專利名稱：一種以Y₂O₂S為基質(zhì)的藍色熒光粉及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域，具體的是涉及一種以Y202S為基質(zhì)的藍色熒光粉及其制備 方法。
技術(shù)背景節(jié)能、環(huán)保、壽命長、體積小、反應(yīng)快、耐沖擊的LED光源的出現(xiàn)，為當(dāng)前世界面臨的 環(huán)境惡化、能源短缺等問題的解決帶來了希望。制備白光LED熒光粉有兩個必須滿足的條件， 第- 是熒光粉的激發(fā)光譜必須與所選擇的發(fā)光二極管的發(fā)射光譜相匹配，這樣可以確保獲得 更高的光轉(zhuǎn)換效率；第二是熒光粉的發(fā)射光譜在紫外激發(fā)下能發(fā)出白光，或者在藍光激發(fā)下 與發(fā)光二極管發(fā)射出的藍光能夠復(fù)和形成白光。由于藍光激發(fā)型熒光粉需要在460 nm左右有較強的吸收，而符合這一條件的材料相對較 少，從而限制了這類熒光粉的研究和發(fā)展。另一方面，藍+黃/紅綠體系白光LED發(fā)光顏色將 隨溫度、驅(qū)動電壓和熒光粉涂層厚度的變化而變化，因此顏色不穩(wěn)定，顯色指數(shù)低。紫外激 發(fā)白光LED中發(fā)光顏色只由熒光粉決定，因此顏色穩(wěn)定，顯色指數(shù)高，這為白光LED用熒光 粉提供了新的發(fā)展空間。然而當(dāng)前白光LED領(lǐng)域中應(yīng)用的材料如硅酸鹽、磷酸鹽、釩酸鹽、 硼酸鹽、鋁酸鹽等紫外激發(fā)的熒光粉還存在許多問題，比如較低的轉(zhuǎn)換效率、藍光和紅光的 發(fā)光亮度較低等等，因此，發(fā)現(xiàn)新的熒光粉對于解決這些問題和實現(xiàn)高品質(zhì)的白光LED發(fā)光 是必不可少的。近年來，人們付出巨大努力研究具有發(fā)光性能的稀土基半導(dǎo)體。在這些稀土基半導(dǎo)體發(fā) 光材料中，YA、 Gd202S、 Y2Si05和LaAS等，均可以很好的摻入稀土離子或過渡金屬作為激活 劑，對它們的結(jié)構(gòu)研究揭示出這些基質(zhì)材料具有一些共同的表征。由于與稀土基離子具有相 近的離子半徑，所以稀土離子或過渡金屬激活劑可以進入基質(zhì)材料內(nèi)部晶格取代稀土基離子。 對于與過渡金屬相關(guān)的發(fā)光材料，稀土基離子可以作為一個很好的組成部分，在不同的基質(zhì) 材料晶體場的作用下，激活劑離子可以引起多種顏色光的發(fā)射，這主要是由有效輻射躍遷包 括不同激活劑相關(guān)能級，并產(chǎn)生了不同能級間的躍遷導(dǎo)致的。如上所述，可以看出其它稀土基半導(dǎo)體以及具有類似的微觀環(huán)境的發(fā)光基質(zhì)材料可以作 為理想的過渡金屬摻雜的基質(zhì)材料。同時Y202S具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的材料也很 有吸引力。由此可知，發(fā)光材料Y202S可作為一種很有前景的用于過渡金屬激活劑的基質(zhì)材料， 值得進一步研究。此外，銅離子作為一種常見過渡金屬激活劑，經(jīng)常用于商業(yè)用熒光粉中。 這些原因促使我們研究銅離子激活的YAS熒光粉的發(fā)光性能。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)提出一種以Y202S為基質(zhì)的藍色熒光粉及其 制備方法，其制備的藍色熒光粉在250-360 nm范圍內(nèi)均有較強的吸收，熒光粉可發(fā)出明亮的 藍色光，同時該產(chǎn)品原材料豐富，制備工藝簡單，在弱的還原氣氛下均可生產(chǎn)。