專(zhuān)利名稱(chēng)：一種強(qiáng)紅光發(fā)射的熒光材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及強(qiáng)紅光發(fā)射的熒光材料及其制備方法，屬于發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
日亞化學(xué)公司1993年率先在藍(lán)色GaN LED技術(shù)上取得突破并產(chǎn)業(yè)化，于1996年研制出白光LED，具體做法是以發(fā)黃光系列的釔鋁石榴石(yttrium aluminum garnet，YAG)熒光粉配合藍(lán)光LED得到高效率的白光光源，并于1998年推上市場(chǎng)。與傳統(tǒng)照明光源相比，白光LED有許多優(yōu)點(diǎn)，如體積小、能耗少、響應(yīng)快、壽命長(zhǎng)、無(wú)污染等，因此被喻為第四代照明光源。白光LED的諸多優(yōu)點(diǎn)，使其有著龐大的未來(lái)照明市場(chǎng)和顯著節(jié)能前景。
依據(jù)發(fā)光學(xué)和色度學(xué)原理，以LED為基板實(shí)現(xiàn)白光LED有多種方案，發(fā)展較快的有以下三種方案。
(1)藍(lán)色LED芯片和可被藍(lán)光有效激發(fā)的發(fā)黃光熒光粉結(jié)合組成白光LED。一部分藍(lán)光被熒光粉吸收，激發(fā)熒光粉發(fā)射黃光，發(fā)射的黃光和剩余的藍(lán)光混合，調(diào)控它們的強(qiáng)度比，即可得到白光。當(dāng)今使用最多的藍(lán)光LED是InGaN藍(lán)光LED，發(fā)射峰值450~480nm。而黃光熒光粉主要還是釔鋁石榴石系列。此法雖可以獲得光通量和發(fā)光效率較高的白光LED，但其色溫較高，顯色性較差。
(2)用發(fā)紫外光的LED芯片和可被紫外光有效激發(fā)而發(fā)射紅、綠、藍(lán)三基色熒光粉結(jié)合組成白光LED。
(3)將紅、綠、藍(lán)三基LED芯片組裝實(shí)現(xiàn)白光。但是，由于LED器件光輸出會(huì)隨溫度的升高而下降，不同的LED下降程度差別很大，其結(jié)果是造成混合白光的色差，使得用三基LED芯片組裝實(shí)現(xiàn)白光的應(yīng)用受到了限制。
使用熒光粉與LED組合實(shí)現(xiàn)白光的工藝，可以通過(guò)改變熒光粉的發(fā)射波長(zhǎng)、熒光粉厚度來(lái)調(diào)節(jié)白光LED的色度、色溫等，因此被廣泛采用，發(fā)展迅速。尤其是第二種方法，由于光譜中紅色成分的加入可降低器件的色溫，并提高器件的顯色性，但由于目前紅色熒光粉(Y2O3:Eu)的發(fā)光效率較低，致使器件的整體發(fā)光效率不高。而要制備高顯色指數(shù)的白光LED，這類(lèi)紅色熒光粉又是必不可少的。
此外，現(xiàn)在的熒光粉的制備方法主要集中在高溫固相法，但固相法合成溫度高、產(chǎn)物粒徑偏大且粒度分布寬，難以達(dá)到要求的粒度，且不易得到純相物質(zhì)，存在很大的弊端。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有白光LED制造過(guò)程中紅色熒光粉(Y2O3:Eu)轉(zhuǎn)換效率低的問(wèn)題，提供一種轉(zhuǎn)換效率高的強(qiáng)紅光發(fā)射的熒光材料，同時(shí)提供一種該熒光材料的制備方法。
