專(zhuān)利名稱：硅鋁酸鹽綠色熒光粉及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種稀土發(fā)光材料及其制備方法，尤其是硅鋁酸鹽綠色熒光粉及其制備方法。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，固態(tài)照明光源發(fā)光二極管(LED)由于其使用壽命長(zhǎng)、高效、節(jié)能、綠色環(huán)保無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，受到世界各國(guó)的廣泛關(guān)注。目前，主要的白光LED實(shí)現(xiàn)方式是將LED芯片與熒光粉組合，利用LED芯片去激發(fā)熒光粉混合形成白光。具體方式有兩種:一是用藍(lán)光LED激發(fā)發(fā)射黃光的熒光粉，二是用近紫外LED去激發(fā)紅、綠、藍(lán)三種熒光粉。其中，用InGaN藍(lán)光LED芯片配合發(fā)黃光的YAG:Ce熒光粉已經(jīng)商業(yè)化并被廣泛應(yīng)用。但由于其光譜中缺少紅光，其顯色指數(shù)(Ra)不高，相關(guān)色溫偏高等缺點(diǎn)較突出。相對(duì)來(lái)說(shuō)，用近紫外LED去激發(fā)紅、綠、藍(lán)三種熒光粉混合形成白光能使白光LED的色溫和顯色性得到改善。近紫外LED的激發(fā)波長(zhǎng)范圍為315 410nm，這就要求所用熒光粉的激發(fā)光譜也要位于這個(gè)范圍內(nèi)，同時(shí)還要求熒光粉具有較高的熱穩(wěn)定性和量子效率?，F(xiàn)有的綠色熒光粉為硅酸鹽綠色熒光粉，此種熒光粉遇水分解，猝滅溫度低，壽命短，不適合用做照明和背光源用的LED激發(fā)的綠色熒光粉，高效穩(wěn)定的綠色熒光粉目前還很缺乏。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可被紫外光激發(fā)的硅鋁酸鹽綠色熒光粉及其制備方法。本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:硅鋁酸鹽綠色 熒光粉，組成成分由以下化學(xué)式表示:Ca2_xMga5AlSi1 507:xEu2+，其中 0.001 ^ x ^ 0.10所述的硅鋁酸鹽綠色熒光粉能被338 450nm光激發(fā)，發(fā)射光譜位于470 600nm,主要發(fā)射峰位于525nm綠色光區(qū)。硅鋁酸鹽綠色熒光粉的制備方法，包括以下步驟:(I)按化學(xué)式Ca2_xMg。.^lSi1.507:xEu2+，其中0.001彡x彡0.1稱取所需量的反應(yīng)物，其中用含Ca的氧化物、硝酸鹽、氫氧化物或碳酸鹽至少一種，用含Mg的氧化物、硝酸鹽、氫氧化物或碳酸鹽至少一種，用含Al的氧化物或硝酸鹽至少一種，用含Si氧化物，以及含Eu的氧化物、硝酸鹽、氫氧化物或碳酸鹽至少一種，將這些組分研磨混合均勻；(2)將上述混合均勻的反應(yīng)物盛入剛玉坩堝，并置于高溫爐中，在碳還原氣氛或N2和H2混合氣體還原氣氛下進(jìn)行燒結(jié)，其中，H2占I 10%的體積，燒結(jié)溫度為1350 1450°C，燒結(jié)時(shí)間為2 4h ;(3)在還原氣氛中降到室溫，將灼燒得到的塊狀樣品研磨成粉末，即得到所需熒光粉。有益效果:該熒光粉能被338 450nm范圍內(nèi)的紫外光有效激發(fā)，發(fā)射出發(fā)射光波長(zhǎng)在470 600nm范圍內(nèi)的綠色光譜。該綠色熒光粉在高溫下亮度和色坐標(biāo)基本不變，具有良好的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和耐水性，遇水不分解，壽命長(zhǎng)，在波長(zhǎng)為360nm激光的激發(fā)下測(cè)得的衰退時(shí)間為0.57 μ S，可用做紫外激發(fā)白光LED的綠色組分。且其原料易得，工藝簡(jiǎn)單，制備成本低廉。


