本發(fā)明涉及熒光粉技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種應(yīng)用于WLED器件中的多離子激活單基質(zhì)白色熒光粉及其制備方法。

背景技術(shù)：

可見光芯片與YAG黃色熒光粉組合，利用芯片藍(lán)光及YAG對(duì)LED芯片光部分吸收后所轉(zhuǎn)化的黃光，可以形成戶外照明用白光。但因組合而成的白光光譜覆蓋域有限，紅光成分的缺失嚴(yán)重影響白光的性能指標(biāo)。為提升白光質(zhì)量，拓展白光的應(yīng)用范疇，使其不局限于低端戶外照明，更適用了室內(nèi)照明，高精度顯示等技術(shù)領(lǐng)域，研究新型WLED器件可用的熒光粉是新興課題之一。

單基質(zhì)白色熒光粉較傳統(tǒng)三基色熒光粉而言，能有效地避免不同基質(zhì)間對(duì)已輻射能量的再吸收，同時(shí)，因基質(zhì)組分一致性，各發(fā)光中心的環(huán)境差異小，從而在很大程度上避免了基質(zhì)差異所致的光色不協(xié)同，能讓所獲得的白光擁有較高的色穩(wěn)定性。對(duì)于多離子激活單基質(zhì)白色熒光粉，由于可根據(jù)用途進(jìn)行離子篩選，適應(yīng)性更為寬廣。三價(jià) 鈰、鋱和銪離子是常見的藍(lán)、綠和紅光激活劑。在同一基質(zhì)中，不還原或過度還原均對(duì)鈰和銪離子的最終化合價(jià)產(chǎn)生影響，因此在特定基質(zhì)中實(shí)現(xiàn)三價(jià)鈰和銪離子共存仍是獲得高質(zhì)量白光的關(guān)鍵技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠被近紫外LED芯片激發(fā)，光譜覆蓋域充分，適用范圍更廣的多離子激活單基質(zhì)白色熒光粉。

本發(fā)明的另一個(gè)目是提供上述單基質(zhì)白色熒光粉的制備方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種多離子激活單基質(zhì)白色熒光粉，其化學(xué)式為：M₃Ga_3-mY_1-nB₄O₁₅: xCe³⁺,yTb³⁺,zEu³⁺，M為堿土金屬格位，x、y和z分別為摻雜離子摩爾比系數(shù)，取值范圍分別為：0.001≤x≤0.999、0.001≤y≤0.999和0.001≤z≤0.999且滿足x + y + z = m + n < 0.999。

在上述的多離子激活單基質(zhì)白色熒光粉中，所述M為Ca_3-p-qMg_pBa_q其中0≤p≤0.100，0≤q≤0.100且p + q ≤ 0.10。

上述多離子激活單基質(zhì)白色熒光粉的制備方法，包括如下步驟：

按化學(xué)組成稱取原料，加入助熔劑于研缽中并充分研磨待均勻混合，然后在梯度還原氣氛中進(jìn)行多步燒結(jié)，后冷卻至室溫，將產(chǎn)物研磨獲得產(chǎn)品。

在上述的制備方法中，所述原料為：稀土化合物、堿土金屬化合物、鎵元素化合物或硼元素化合物。所述稀土化合物為稀土氧化物、稀土草酸鹽、稀土碳酸鹽、稀土硝酸鹽中的任意一種化合物或多種化合物組成的混合物。所述堿土金屬化合物為堿土金屬氧化物碳酸鹽、堿土金屬碳酸氫鹽、堿土金屬磷酸鹽中的任意一種化合物或多種化合物組成的混合物。所述鎵元素化合物為鎵氧化物、鎵碳酸鹽、鎵草酸鹽中的任意一種化合物或多種化合物組成的混合物。所述硼元素化合物為硼酸、偏硼酸及其他含硼化合物中的任意一種或多種化合物組成的混合物。

在上述的制備方法中，第一步燒結(jié)溫度為800~1000℃，時(shí)間為10~20 h；第二步燒結(jié)溫度為1000~1200℃，燒結(jié)時(shí)間為10~20h；第三步燒結(jié)溫度為1000~1200℃，燒結(jié)時(shí)間為10~20 h。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備以下有益效果：

本發(fā)明的WLED用多離子激活單基質(zhì)白色熒光粉，在保證結(jié)構(gòu)特性的前提下，在實(shí)現(xiàn)對(duì)四價(jià)鈰離子有效還原的同時(shí)成功避免了三價(jià)銪離子的價(jià)態(tài)變化，所制獲的材料白光擁有便于調(diào)節(jié)的色坐標(biāo)及色溫參數(shù)。材料的白光光譜窄帶發(fā)射峰占據(jù)大額比重，較寬峰發(fā)射而言更適用于顯示領(lǐng)域，以呈現(xiàn)出更寬的色域。本發(fā)明強(qiáng)調(diào)對(duì)還原氣氛的控制利用多步燒結(jié)合成熒光粉，合成方法簡(jiǎn)單獨(dú)特且適用生產(chǎn)的規(guī)?；?。