本發(fā)明的強(qiáng)紅光發(fā)射的熒光材料的化學(xué)式是LiYZrO:Eu3+，R3+其中R代表一至兩種稀土離子或一至兩種過(guò)渡金屬離子或硼離子(B3+)或稀土離子、過(guò)渡金屬離子和硼離子中的任何兩種離子共摻。可采用任何稀土離子。可采用任何過(guò)渡金屬離子。
該熒光材料與現(xiàn)有紅色熒光粉相比具有更高的發(fā)射強(qiáng)度，轉(zhuǎn)換效率更高。
本發(fā)明的強(qiáng)紅光發(fā)射的熒光材料的制備方法包括以下步驟(1)按摩爾比90∶90∶10∶0.1~10∶0~10將硝酸鋰、硝酸釔、硝酸鋯、硝酸銪及其他組分溶于去離子水中，其他組分是指一至兩種稀土硝酸鹽或一至兩種過(guò)渡金屬化合物或硼酸或稀土硝酸鹽、過(guò)渡金屬化合物和硼酸中的任何兩種共摻；(2)然后在上述溶液中加入相對(duì)硝酸鹽摩爾比3~5倍的尿素和摩爾比1~3倍的檸檬酸，溶解后在100℃~180℃下加熱攪拌10~50分鐘；(3)而后將上述溶液在600℃~900℃下燒結(jié)5~40分鐘，即可得到粉末狀強(qiáng)紅光發(fā)射的新型熒光材料LiYZrO:Eu3+，R3+。
本發(fā)明采用燃燒法制備的熒光材料紅光發(fā)射強(qiáng)度高，物相均勻，產(chǎn)物粒度小，屬納米級(jí)，且化學(xué)穩(wěn)定性好。另外，本發(fā)明得到的熒光材料無(wú)毒、無(wú)輻射，屬于綠色環(huán)保型發(fā)光材料，且制備工藝簡(jiǎn)單、安全、生產(chǎn)溫度較低，節(jié)省能源。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1按摩爾比分別稱(chēng)取100g硝酸鋰、250.7g硝酸釔、69.168g硝酸鋯(Zr(NO3)4·5H2O)、0.38g硝酸銪、550.8g尿素和964.5g檸檬酸溶于水中，在100℃下加熱攪拌40分鐘，然后在650℃下燒結(jié)40分鐘，即可得到白色粉末狀熒光材料。
實(shí)施例2按摩爾比分別稱(chēng)取100g硝酸鋰、250.7g硝酸釔、69.168g硝酸鋯(Zr(NO3)4·5H2O)、7.60g硝酸銪、5.96g硝酸鏑、561.6g尿素和655.6g檸檬酸溶于水中，在120℃下加熱35分鐘，然后在750℃下燒結(jié)25分鐘，即可得到白色粉末狀熒光材料。
實(shí)施例3按摩爾比分別稱(chēng)取100g硝酸鋰、250.7硝酸釔、69.168g硝酸鋯(Zr(NO3)4·5H2O)、7.60g硝酸銪、5.39g硝酸鑭、599.0g尿素和786.8g檸檬酸溶于水中，在150℃下加熱30分鐘，然后在850℃下燒結(jié)15分鐘，即可得到白色粉末狀熒光材料。
實(shí)施例4按摩爾比分別稱(chēng)取100g硝酸鋰、250.7g硝酸釔、69.168g硝酸鋯(Zr(NO3)4·5H2O)、7.60g硝酸銪、5.96g硝酸鏑、1.81g硝酸鈰、562.0g尿素和656.0g檸檬酸溶于水中，在120℃下加熱35分鐘，然后在800℃下燒結(jié)20分鐘，即可得到白色粉末狀熒光材料。
實(shí)施例5按摩爾比分別稱(chēng)取100g硝酸鋰、250.7g硝酸釔、69.168g硝酸鋯(Zr(NO3)4·5H2O)、7.60g硝酸銪、2.24g硝酸錳、4.98g硼酸、616.3g尿素和809.5g檸檬酸溶于水中，在120℃下加熱35分鐘，然后在800℃下燒結(jié)20分鐘，即可得到微紅色粉末狀熒光材料，產(chǎn)物顏色隨Mn2+的摻雜濃度的升高而加深。