圖1 為 Ca1 985Mg0 5AlSi15O7 = 0.0l5Eu2+ 熒光粉 XRD 圖譜。圖2 為 Cah 985Mga5AlSih5O7 = 0.015Eu2+ 熒光粉激發(fā)光譜圖(監(jiān)測(cè)波長(zhǎng) 525nm)。圖3為Cah 985Mga5AlSih5O7 = 0.015Eu2+熒光粉的發(fā)射光譜圖(激發(fā)波長(zhǎng)為368nm)。
具體實(shí)施例方式下面將參照附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說(shuō)明。硅鋁酸鹽綠色熒光粉，組成成分由以下化學(xué)式表示:Ca2_xMga5AlSi1 507:xEu2+，其中 0.001 ^ x ^ 0.10所述的硅鋁酸鹽綠色熒光粉能被338 450nm光激發(fā)，發(fā)射光譜位于470 600nm,主要發(fā)射峰位于525nm綠色光區(qū)。硅鋁酸鹽綠色熒光粉的制備方法，包括以下步驟:(I)按化學(xué)式Ca2_xMg。.^lSi1.507:xEu2+，其中0.001彡x彡0.1稱取所需量的反應(yīng)物，其中用含Ca的氧化物、硝酸`鹽、氫氧化物或碳酸鹽至少一種，用含Mg的氧化物、硝酸鹽、氫氧化物或碳酸鹽至少一種，用含Al的氧化物或硝酸鹽至少一種，用含Si氧化物，以及含Eu的氧化物、硝酸鹽、氫氧化物或碳酸鹽至少一種，將這些組分研磨混合均勻；(2)將上述混合均勻的反應(yīng)物盛入剛玉坩堝，并置于高溫爐中，在碳還原氣氛或N2和H2混合氣體還原氣氛下進(jìn)行燒結(jié)，其中，H2占I 10%的體積，燒結(jié)溫度為1350 1450°C，燒結(jié)時(shí)間為2 4h ;(3)在還原氣氛中降到室溫，將灼燒得到的塊狀樣品研磨成粉末，即得到所需熒光粉。實(shí)施例1:稱取CaCO3(分析純)0.4004g, Al2O3(分析純)0.1020g, MgO(分析純)0.0403g,SiO2 (分析純)0.1803g, Eu2O3 (99.99%) 0.0035g。將上述原料在瑪瑙研缽中研磨一個(gè)小時(shí)左右，使原料充分混合。將混合均勻的反應(yīng)物盛入剛玉坩堝，放入高溫爐內(nèi)，在1400°C下5%H295% N2混合氣體中焙燒2小時(shí)。在高溫爐內(nèi)降到室溫，將灼燒得到的塊狀樣品研磨成粉末，即得到所需熒光粉，其組成為CaL98Mg0.5AlSiL507:0.02Eu2+。實(shí)施例2:稱取CaO (分析純)0.4439g，Al2O3 (分析純)0.1020g, MgO (分析純)0.0403g,SiO2 (分析純)0.1803g, Eu2O3 (99.99%) 0.0035g。將上述原料在瑪瑙研缽中研磨一個(gè)小時(shí)左右，使原料充分混合。將混合均勻的反應(yīng)物盛入剛玉坩堝，放入高溫爐內(nèi)，在1400°C下5%H295% N2混合氣體中焙燒2小時(shí)。在高溫爐內(nèi)降到室溫，將灼燒得到的塊狀樣品研磨成粉末，即得到所需熒光粉，其組成為:CaL98Mg0.5AlSiL507:0.02Eu2+o實(shí)施例3:
稱取Ca (NO3) 2 (分析純)0.9040g, Al2O3 (分析純)0.1020g, MgO (分析純)0.0403g,SiO2 (分析純)0.1803g, Eu2O3 (99.99%) 0.0035g。將上述原料在瑪瑙研缽中研磨一個(gè)小時(shí)左右，使原料充分混合。將混合均勻的反應(yīng)物盛入剛玉坩堝，放入高溫爐內(nèi)，在1400°C下5%H295% N2混合氣體中焙燒2小時(shí)。在高溫爐內(nèi)降到室溫，將灼燒得到的塊狀樣品研磨成粉末，即得到所需熒光粉，其組成為:CaL98Mg0.5AlSiL507:0.02Eu2+o實(shí)施例4:稱取 Ca (OH) 2 (分析純)0.2962g，Al2O3 (分析純)0.1020g, MgO (分析純)0.0403g,SiO2 (分析純)0.1803g, Eu2O3 (99.99%) 0.0035g。將上述原料在瑪瑙研缽中研磨一個(gè)小時(shí)左右，使原料充分混合。將混合均勻的反應(yīng)物盛入剛玉坩堝，放入高溫爐內(nèi)，在1400°C下5%H295% N2混合氣體中焙燒2小時(shí)。