附圖說明

圖1為實(shí)施例1~2所制備的白色熒光粉的X射線粉末衍射圖譜。

圖2為實(shí)施例2所制備的白色熒光粉的熒光發(fā)射光圖譜。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

分別稱取碳酸鈣（CaCO₃）0.3003 g，硼酸（(H₃BO₃）0.2600 g，氧化鎵（Ga₂O₃）0.2812 g，氧化釔（Y₂O₃）0.1129 g，將上述原料在瑪瑙研缽中研磨，研磨均勻后放入剛玉坩堝，在800 ℃還原氣氛中進(jìn)行第一步燒結(jié)，恒溫時(shí)間為10 h。結(jié)束后取出研磨，隨后在1000 ℃還原氣氛中進(jìn)行第二步燒結(jié)，恒溫時(shí)間為10 h。結(jié)束后取出研磨，再次在1000 ℃下進(jìn)行第三步燒結(jié)，恒溫時(shí)間為10 h。第三步結(jié)束后待其自然冷卻，研磨均勻并獲得產(chǎn)品。產(chǎn)品X射線粉末衍射結(jié)果如圖1所示。如圖1中譜線1所示，所有衍射峰都能與Ca₃Ga₃YB₄O₁₅標(biāo)準(zhǔn)峰（ICSD No. 17-2155）對(duì)應(yīng)，表明在梯度還原氣氛中進(jìn)行多步燒結(jié)的制備方案不會(huì)對(duì)物相造成影響。

實(shí)施例2

分別稱取碳酸鈣（CaCO₃）0.3003 g，硼酸（(H₃BO₃）0.2600 g，氧化鎵（Ga₂O₃）0.2812 g，氧化鈰（CeO₂）0.0037 g，氧化鋱（Tb₄O₇）0.0373 g，氧化銪（Eu₂O₃）0.0053 g，氧化釔（Y₂O₃）0.0847 g，將上述原料在瑪瑙研缽中研磨，研磨均勻后放入剛玉坩堝，在800 ℃還原氣氛中進(jìn)行第一步燒結(jié)，恒溫時(shí)間為10 h。結(jié)束后取出研磨，隨后在1000 ℃還原氣氛中進(jìn)行第二步燒結(jié)，恒溫時(shí)間為10 h。結(jié)束后取出研磨，再次在1000 ℃下進(jìn)行第三步燒結(jié)，恒溫時(shí)間為10 h。第三步結(jié)束后待其自然冷卻，研磨均勻并獲得產(chǎn)品。產(chǎn)品X射線粉末衍射結(jié)果如圖1所示。如圖1中譜線2所示，所有衍射峰與標(biāo)準(zhǔn)峰（ICSD No. 17-2155）對(duì)照基本無(wú)異，表明鈰、鋱和銪離子的引入并不會(huì)對(duì)原物相造成顯著影響。熒光發(fā)射光譜圖如圖2所示，白光源于鈰、鋱和銪離子的共同發(fā)射。

實(shí)施例3：

分別稱取碳酸鍶（SrCO₃）0.0147 g ，碳酸鈣（CaCO₃）0.2903 g，硼酸（(H₃BO₃）0.2600 g，氧化鎵（Ga₂O₃）0.2812 g，氧化鈰（CeO₂）0.0037 g，氧化鋱（Tb₄O₇）0.0373 g，氧化銪（Eu₂O₃）0.0053 g，氧化釔（Y₂O₃）0.0847 g，將上述原料在瑪瑙研缽中研磨，研磨均勻后放入剛玉坩堝，在800 ℃還原氣氛中進(jìn)行第一步燒結(jié)，恒溫時(shí)間為10 h。結(jié)束后取出研磨，隨后在1000 ℃還原氣氛中進(jìn)行第二步燒結(jié)，恒溫時(shí)間為10 h。結(jié)束后取出研磨，再次在1000 ℃下進(jìn)行第三步燒結(jié)，恒溫時(shí)間為10 h。第三步結(jié)束后待其自然冷卻，研磨均勻并獲得產(chǎn)品。

