CN108728088B

CN108728088B - 一种铕离子激励的硅酸盐白光荧光粉及其制备方法

Info

Publication number: CN108728088B
Application number: CN201810441348.2A
Authority: CN
Inventors: 于立新; 钟检林; 高震宇; 满孝琴; 郭琪煌; 邹颖璇
Original assignee: Nanchang University
Current assignee: Nanchang University
Priority date: 2018-05-10
Filing date: 2018-05-10
Publication date: 2021-09-28
Anticipated expiration: 2038-05-10
Also published as: CN108728088A

Abstract

一种铕离子激励的硅酸盐白光荧光粉及其制备方法，化学式为BaSn_xSi₃O_7+2x：Eu²⁺，Eu³⁺（x=0.2~1），其中铕离子为激活剂离子；以BaCO₃、SnO₂、SiO₂、Eu₂O₃为原料，按照化学计量比混合，球磨，装填至刚玉坩埚，放入马弗炉中在空气气氛中1200‑1400℃高温固相反应10‑14 h，当炉冷至950℃时取出冷却至室温。本产品在紫外光（250 nm‑410 nm）的激发下发射出强的白光、其色纯度高，解决了传统的WLED显色指数低、色彩还原性差、能量损耗等问题。对波长380 nm~410 nm的近紫外光具有很强的吸收，可适用于荧光灯及紫外和近紫外光发射的WLED芯片。

Description

一种铕离子激励的硅酸盐白光荧光粉及其制备方法

技术领域

本发明属于固体光致发光材料制备技术领域。涉及由紫外光激发的白光荧光粉及其制备方法。

背景技术

白色发光二极管是一种发光效率高、能耗低、寿命长、绿色环保的一种新型光源。目前，白光LED主要通过以下三种方式实现:1）蓝光芯片(In-GaN)激活黄色荧光粉钇铝石榴石(YAG: Ce)，使得蓝光与黄光混合形成白光；2）将红、绿、蓝三基色LED芯片组装在一起，通过控制三基色芯片的电流而实现白光；3）通过近紫外芯片激活红、绿、蓝三基色荧光粉获得白光。方式1）中存在显色指数低、色彩还原性差以及高温猝灭等缺点。方式2）不同芯片的输出电压、温度特性以及光致衰减程度不同，导致控制电路复杂。方式3）三基色混合荧光粉存在配比调控和颜色再吸收的问题，使得发光效率和色彩还原性能受到较大的影响。为了解决显色指数低、色彩还原性差、能量损耗等问题。因此，开发一种制备简单环保、高效单一基质荧光粉是非常有必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种铕离子激励的BaSn_xSi₃O_7+2x高效白光荧光粉。在空气气氛中部分Eu³⁺高温自还原为Eu²⁺，并通过改变SnO₂的掺入量，有效调节Eu³⁺/Eu²⁺的相对强度来对发光颜色进行调制，从而得到白光荧光粉。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明所述的一种铕离子激励的硅酸盐白光荧光粉，化学成分包括：BaSn_xSi₃O_7+2x：Eu²⁺，Eu³⁺（其中x=0.2~1）。

本发明所述的一种铕离子激励的硅酸盐白光荧光粉的制备方法，包含如下步骤：

（1）按照化学计量比称取原料BaCO₃、SnO₂、SiO₂、Eu₂O₃，其中铕离子（Eu²⁺+Eu³⁺）的摩尔浓度为碱土金属阳离子的1%～6%。

（2）将上述原料混合放入清洁、干燥的刚玉内衬的球磨机中（玛瑙球）球磨均匀后装入刚玉坩埚中。

（3）高温自还原过程：将上述混合物置于马弗炉中在空气气氛中进行1200-1400℃高温固相反应10-14 h，炉冷至950℃时取出冷却至室温，即得到样品。

本发明步骤（1）中原料的纯度分别为：BaCO₃为分析纯；SnO₂为99.5%；SiO₂为99.99%；Eu₂O₃为99.99%。

本发明制备过程中原材料廉价，工艺简单、安全环保。该产品能够在宽的紫外光及近紫外光光谱范围（250 nm-410 nm）的激发下发射出强的白光、且色纯度高，可以广泛用作于WLED白光荧光粉。