在高溫爐內(nèi)降到室溫，將灼燒得到的塊狀樣品研磨成粉末，即得到所需熒光粉，其組成為:CaL98Mg0.5AlSiL507:0.02Eu2+o實(shí)施例5:稱取 CaCO3 (分析純)0.4004g, Al (NO3) 3 (分析純)0.4258g，MgO (分析純)0.0403g,SiO2 (分析純)0.1803g, Eu2O3 (99.99%) 0.0035g。將上述原料在瑪瑙研缽中研磨一個(gè)小時(shí)左右，使原料充分混合。將混合均勻的反應(yīng)物盛入剛玉坩堝，放入高溫爐內(nèi)，在1400°C下5%H295% N2混合氣體中焙燒2小時(shí)。在高溫爐內(nèi)降到室溫，將灼燒得到的塊狀樣品研磨成粉末，即得到所需熒光粉，其組成為:CaL98Mg0.5AlSiL507:0.02Eu2+o實(shí)施例6:稱取CaCO3 (分析純)0.4004g, Al2O3 (分析純)0.1020g, MgCO3 (分析純)0.0842g,SiO2 (分析純)0.1803g, Eu2O3 (99.99%) 0.0035g。將上述原料在瑪瑙研缽中研磨一個(gè)小時(shí)左右，使原料充分混合。將混合均勻的反應(yīng)物盛入剛玉坩堝，放入高溫爐內(nèi)，在1400°C下5%H295% N2混合氣體中焙燒2小時(shí)。在高溫爐內(nèi)降到室溫，將灼燒得到的塊狀樣品研磨成粉末，即得到所需熒光粉，其組成為CaL98Mg0.5AlSiL507:0.02Eu2+。實(shí)施例7:稱取CaCO3 (分析純)0.4004g，Al2O3 (分析純)0.1020g, Mg (NO3) 2(分析純)0.1482g，SiO2 (分析純)0.1803g, Eu2O3 (99.99%) 0.0035g。將上述原料在瑪瑙研缽中研磨一個(gè)小時(shí)左右，使原料充分混合。將混合均勻的反應(yīng)物盛入剛玉坩堝，放入高溫爐內(nèi)，在1400°C下5% H295% N2混合氣體中焙燒2小時(shí)。在高溫爐內(nèi)降到室溫，將灼燒得到的塊狀樣品研磨成粉末，即得到所需突光粉，其組成為=Cah98Mga5AlSih5O7 = 0.02Eu2+。實(shí)施例8:稱取CaCO3 (分析純)0.4004g, Al2O3 (分析純)0.1020g, Mg (OH) 2 (分析純)0.0582g,SiO2 (分析純)0.1803g, Eu2O3 (99.99%) 0.0035g。將上述原料在瑪瑙研缽中研磨一個(gè)小時(shí)左右，使原料充分混合。將混合均勻的反應(yīng)物盛入剛玉坩堝，放入高溫爐內(nèi)，在1400°C下5%H295% N2混合氣體中焙燒2小時(shí)。在高溫爐內(nèi)降到室溫，將灼燒得到的塊狀樣品研磨成粉末，即得到所需熒光粉，其組成為:CaL98Mg0.5AlSiL507:0.02Eu2+o實(shí)施例9:稱取CaCO3(分析純)0.4004g, A1203 (分析純)0.1020g, MgO(分析純)0.0403g,SiO2 (分析純)0.1803g, Eu2O3 (99.99%) 0.0002g。將上述原料在瑪瑙研缽中研磨一個(gè)小時(shí)左右，使原料充分混合。將混合均勻的反應(yīng)物盛入剛玉坩堝，放入高溫爐內(nèi)，在1400°C下5%H295% N2混合氣體中焙燒2小時(shí)。在高溫爐內(nèi)降到室溫，將灼燒得到的塊狀樣品研磨成粉末，即得到所需熒光粉，其組成為Cah 999Mga5AlSih5O7 = 0.0OlEu2+。實(shí)施例10:稱取CaCO3(分析純)0.4004g, Al2O3(分析純)0.1020g, MgO(分析純)0.0403g,SiO2 (分析純)0.1803g, Eu2O3 (99.99%) 0.02g。將上述原料在瑪瑙研缽中研磨一個(gè)小時(shí)左右，使原料充分混合。將混合均勻的反應(yīng)物盛入剛玉坩堝，放入高溫爐內(nèi)，在1400°C下5%H295% N2混合氣體中焙燒2小時(shí)。在高溫爐內(nèi)降到室溫，將灼燒得到的塊狀樣品研磨成粉末，即得到所需熒光粉，其組成為Cah9Mga5AlSih5O7 = 0.lEu2+。