED，同时适合紫外和蓝光芯片，激发波长范围广、高效、稳定。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的荧光材料Na2Ba5.94(Si2O7)(SiO4)2:0.06Eu3+的XRD(X光衍射)谱图；
图2为本发明实施例3 制备的荧光材料Na2Ba5.94(Si2O7)(SiO4)2:0.10Eu3+的激发光谱图；
图3为本发明实施例3制备的荧光材料Na2Ba5.94(Si2O7)(SiO4)2:0.10Eu3+的发射光谱图；
图4为本发明实施例8制备的荧光材料Na2Ba5.8(Si2O7)(SiO4)2:0.2Eu3+的激发光谱图；
图5为本发明实施例8制备的荧光材料Na2Ba5.8(Si2O7)(SiO4)2:0.2Eu3+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的技术方案作进一步说明。
实施例1
称取BaCO3 0.9393克，Na2CO3 0.0848克，SiO2 0.1923克，Eu2O3 0.0070克，进行充分研磨混合，放入刚玉坩埚内，放入空气中于1050℃焙烧4小时，自然冷却后时取出，研磨分散后，得到一种新型紫外光和蓝光激发的红光荧光材料，其组成为Na2Ba5.95(Si2O7)(SiO4)2:0.05Eu3+。
图1为Na2Ba5.95(Si2O7)(SiO4)2:0.05Eu3+的XRD (X射线衍射图)谱图；从图中可以看出，本发明的荧光材料与Na2Ba6(Si2O7)(SiO4)2的标准卡片的吸收峰位置基本一致，没有杂峰，说明本发明确实制备了结构式为Na2Ba5.95(Si2O7)(SiO4)2:0.05Eu3+的荧光粉。
实施例2
称取BaCO3 0.9314克，Na2CO3 0.0933克，SiO2 0.1923克，Eu2O3 0.0141 克，进行充分研磨混合，放入刚玉坩埚内，放入空气中于1050℃焙烧4小时，自然冷却后时取出，研磨分散后，得到一种新型紫外光和蓝光激发的红光荧光材料，其组成为Na2.1Ba5.9(Si2O7)(SiO4)2:0.10Eu3+。
实施例3
称取BaCO3 0.9393克，NaNO3 0.1360克，SiO2 0.1923克，Eu2O3 0.0141克，进行充分研磨混合，放入刚玉坩埚内，放入空气中于1050℃焙烧4小时，自然冷却后时取出，研磨分散后，得到一种新型紫外光和蓝光激发的红光荧光材料，其组成为Na2Ba5.94(Si2O7)(SiO4)2:0.10Eu3+。
图2和图3分别为Na2Ba5.94(Si2O7)(SiO4)2:0.10Eu3+的激发光谱图和发射光谱图；从图中可以看出，本发明的荧光材料在紫外光及蓝光激发下发射出红光，在613nm检测波长条件下，样品表现出394 nm，450 nm等锐线吸收，在394 nm激发波长条件下，样品表现出613nm，711 nm等锐线强光发射。
实施例4
称取BaCO3 0.9393克，K2CO3 0.1106克，SiO2 0.1923克，Eu2O3 0.0141克，进行充分研磨混合，放入刚玉坩埚内，放入空气中于1050℃焙烧4小时，自然冷却后时取出，研磨分散后，得到一种新型紫外光和蓝光激发的红光荧光材料，其组成为K2Ba5.94(Si2O7)(SiO4)2:0.10Eu3+。
实施例5
称取BaO 0.7286克，Na2CO3 0.0848克，SiO2 0.1923克，Eu2O3 0.0141克，，进行充分研磨混合，放入刚玉坩埚内，放入空气中于1050℃焙烧4小时，自然冷却后时取出，研磨分散后，得到一种新型紫外光和蓝光激发的红光荧光材料，其组成为Na2Ba5.94(Si2O7)(SiO4)2:0.10Eu3+。
实施例6
称取BaCO3 0.7894克，CaCO3 0.0073克，Na2CO3 0.0848克，SiO2 0.1923克，Eu2O30.0141克，克进行充分研磨混合，放入刚玉坩埚内，放入空气中于1050℃焙烧4小时，自然冷却后时取出，研磨分散后，得到一种新型紫外光和蓝光激发的红光荧光材料，其组成为Na2Ba5Ca0.9(Si2O7)(SiO4)2:0.10Eu3+。