附图说明

图1为实施例1、2中荧光材料样品的X射线衍射图。

图2为实施例1、2中荧光材料样品在395 nm紫外激发下的发射光谱图。

图3为实施例1、2中荧光材料样品在395 nm紫外激发下的发射光谱色坐标图。

具体实施方式

本发明将通过以下实施例作进一步说明。

实施例1-2按照发明内容里的步骤制备铕离子激励的硅酸盐高效白光荧光粉。

实施例1。

称取BaCO₃：1.9730 g、SnO₂：0.6030 g、SiO₂：1.8025 g、Eu₂O₃：0.0352 g。将上述原料放入清洁干燥的球磨机中（玛瑙球）球磨均匀后装入刚玉坩埚中。该实施例热处理温度设为1300℃，反应时间10h后，关闭炉子开关，待其冷却到950℃时取出刚玉坩埚冷却至室温。最后，将刚玉坩埚中的混合物放入玛瑙研钵中研磨均匀后即得到样品。X射线衍射结果（如图1所示），当x=0.4时，该物质含有BaSi₂O₅和BaSnSi₃O₉相。将样品研磨后，用F-4600荧光分光光度计测量其室温发射谱（如图2所示）。由图2可以看出在395纳米近紫外光激发下，其激发谱主发射峰在496 nm，该发射峰来源于Eu²⁺: 5d→4f的宽带（446 nm-575 nm）发射，另外一个发射峰在620 nm，该发射峰来源于Eu³⁺：⁵D₀−⁷F_J(J = 0,1,2,3,4)线状发射。发色谱色坐标结果如图3所示:其发射谱色坐标位置为：x=0.3352 y=0.2984（如图3 所示），位置在白光光区域，肉眼可见该荧光材料发出高效白光。

实施例2。

称取BaCO₃：1.9730 g、SnO₂：1.2056 g、SiO₂：1.8025 g、Eu₂O₃：0.0352 g。将上述原料放入清洁干燥的球磨机中（玛瑙球）球磨均匀后装入刚玉坩埚中。该实施例热处理温度设为1300℃，反应时间10h后，关闭炉子，待其自然冷却到950℃时取出刚玉坩埚冷却至室温。最后，将刚玉坩埚中的混合物放入玛瑙研钵中研磨均匀后即可得到样品。X射线衍射结果（如图1所示），当x=0.8时，该物质含有BaSni₃O₉和BaSi₅O₁₃相；随着SnO₂掺入量的增多，当x=0.8时，不仅出现了x=0.4时所存在的相，还出现了少量SnO₂新相。将样品研磨后，用F-4600荧光分光光度计测量其室温发射谱（如图2所示）。由图2可以看出在395 nm近紫外光激发下，其激发谱主发射峰在495nm，该发射峰来源于Eu²⁺: 5d→4f的宽带（447 nm-575 nm）发射，另外一个发射峰在620nm，该发射峰来源于Eu³⁺：⁵D₀−⁷F_J(J = 0,1,2,3,4)线状发射。色坐标结果如图3所示：其发射谱色坐标位置为：x=0.2834 y=0.2734（如图3所示），位置在白光光区域，肉眼可见该荧光材料发出强的白光。

Claims

1.一种铕离子激励的硅酸盐白光荧光粉，其特征是化学成分包括：BaSn_xSi₃O_7+2x：Eu²⁺，Eu³⁺，其中x=0.2~1。

2.权利要求1所述的铕离子激励的硅酸盐白光荧光粉的制备方法，其特征是包括如下步骤：

（1）按照化学计量比称取原料BaCO₃、SnO₂、SiO₂、Eu₂O₃，其中铕离子Eu²⁺+Eu³⁺的摩尔浓度为碱土金属阳离子的1%～6%；

（2）将上述原料混合放入清洁、干燥的刚玉内衬的球磨机中球磨均匀后装入刚玉坩埚中；

（3）高温自还原过程：将上述混合物置于马弗炉中在空气气氛中进行1200-1400℃高温固相反应10-14 h，炉冷至950℃时取出冷却至室温。