一種鈰離子摻雜的磷酸釔鋇熒光粉及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到紫外型白光LED照明及顯示熒光粉領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種鈰離子摻雜的磷酸釔鋇熒光粉及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]白光發(fā)光二極管(LED)被稱為第四代照明光源，作為新一代的固體光源，除了克服傳統(tǒng)的白熾燈和熒光燈存在的能耗高、易碎、污染等缺點(diǎn)外，還具有體積小、環(huán)保、反應(yīng)速度快、壽命長(zhǎng)、可平面封裝、發(fā)光強(qiáng)度高、高效、節(jié)能、耐振動(dòng)、低電壓驅(qū)動(dòng)、以及不會(huì)造成環(huán)境污染等有優(yōu)點(diǎn)。特別是近年來(lái)，隨著藍(lán)色、紫色以及紫外LED的迅速發(fā)展，使得白光LED在照明領(lǐng)域有非常大的應(yīng)用前景，被公認(rèn)為目前替代熒光燈和白熾燈的綠色照明光源。
[0003]實(shí)現(xiàn)白光LED主要有三種途徑:一種是將紅、綠、藍(lán)三種LED組合產(chǎn)生白光。但要這種方法電路設(shè)計(jì)復(fù)雜，成本較高。第二種是用量子效應(yīng)實(shí)現(xiàn)單芯片白光，但是成本較高，技術(shù)還不成熟。第三種是用藍(lán)光、紫光或紫外光的LED激發(fā)不同顏色熒光粉發(fā)出的各色光相互配合來(lái)實(shí)現(xiàn)白光。這種方法簡(jiǎn)單易行、成本較低。目前已商業(yè)化的可被紫外LED激發(fā)的藍(lán)光熒光粉主要有BaMgAl10O17:Eu2+和(Sr，Ba，Ca，Mg) 5 (PO4) 3C1:Eu2+0但是由于這些熒光粉的熱穩(wěn)定性差，近紫外的激發(fā)效率也不高，發(fā)光亮度隨著輻射時(shí)間的增加而下降，且色坐標(biāo)也發(fā)生偏移。因此開(kāi)發(fā)能夠被紫外光激發(fā)的白光LED用熱穩(wěn)定性良好的藍(lán)色熒光粉成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)和迫切的任務(wù)。
[0004]此外，熒光材料的發(fā)光效率除了與其化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)相關(guān)外，不同的制備方法導(dǎo)致熒光材料具有不同的性能，從而會(huì)對(duì)熒光材料的發(fā)光性能產(chǎn)生明顯的影響。例如，采用高溫固相合成法合成的磷酸鹽體系的熒光材料，其反應(yīng)溫度高、制備時(shí)間長(zhǎng)、對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備要求較高，由于在高溫下反應(yīng)易產(chǎn)生團(tuán)聚作用，得到的產(chǎn)物粒徑大，需要球磨，會(huì)嚴(yán)重影響熒光材料的發(fā)光亮度和性能。而溶膠一凝膠法制備過(guò)程對(duì)于磷酸鹽熒光材料難以實(shí)現(xiàn)。因此，選擇合適的制備熒光材料的方法也是本技術(shù)領(lǐng)域中急需解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決現(xiàn)有BaMgAl10O17:Eu2+和(Sr，Ba，Ca，Mg) 5 (PO4) 3C1 = Eu2+藍(lán)光熒光粉熱穩(wěn)定性不足的問(wèn)題以及高溫固相法容易團(tuán)聚、顆粒破碎后容易影響發(fā)光效率和發(fā)光強(qiáng)度的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種鈰離子摻雜的磷酸釔鋇熒光粉及其制備方法，該熒光粉由紫外光或近紫外光激發(fā)，發(fā)光效率高、熱穩(wěn)定性良好，制備方法簡(jiǎn)單且環(huán)保。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為:一種鈰離子摻雜的磷酸釔鋇熒光粉，該熒光粉的化學(xué)式為=Ba3Y (1 x)Cex (PO4)3，式中x取0.001?0.2。
[0007]上述鈰離子摻雜的磷酸釔鋇熒光粉的制備方法，包括以下步驟:
I)按照上述的化學(xué)計(jì)量比稱取鋇源、釔源、鈰源和磷源，并且用去離子水把磷源完全溶解，制備成磷源溶液，在磷源溶液中，磷酸根或等效磷酸根濃度為0.05 mol/1至飽和濃度，備用; 飽和濃度是指常溫下磷源溶解在去離子水中的最大溶解度；
2)取發(fā)煙硝酸，向其中加入去離子水調(diào)節(jié)其濃度為15?20mol/l，制得反應(yīng)體系，備用；
其中，硝酸的量要保證其能完全溶解步驟I)中稱量鋇源、釔源和鈰源；
3)向步驟2)中制得的反應(yīng)體系中加入步驟I)稱量好的鋇源，待完全溶解后加入步驟