本發(fā)明為解決上述問題所采用的技術(shù)方案是 一種以1025為基質(zhì)的藍色熒光粉，其特征 在于所述的以YAS為基質(zhì)的藍色熒光粉的化學(xué)式組成為YxCuAS，其中x， y是摩爾值，其 取值范圍是1.95《x〈2， 0<y《0.05。一種以YAS為基質(zhì)的藍色熒光粉的制備方法，其特征在于包括有以下步驟1) 取料，按可溶性Y"鹽、沉淀劑碳酸銨和沉降硫的物質(zhì)量比為Y:i+:碳酸銨沉降硫=1: 1.5: 1.5 3.0，稱取Y'+鹽、碳酸銨和沉降硫作為原料，備用；2) 根據(jù)分子式按化學(xué)計量比將可溶性Cu2+鹽原料加入到Y(jié)"鹽溶液中，得到Cu"鹽和Y:i+ 鹽的混合溶液，然后在室溫下采取反向滴定法，將沉淀劑碳酸銨溶液置于燒杯中，在磁力攪 拌的作用下，將Cu"鹽和Y"鹽的混合溶液滴加到燒杯中，并觀察有白色沉淀生成；3) 將歩驟2)反應(yīng)生成的白色沉淀持續(xù)攪拌3-4小時，之后用濾紙過濾，用蒸餾水洗滌 以除去反應(yīng)副產(chǎn)物，最后用無水乙醇洗滌，所得沉淀物在50-8(TC溫度下烘干；4) 將烘干后的沉淀物與沉降硫研磨均勻，制得前驅(qū)體；5) 將歩驟4)制得的前驅(qū)體進行高溫?zé)Y(jié)，灼燒結(jié)束后，樣品隨爐冷卻至室溫，然后取 出經(jīng)洗滌、烘干處理，即得所需的以YAS為基質(zhì)Cu離子為激活劑的藍色熒光粉。按上述方案，所述的高溫?zé)Y(jié)是指將前驅(qū)體裝入坩堝中，然后在還原氣氛爐中在700-1050 'C內(nèi)燒結(jié)2 12小時。按上述方案，所述的高溫?zé)Y(jié)是指將前驅(qū)體裝入小坩堝中，然后放入盛有活性炭的大坩 鍋中，繼續(xù)向大坩鍋中充填活性炭粉直至淹沒小坩鍋頂部，然后合上蓋子，將其放入馬弗爐 中，在700-1050'C內(nèi)燒結(jié)2 12小時。按上述方案，所述的C,鹽和Y"鹽的混合溶液濃度為0. 5niol/L。 按上述方案，所述的012+鹽和￥3+鹽的混合溶液以2. 5 3. 0 ml/min的速度進行滴定。 按上述方案，所述的可溶性Y"鹽為硝酸釔，可溶性Cu2+鹽為硫酸銅。 按上述方案，所述的沉淀劑碳酸銨溶液的濃度為2.0mol/L。本發(fā)明采用常規(guī)的高溫固相法合成的YxCuAS是一種稀土硫氧化物熒光粉材料，所需稀 土原材料既可以是氧化物，還可以是稀土的各種鹽類，若是采用氧化物，可以用酸首先進行 溶解。采用的合成方法非常簡單，各熒光粉生產(chǎn)廠家均可利用原有氣氛爐組織成產(chǎn)。反應(yīng)方程式如下y2 (cc>3 )3 + CmC03 + s y2 o2 s: o< + co2本發(fā)明的有益效果在于YAS具有較寬的禁帶能隙(2.3 3.6eV)，是一種性能優(yōu)良的發(fā) 光材料基質(zhì)，同時，YAS還是一種熱穩(wěn)定性很好的硫?qū)倩衔?，不存在堿土硫化物在空氣中 易分解并放出硫化氫氣體等缺陷，因此以Y202S為基質(zhì)的發(fā)光材料有望應(yīng)用于照明、汽車、個 人通訊設(shè)備、紫外光激發(fā)的藍光LED器件等領(lǐng)域中，本發(fā)明的藍色熒光粉還具有色純度好、 亮度高、對環(huán)境友好等優(yōu)點。


圖1是Y!,Cu。.。AS熒光粉的激發(fā)光譜圖，監(jiān)測波長-465nm; 圖2是Y^Cu^AS熒光粉的發(fā)射光譜圖，監(jiān)測波長-313nm。
具體實施方式