實(shí)施例11:稱取CaCO3(分析純)0.4004g, Al2O3(分析純)0.1020g, MgO(分析純)0.0403g,SiO2 (分析純)0.1803g, Eu2O3 (99.99%) 0.0035g。將上述原料在瑪瑙研缽中研磨一個(gè)小時(shí)左右，使原料充分混合。將混合均勻的反應(yīng)物盛入剛玉坩堝，在反應(yīng)原料中覆蓋一層碳粉，蓋好坩堝蓋，放入高溫爐內(nèi)，在1400°C下焙燒2小時(shí)。在高溫爐內(nèi)降到室溫，將灼燒得到的塊狀樣品研磨成粉末，即得到所需熒光粉，其組成為Cau8Mga5AlSiuO7 = 0.02Eu2+。實(shí)施例12:稱取CaCO3(分析純)0.4004g, Al2O3(分析純)0.1020g, MgO(分析純)0.0403g,SiO2 (分析純)0.1803g, Eu2O3 (99.99%) 0.0035g。將上述原料在瑪瑙研缽中研磨一個(gè)小時(shí)左右，使原料充分混合。將混合均勻的反應(yīng)物盛入剛玉坩堝，放入高溫爐內(nèi)，在1400°C下1%H299% N2混合氣體中焙燒2小時(shí)。在高溫爐內(nèi)降到室溫，將灼燒得到的塊狀樣品研磨成粉末，即得到所需熒光粉，其組成為CaL98Mg0.5AlSiL507:0.02Eu2+。實(shí)施例13: 稱取CaCO3(分析純)0.4004g, Al2O3(分析純)0.1020g, MgO(分析純)0.0403g,SiO2 (分析純)0.1803g, Eu2O3 (99.99%) 0.0035g。將上述原料在瑪瑙研缽中研磨一個(gè)小時(shí)左右，使原料充分混合。將混合均勻的反應(yīng)物盛入剛玉坩堝，放入高溫爐內(nèi)，在1400°C下10%H290% N2混合氣體中焙燒2小時(shí)。在高溫爐內(nèi)降到室溫，將灼燒得到的塊狀樣品研磨成粉末，即得到所需熒光粉，其組成為:CaL98Mg0.5AlSiL507:0.02Eu2+o實(shí)施例14:稱取CaCO3(分析純)0.4004g, A1203 (分析純)0.1020g, MgO(分析純)0.0403g,SiO2 (分析純)0.1803g, Eu2O3 (99.99%) 0.0035g。將上述原料在瑪瑙研缽中研磨一個(gè)小時(shí)左右，使原料充分混合。將混合均勻的反應(yīng)物盛入剛玉坩堝，放入高溫爐內(nèi)，在1350°C下5%H295% N2混合氣體中焙燒2小時(shí)。在高溫爐內(nèi)降到室溫，將灼燒得到的塊狀樣品研磨成粉末，即得到所需熒光粉，其組成為CaL98Mg0.5AlSiL507:0.02Eu2+。實(shí)施例15:稱取CaCO3(分析純)0.4004g, Al2O3(分析純)0.1020g, MgO(分析純)0.0403g,SiO2 (分析純)0.1803g, Eu2O3 (99.99%) 0.0035g。將上述原料在瑪瑙研缽中研磨一個(gè)小時(shí)左右，使原料充分混合。將混合均勻的反應(yīng)物盛入剛玉坩堝，放入高溫爐內(nèi)，在1450°C下5%H295% N2混合氣體中焙燒2小時(shí)。在高溫爐內(nèi)降到室溫，將灼燒得到的塊狀樣品研磨成粉末，即得到所需熒光粉，其組成為CaL98Mg0.5AlSiL507:0.02Eu2+。實(shí)施例16:
稱取CaCO3(分析純)0.4004g, Al2O3(分析純)0.1020g, MgO(分析純)0.0403g,SiO2 (分析純)0.1803g, Eu2O3 (99.99%) 0.0035g。將上述原料在瑪瑙研缽中研磨一個(gè)小時(shí)左右，使原料充分混合。將混合均勻的反應(yīng)物盛入剛玉坩堝，放入高溫爐內(nèi)，在1400°C下5%H295% N2混合氣體中焙燒3小時(shí)。在高溫爐內(nèi)降到室溫，將灼燒得到的塊狀樣品研磨成粉末，即得到所需熒光粉，其組成為CaL98Mg0.5AlSiL507:0.02Eu2+。實(shí)施例17:稱取CaCO3(分析純)0.4004g, Al2O3(分析純)0.1020g, MgO(分析純)0.0403g,SiO2 (分析純)0.1803g, Eu2O3 (99.99%) 0.0035g。