I)稱量好的釔源，待釔源完全溶解后再加入步驟I)稱量好的鈰源，最后滴加氨水調(diào)節(jié)PH值為I?2，在此過(guò)程中，邊攪拌邊通過(guò)加熱保持反應(yīng)體系的溫度保持在85?90°C °C，最終得到透明澄清溶液，備用；
4)向步驟3)中得到的透明澄清溶液中加入步驟I)制備好的磷源溶液，充分?jǐn)嚢韬蟮渭影彼允蛊浒l(fā)生沉淀反應(yīng)，保持反應(yīng)體系溫度為85?90°C，pH ^ 8.0，并且不斷攪拌，直至沉淀量不再增加，然后過(guò)濾得到白色沉淀，將白色沉淀烘干即得到反應(yīng)前驅(qū)體，備用；
5)將步驟4)得到的反應(yīng)前驅(qū)體在空氣氣氛下，以4?15°C/min的升溫速率加熱至1000?1350°C，并在此溫度下燒結(jié)2?8h，自然冷卻后研磨成粉，并用去離子水超聲清洗，干燥后即得到產(chǎn)品。
[0008]所述的鋇源為碳酸鋇、硝酸鋇、硫酸鋇、氯化鋇中的一種或多種混合。
[0009]所述的釔源為氧化釔、碳酸釔、硝酸釔中的一種或多種混合。
[0010]所述的鈰源為鈰源為氧化鈰、硝酸鈰中的一種或兩種混合。
[0011 ] 所述的磷源為磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、磷酸銨中的一種或多種混合。
[0012]有益效果:本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):
1)本發(fā)明制備的鈰離子摻雜磷酸釔鋇藍(lán)色熒光粉可以被紫外光有效激發(fā)，激發(fā)波段為為280?330nm，主激發(fā)峰位于316nm ；
2)本發(fā)明制備的鈰離子摻雜磷酸釔鋇藍(lán)色熒光粉的發(fā)射主峰波長(zhǎng)為420nm的藍(lán)光，發(fā)光強(qiáng)度大，色度純正；
3)本發(fā)明利用新型的溶液制備法，使反應(yīng)在離子狀態(tài)下進(jìn)行混合，精確控制化學(xué)計(jì)量的同時(shí)，嚴(yán)格限定反應(yīng)體系的溫度和PH值，從而使其可在更低的燒結(jié)溫度下可以合成，得到結(jié)晶性能良好、發(fā)射強(qiáng)度更高的紅色熒光粉，而且結(jié)構(gòu)疏松，顆粒細(xì)小，分布均勻，具有良好的涂覆性能；
4)本發(fā)明制備的鈰離子摻雜磷酸釔鋇藍(lán)色熒光粉原料來(lái)源豐富，價(jià)格低廉，而且制備工藝簡(jiǎn)單，易于操作，對(duì)于設(shè)備的要求低；成品質(zhì)量穩(wěn)定且工藝重復(fù)性好，適宜規(guī)?；a(chǎn)；
5)本發(fā)明制備的鈰離子摻雜磷酸釔鋇藍(lán)色熒光粉具有良好的熱穩(wěn)定性，與其它硫化物、鹵化物相比，耐高溫，耐潮濕，對(duì)環(huán)境友好。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1為實(shí)施例3所制得樣品的X射線粉末衍射圖譜；
圖2為實(shí)施例3所制得樣品的吸收光譜圖；
圖3為實(shí)施例3所制得樣品在316nm波長(zhǎng)激發(fā)下的發(fā)光光譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的闡述，本發(fā)明各實(shí)施例中所用的鋇源為碳酸鋇、硝酸鋇、硫酸鋇、氯化鋇中的一種或多種混合，釔源為氧化釔、碳酸釔、硝酸釔中的一種或多種混合，所述的鈰源為氧化鈰、硝酸鈰中的一種或兩種混合，所述的磷源為磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、磷酸銨中的一種或多種混合。
[0015]實(shí)施例1
一種鋪離子摻雜的磷酸乾鋇焚光粉，該焚光粉的化學(xué)式為:Ba3Ya 999Cea(xn (PO4)30
[0016]上述鈰離子摻雜的磷酸釔鋇熒光粉的制備方法，包括以下步驟:
1)按照上述的化學(xué)計(jì)量比稱取鋇源、釔源、鈰源和磷源，并且用去離子水把磷源完全溶解，制備成磷源溶液，在磷源溶液中，磷酸根或等效磷酸根濃度為0.05 mol/Ι，備用；
2)取發(fā)煙硝酸，向其中加入去離子水調(diào)節(jié)其濃度為15mol/l，制得反應(yīng)體系，備用； 其中，硝酸的量要保證其能完全溶解步驟I)中稱量鋇源、釔源和鈰源；
3)向步驟2)中制得的反應(yīng)體系中加入步驟I)稱量好的鋇源，待完全溶解后加入步驟I)稱量好的釔源，待釔源完全溶解后再加入步驟I)稱量好的鈰源，最后滴加氨水調(diào)節(jié)PH值為I，在此過(guò)程中，邊攪拌邊通過(guò)加熱保持反應(yīng)體系的溫度保持在85?90°C，最終得到透明澄清溶液，備用；
4)向步驟3)中得到的透明澄清溶液中加入步驟I)制備好的磷源溶液，充分?jǐn)嚢韬蟮渭影彼允蛊浒l(fā)生沉淀反應(yīng)，保持反應(yīng)體系溫度為85?90°C，pH為8.0，并且不斷攪拌，直至沉淀量不再增加，然后過(guò)濾得到白色沉淀，將白色沉淀烘干即得到反應(yīng)前驅(qū)體，備用；
5)將步驟4)得到的反應(yīng)前驅(qū)體在空氣氣氛下，以4°C/m