下面通過實施例進一步介紹本發(fā)明，但是實施例不會構(gòu)成對本發(fā)明的限制。 實施例1 Y^Cu',。AS熒光粉的制備實施例稱取Y纖3388g、(圖丄歸.2162g和沉降硫0. 0721g，物質(zhì)的量濃度為0. Olmol/L CuSO,, 溶液3.00ml，以上原料均為分析純，首先將YA溶于稍微過量的HNO:, (1: 1)中，并加熱以 提高氧化物的溶解速度，待溶解完全，然后在電爐上蒸發(fā)掉多余的HN0,后，配成濃度較高的 水溶液，接著往上述Y(NO:丄溶液中滴加CuS(X溶液；最終配成濃度為0. 5raol/L的銅釔混合硝 酸鹽溶液；將(NH丄C0,配成濃度為2. 0mol/L的水溶液；在室溫下使用反向滴定法，將所需的 沉淀劑(NH山CO:,溶液放入燒杯中，在磁力攪拌作用下，將上述釔銅混合溶液通過滴定管以 2. 5 3. 0 ml/min的速度滴入，并觀察到有白色沉淀生成。保持上述操作條件可以使Y"和Cu2+ 同時以碳酸鹽的形式沉淀出來，從而達到Y(jié)"和Cu"在產(chǎn)物中的完全混合。待沉淀反應(yīng)結(jié)束， 再保持攪拌狀態(tài)3 4小時，之后用濾紙過濾，用蒸餾水洗滌2次，用無水乙醇洗滌2次以防 止烘干過程中產(chǎn)生嚴重團聚，在50-8(TC的溫度下烘干。將烘干后的沉淀混合沉降硫研磨均 勻，則形成前驅(qū)體。將前驅(qū)體放入小坩堝中，然后放入盛有活性炭的大坩鍋中，繼續(xù)向大坩 鍋中充填活性炭粉直至淹沒小坩鍋頂部，然后合上蓋子，將其放入馬弗爐中，在700-90(TC 內(nèi)燒結(jié)10-12小時，灼燒結(jié)束后，樣品隨爐冷卻至室溫，然后取出經(jīng)洗滌、烘干處理，即得 所需的以YAS為基質(zhì)Cu離子為激活劑的藍色熒光粉。其發(fā)射光譜和激發(fā)光譜見圖1和圖2， 從圖中可以看出，該熒光粉能被250-350 nm波段的紫外光有效激發(fā)而發(fā)射主峰波長位于460 nm的藍光。實施例2 Y^Cun.aAS熒光粉的制備實施例稱取YA 0. 3336g、 (NH4)2C0:i0. 2162g和沉降硫0. 1443g，物質(zhì)的量濃度為0. Olmol/L的 CuS(X溶液7.50ml，以上原料均為分析純，首先將YA溶于稍微過量的HNO:i (1: 1)中，并加 熱以提高氧化物的溶解速度，待溶解完全，然后在電爐上蒸發(fā)掉多余的HN0:,后，配成濃度較 高的水溶液，接著往上述Y(NO丄溶液中滴加CuS(X溶液；最終配成濃度為0. 5mol/L的銅釔混 合硝酸鹽溶液；將(NH,)2C03配成濃度為2. Omol/L的水溶液；在室溫下使用反向滴定法，將所 需的沉淀劑(NH4)2C0:,溶液放入燒杯中，在磁力攪拌作用下，將上述釔銅混合溶液通過滴定管 以2. 5 3. 0 ml/min的速度滴入，并觀察到有白色沉淀生成。保持上述操作條件可以使Y》和 Cu2+同時以碳酸鹽的形式沉淀出來，從而達到Y(jié)"和Cu2+在產(chǎn)物中的充分混合。待沉淀反應(yīng)結(jié)束， 再保持攪拌狀態(tài)3 4小時，之后用濾紙過濾，用蒸餾水洗滌2次，用無水乙醇洗滌2次以防 止烘干過程中產(chǎn)生嚴重團聚，在50-8(TC的溫度下烘干。將烘干后的沉淀混合沉降硫研磨均 勻，則形成前驅(qū)體。將前驅(qū)體裝入坩堝中，然后在還原氣氛爐中在900-1050'C內(nèi)燒結(jié)2 6 小時。灼燒結(jié)束后，樣品隨爐冷卻至室溫，然后取出經(jīng)洗滌、烘干處理，即得所需的以YAS 為基質(zhì)Cu離子為激活劑的藍色熒光粉。
權(quán)利要求
1、一種以Y2O2S為基質(zhì)的藍色熒光粉，其特征在于所述的以Y2O2S為基質(zhì)的藍色熒光粉的化學(xué)式組成為YxCuyO2S，其中x，y是摩爾值，其取值范圍是1.95≤x<2，0<y≤0.05。