实施例7
称取BaCO3 0.6157克，SrCO3 0.3542克，Na2CO3 0.0848克，SiO2 0.1923克，Eu2O30.0141克，H3BO3 0.0185,克进行充分研磨混合，放入刚玉坩埚内，放入空气中于1050℃焙烧4小时，自然冷却后时取出，研磨分散后，得到一种新型紫外光和蓝光激发的红光荧光材料，其组成为Na2Ba3.9Sr2(Si2O7)(SiO4)2:0.1Eu3+。
实施例8
称取Ba(OH)2 0.7115克，Na2CO3 0.0848克，SiO2 0.1923克，Eu2O3 0.0282克，H3BO3 0.0185,克进行充分研磨混合，放入刚玉坩埚内，放入空气中于1050℃焙烧4小时，自然冷却后时取出，研磨分散后，得到一种新型紫外光和蓝光激发的红光荧光材料，其组成为Na2Ba5.8(Si2O7)(SiO4)2:0.2Eu3+。
图4和图5分别为Na2Ba5.94(Si2O7)(SiO4)2:0.10Eu3+的激发光谱图和发射光谱图；从图中可以看出，本发明的荧光材料在紫外光及蓝光激发下发射出红光，在702 nm检测波长条件下，样品表现出394 nm，450 nm等锐线吸收，在394 nm激发波长条件下，样品表现出613nm，711 nm等锐线强光发射。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的制备方法及其中心思想。应当指出，对于涉及到的技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (6)
1.一种紫外光和蓝光激发的红光荧光材料，其特征在于：
其化学式为L2+yM6-x(Si2O7)(SiO4)2:xEu3+；
其中，L为碱金属Li、K、Cs中的一种或两种，M为碱土金属Ca、Sr中的一种或几种，0＜x＜2，0≤y＜3；
所述紫外光和蓝光激发的红光荧光材料的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，分别称取含L的化合物、含M的化合物和含Si的化合物，研磨混合，得到混合物；
步骤2，将步骤1得到的混合物在空气气氛下、1000-1300℃焙烧1-10h，得到的固体即为红光荧光材料；
所述含L的化合物为含Li的化合物、含K的化合物或含Cs的化合物中的一种或几种；
所述含M的化合物为含Sr的化合物或含Ca的化合物中的一种或几种；
步骤1中还需要加入助熔剂；
所述助熔剂为硼酸、氟化铵、氟化氢铵、氟化铝、碱土金属氟化物或稀土金属氟化物中的一种或几种的混合物。
2.根据权利要求1所述的紫外光和蓝光激发的红光荧光材料，其特征在于：x=0.1，y=0.1。
3.根据权利要求1所述的紫外光和蓝光激发的红光荧光材料，其特征在于：所述Li的化合物选自含Li硝酸盐、含Li氢氧化物或含Li碳酸盐；所述含K的化合物选自含K硝酸盐、含K氢氧化物或含K碳酸盐；所述含Cs的化合物选自含Cs硝酸盐、含Cs氢氧化物或含Cs碳酸盐。
4.根据权利要求1所述的紫外光和蓝光激发的红光荧光材料，其特征在于：所述含Sr的化合物选自含Sr氧化物、含Sr碳酸盐、含Sr硝酸盐或含Sr氢氧化物；所述含Ca的化合物选自含Ca氧化物、含Ca碳酸盐、含Ca硝酸盐或含Ca氢氧化物。
5.根据权利要求1所述的紫外光和蓝光激发的红光荧光材料，其特征在于：所述助熔剂的用量为含L的化合物、含M的化合物和含Si的化合物总摩尔量的1-10%。
6.权利要求1-5任一项所述的紫外光和蓝光激发的红光荧光材料在制备白光LED中的应用。
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| Solid-state reaction preparation and photoluminescence properties of Na2Ba6(Si2O7)(SiO4)2:Eu2+ phosphors;韩甲;《Materials Research Bulletin》;20131009;第49卷;第589-592页 * |
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