實(shí)施例4：

分別稱取氧化鎂（MgO）0.0040 g ，碳酸鈣（CaCO₃）0.2903 g，硼酸（(H₃BO₃）0.2600 g，氧化鎵（Ga₂O₃）0.2812 g，氧化鈰（CeO₂）0.0037 g，氧化鋱（Tb₄O₇）0.0373 g，氧化銪（Eu₂O₃）0.0053 g，氧化釔（Y₂O₃）0.0847 g，將上述原料在瑪瑙研缽中研磨，研磨均勻后放入剛玉坩堝，在800 ℃還原氣氛中進(jìn)行第一步燒結(jié)，恒溫時(shí)間為10 h。結(jié)束后取出研磨，隨后在1000 ℃還原氣氛中進(jìn)行第二步燒結(jié)，恒溫時(shí)間為10 h。結(jié)束后取出研磨，再次在1000 ℃下進(jìn)行第三步燒結(jié)，恒溫時(shí)間為10 h。第三步結(jié)束后待其自然冷卻，研磨均勻并獲得產(chǎn)品。

實(shí)施例5：

分別稱取氧化鎂（MgO）0.0020 g，碳酸鍶（SrCO₃）0.0074 g，碳酸鈣（CaCO₃）0.2903 g，硼酸（(H₃BO₃）0.2600 g，氧化鎵（Ga₂O₃）0.2812 g，氧化鈰（CeO₂）0.0037 g，氧化鋱（Tb₄O₇）0.0373 g，氧化銪（Eu₂O₃）0.0053 g，氧化釔（Y₂O₃）0.0847 g，將上述原料在瑪瑙研缽中研磨，研磨均勻后放入剛玉坩堝，在800 ℃還原氣氛中進(jìn)行第一步燒結(jié)，恒溫時(shí)間為10 h。結(jié)束后取出研磨，隨后在1000 ℃還原氣氛中進(jìn)行第二步燒結(jié)，恒溫時(shí)間為10 h。結(jié)束后取出研磨，再次在1000 ℃下進(jìn)行第三步燒結(jié)，恒溫時(shí)間為10 h。第三步結(jié)束后待其自然冷卻，研磨均勻并獲得產(chǎn)品。

實(shí)施例6：

分別稱取氧化鈣（CaO）0.1684 g，硼酸（(H₃BO₃）0.2600 g，氧化鎵（Ga₂O₃）0.2812 g，氧化鈰（CeO₂）0.0037 g，氧化鋱（Tb₄O₇）0.0373 g，氧化銪（Eu₂O₃）0.0053 g，氧化釔（Y₂O₃）0.0847 g，將上述原料在瑪瑙研缽中研磨，研磨均勻后放入剛玉坩堝，在800 ℃還原氣氛中進(jìn)行第一步燒結(jié)，恒溫時(shí)間為10 h。結(jié)束后取出研磨，隨后在1000 ℃還原氣氛中進(jìn)行第二步燒結(jié)，恒溫時(shí)間為10 h。結(jié)束后取出研磨，再次在1000 ℃下進(jìn)行第三步燒結(jié)，恒溫時(shí)間為10 h。第三步結(jié)束后待其自然冷卻，研磨均勻并獲得產(chǎn)品。

實(shí)施例7：

分別稱取氧化鈣（CaO）0.1684 g，硼酸（(H₃BO₃）0.2600 g，氧化鎵（Ga₂O₃）0.2812 g，氧化鈰（CeO₂）0.0037 g，氧化鋱（Tb₄O₇）0.0373 g，氧化銪（Eu₂O₃）0.0053 g，氧化釔（Y₂O₃）0.0847 g，將上述原料在瑪瑙研缽中研磨，研磨均勻后放入剛玉坩堝，在800 ℃還原氣氛中進(jìn)行第一步燒結(jié)，恒溫時(shí)間為10 h。結(jié)束后取出研磨，隨后在1000 ℃還原氣氛中進(jìn)行第二步燒結(jié)，恒溫時(shí)間為10 h。結(jié)束后取出研磨，再次在1000 ℃下進(jìn)行第三步燒結(jié)，恒溫時(shí)間為10 h。第三步結(jié)束后待其自然冷卻，研磨均勻并獲得產(chǎn)品。

實(shí)施例8：

分別稱取碳酸鈣（CaCO₃）0.3003，硼酸（(H₃BO₃）0.2600 g，氧化鎵（Ga₂O₃）0.2800 g，氧化鈰（CeO₂）0.0037 g，氧化鋱（Tb₄O₇）0.0373 g，氧化銪（Eu₂O₃）0.0053 g，氧化釔（Y₂O₃）0.0858 g，將上述原料在瑪瑙研缽中研磨，研磨均勻后放入剛玉坩堝，在800 ℃還原氣氛中進(jìn)行第一步燒結(jié)，恒溫時(shí)間為10 h。結(jié)束后取出研磨，隨后在1000 ℃還原氣氛中進(jìn)行第二步燒結(jié)，恒溫時(shí)間為10 h。結(jié)束后取出研磨，再次在1000℃下進(jìn)行第三步燒結(jié)，恒溫時(shí)間為10 h。第三步結(jié)束后待其自然冷卻，研磨均勻并獲得產(chǎn)品。