2、 權(quán)利要求1所述的以1025為基質(zhì)的藍色熒光粉的制備方法，其特征在于包括有以下 歩驟1) 取料，按可溶性Y"鹽、沉淀劑碳酸銨和沉降硫的物質(zhì)量比為Y3+:碳酸銨沉降硫=1: 1.5: 1.5 3.0，稱取Y"鹽、碳酸鈸和沉降硫作為原料，備用；2) 根據(jù)分子式按化學(xué)計量比將可溶性Cu"鹽原料加入到Y(jié)3+鹽溶液中，得到Cu2+鹽和Yi+鹽的混合溶液，然后在室溫下采取反向滴定法，將沉淀劑碳酸銨溶液置于燒杯中，在磁力攪拌的作用下，將Cu2+鹽和Y"鹽的混合溶液滴加到燒杯中，并觀察有白色沉淀生成；3) 將步驟2)反應(yīng)生成的白色沉淀持續(xù)攪拌3-4小時，之后用濾紙過濾，用蒸餾水洗滌 以除去反應(yīng)副產(chǎn)物，最后用無水乙醇洗滌，所得沉淀物在50-80'C溫度下烘干；4) 將烘干后的沉淀物與沉降硫研磨均勻，制得前驅(qū)體；5) 將歩驟4)制得的前驅(qū)體進行高溫?zé)Y(jié)，灼燒結(jié)束后，樣品隨爐冷卻至室溫，然后取 出經(jīng)洗滌、烘干處理，即得所需的以YAS為基質(zhì)Cu離子為激活劑的藍色熒光粉。
3、 按權(quán)利要求2所述的以Y202S為基質(zhì)的藍色熒光粉的制備方法，其特征在于所述的高 溫?zé)Y(jié)是指將前驅(qū)體裝入坩堝中，然后在還原氣氛爐中在700-105(TC內(nèi)燒結(jié)2 12小時。
4、 按權(quán)利要求2所述的以Y202S為基質(zhì)的藍色熒光粉的制備方法，其特征在于所述的高 溫?zé)Y(jié)是指將前驅(qū)體裝入小坩堝中，然后放入盛有活性炭的大坩鍋中，繼續(xù)向大坩鍋中充填 活性炭粉直至淹沒小坩鍋頂部，然后合上蓋子，將其放入馬弗爐中，在700-1050'C內(nèi)燒結(jié)2 12小時。
5、 按權(quán)利要求2或3或4所述的以YAS為基質(zhì)的藍色熒光粉的制備方法，其特征在于 所述的Cu"鹽和Y"鹽的混合溶液濃度為0. 5mol/L。
6、 按權(quán)利要求2或3或4所述的以YAS為基質(zhì)的藍色熒光粉的制備方法，其特征在于 所述的012+鹽和Y"鹽的混合溶液以2. 5 3. 0 ml/min的速度進行滴定。
7、 按權(quán)利要求6所述的以Y202S為基質(zhì)的藍色熒光粉的制備方法，其特征在于所述的可 溶性Y"鹽為硝酸釔，可溶性Cu"鹽為硫酸銅。
8、 按權(quán)利要求2或3或4所述的以Y202S為基質(zhì)的藍色熒光粉的制備方法，其特征在于 所述的沉淀劑碳酸銨溶液的濃度為2. Omol/L。
全文摘要
本發(fā)明涉及發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域，具體的是涉及一種以Y₂O₂S為基質(zhì)的藍色熒光粉及其制備方法，其化學(xué)式組成為Y_xCu_yO₂S，其中x，y是摩爾值，其取值范圍是1.95≤x＜2，0＜y≤0.05。本發(fā)明的Y₂O₂S具有較寬的禁帶能隙(2.3～3.6eV)，是一種性能優(yōu)良的發(fā)光材料基質(zhì)，同時，Y₂O₂S還是一種熱穩(wěn)定性很好的硫?qū)倩衔?，不存在堿土硫化物在空氣中易分解并放出硫化氫氣體等缺陷，因此以Y₂O₂S為基質(zhì)的發(fā)光材料有望應(yīng)用于照明、汽車、個人通訊設(shè)備、紫外光激發(fā)的藍光LED器件等領(lǐng)域中，本發(fā)明的藍色熒光粉還具有色純度好、亮度高、對環(huán)境友好等優(yōu)點。
文檔編號C09K11/77GK101519590SQ20091006128
公開日2009年9月2日 申請日期2009年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月27日
發(fā)明者李永周, 梁玉軍, 東 涂 申請人:中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)