實(shí)施例6按摩爾比分別稱(chēng)取100g硝酸鋰、250.7g硝酸釔、69.168g硝酸鋯(Zr(NO3)4·5H2O)、7.60g硝酸銪、3.89g硝酸銅(Cu(NO3)2·3H2O)、4.98g硼酸、616.3g尿素和809.5g檸檬酸溶于水中，在120℃下加熱35分鐘，然后在900℃下燒結(jié)10分鐘，即可得到微藍(lán)色粉末狀熒光材料，產(chǎn)物顏色隨Cu2+的摻雜濃度的升高而加深。
實(shí)施例7按摩爾比分別稱(chēng)取100g硝酸鋰、250.7g硝酸釔、69.168g硝酸鋯(Zr(NO3)4·5H2O)、11.40g硝酸銪、4.98g硼酸、559.4g尿素和653.1g檸檬酸溶于水中，在130℃下加熱33分鐘，然后在700℃下燒結(jié)30分鐘，即可得到白色粉末狀熒光材料。
實(shí)施例8按摩爾比分別稱(chēng)取100g硝酸鋰、250.7g硝酸釔、69.168g硝酸鋯(Zr(NO3)4·5H2O)、18.87g硝酸銪、3.97g硝酸鏑、4.98g硼酸、568.1g尿素和663.2g檸檬酸溶于水中，在120℃下加熱35分鐘，然后在900℃下燒結(jié)10分鐘，即可得到白色粉末狀熒光材料。
實(shí)施例9按摩爾比分別稱(chēng)取100g硝酸鋰、250.7g硝酸釔、69.168g硝酸鋯(Zr(NO3)4·5H2O)、18.87g硝酸銪、0.39g硝酸銅(Cu(NO3)2·3H2O)、659.7g尿素和990.3g檸檬酸溶于水中，在120℃下加熱35分鐘，然后在850℃下燒結(jié)15分鐘，即可得到微藍(lán)色粉末狀熒光材料，產(chǎn)物顏色隨Cu2+的摻雜濃度的升高而加深。
權(quán)利要求
1.一種強(qiáng)紅光發(fā)射的熒光材料，其特征在于該熒光材料的化學(xué)式是LiYZrO:Eu3+，R3+其中R代表一至兩種稀土離子或一至兩種過(guò)渡金屬離子或硼離子或稀土離子、過(guò)渡金屬離子和硼離子中的任何兩種離子共摻。
2.一種權(quán)利要求1所述強(qiáng)紅光發(fā)射的熒光材料的制備方法，該熒光材料的化學(xué)式是LiYZrO:Eu3+，R3+；其中R代表一至兩種稀土離子或一至兩種過(guò)渡金屬離子或硼或稀土離子、過(guò)渡金屬離子和硼中的任何兩種離子共摻；其特征在于包括以下步驟(1)按摩爾比90∶90∶10∶0.1~10∶0~10將硝酸鋰、硝酸釔、硝酸鋯、硝酸銪及其他組分溶于去離子水中，其他組分是指一至兩種稀土硝酸鹽或一至兩種過(guò)渡金屬化合物或硼酸或稀土硝酸鹽、過(guò)渡金屬化合物和硼酸中的任何兩種共摻；(2)然后在上述溶液中加入相對(duì)硝酸鹽摩爾比3~5倍的尿素和摩爾比1~3倍的檸檬酸，溶解后在100℃~180℃下加熱攪拌10~50分鐘；(3)而后將上述溶液在600℃~900℃下燒結(jié)5~40分鐘，即可得到粉末狀強(qiáng)紅光發(fā)射的新型熒光材料LiYZrO:Eu3+，R3+。
全文摘要
本發(fā)明提供一種強(qiáng)紅光發(fā)射的熒光材料，該熒光材料的化學(xué)式是LiYZrO:Eu
文檔編號(hào)C09K11/77GK101033396SQ20071001451
公開(kāi)日2007年9月12日 申請(qǐng)日期2007年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月11日
發(fā)明者呂孟凱, 邱子鳳, 周媛媛, 張愛(ài)玉, 馬謙 申請(qǐng)人:山東大學(xué)