將上述原料在瑪瑙研缽中研磨一個(gè)小時(shí)左右，使原料充分混合。將混合均勻的反應(yīng)物盛入剛玉坩堝，放入高溫爐內(nèi)，在1400°C下5%H295% N2混合氣體中焙燒4小時(shí)。在高溫爐內(nèi)降到室溫，將灼燒得到的塊狀樣品研磨成粉末，即得到所需熒光粉，其組成為CaL98Mg0.5AlSiL507:0.02Eu2+。使用上述方法制備的具有化學(xué)式CahMga5AlSih5O7 = XEu熒光粉的激發(fā)光譜(監(jiān)測(cè)525nm)和發(fā)射光譜(368nm激發(fā))如圖2所示。從圖中 可以看出，該粉在250 500nm范圍內(nèi)有很寬的激發(fā)光譜，其中386nm處有一個(gè)很強(qiáng)的激發(fā)峰。且在450 650nm范圍內(nèi)有帶寬對(duì)稱的發(fā)射光譜，發(fā)射峰在525nm處。說(shuō)明該熒光粉可用于紫外LED芯片以制造白光LED光源,且為白光LED中的綠色組分。
權(quán)利要求
1.一種硅鋁酸鹽綠色熒光粉，其特征在于，組成成分由以下化學(xué)式表示Ca2_xMg0 5AlSi1 507:xEu2+，其中 O. OOl ^ x ^ O. I0
2.按照權(quán)利要求I中所述的硅鋁酸鹽綠色熒光粉，其特征在于，所述的硅鋁酸鹽綠色熒光粉能被338 450nm光激發(fā)，發(fā)射光譜位于470 600nm，發(fā)射峰位于525nm綠色光區(qū)。
3.—種硅鋁酸鹽綠色熒光粉的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)按化學(xué)式CahMga5AlSih5O7= XEu2+^* O. 001 ^ x ^ O. I稱取所需量的反應(yīng)物，其中用含Ca的氧化物、硝酸鹽、氫氧化物或碳酸鹽至少一種，用含Mg的氧化物、硝酸鹽、氫氧化物或碳酸鹽至少一種，用含Al的氧化物或硝酸鹽至少一種，用含Si氧化物，以及含Eu的氧化物、硝酸鹽、氫氧化物或碳酸鹽至少一種，將這些組分研磨混合均勻； (2)將上述混合均勻的反應(yīng)物盛入剛玉坩堝，并置于高溫爐中，在碳還原氣氛或N2和H2混合氣體還原氣氛下進(jìn)行燒結(jié)，其中，H2占I 10%的體積，燒結(jié)溫度為1350 1450°C，燒結(jié)時(shí)間為2 4h ; (3)在還原氣氛中降到室溫，將灼燒得到的塊狀樣品研磨成粉末，即得到所需熒光粉。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種硅鋁酸鹽綠色熒光粉及其制備方法。該綠色熒光粉化學(xué)分子式為Ca2-xMg0.5AlSi1.5O7:xEu2+，其中0.001≤x≤0.1。其制備采用高溫固相法選擇上述結(jié)構(gòu)式中的氫氧化物、氧化物、碳酸鹽或者相應(yīng)的鹽類(lèi)為原料，在還原氣氛下于1350～1450℃下燒結(jié)2～4h，冷卻得到一種硅鋁酸鹽綠色熒光粉。其激發(fā)波長(zhǎng)范圍為250～450nm，可被紫外光激發(fā)，發(fā)射波長(zhǎng)在450～650nm，該綠色熒光粉在高溫下亮度和色坐標(biāo)基本不變，具有良好的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和耐水性，遇水不分解，壽命長(zhǎng)，在波長(zhǎng)為360nm激光的激發(fā)下測(cè)得的衰退時(shí)間為0.57μs，可用做紫外激發(fā)白光LED的綠色組分。且其原料易得，工藝簡(jiǎn)單，制備成本低廉。
文檔編號(hào)C09K11/64GK103254895SQ20131017247
公開(kāi)日2013年8月21日 申請(qǐng)日期2013年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月12日
發(fā)明者鄒海峰, 袁博, 盛野, 鄭克巖, 宋艷華, 秦旭明 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)