一種鋱單摻氟硼酸鎂熒光粉的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種鋱單摻氟硼酸鎂熒光粉的制備方法。熒光粉的化學(xué)式為Mg5_x(B03)3F:xTb3+，其中^0.OrO.09;利用低溫燃燒法實現(xiàn)離子水平上的均勻混合，所制得的產(chǎn)物呈現(xiàn)泡沫狀、疏松、不結(jié)團(tuán)、易球磨，并且產(chǎn)品色純度高。該方法的爐溫大大降低，生產(chǎn)過程簡便，是一種高效節(jié)能的合成方法。所得到的熒光粉在241ran紫外光激發(fā)下發(fā)射出綠色的光，可用于白光LED轉(zhuǎn)換熒光粉。
【專利說明】一種鋱單摻氟硼酸鎂熒光粉的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于發(fā)光材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種鋱單摻氟硼酸鎂熒光粉的制備方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 白光LED具有低能耗、綠色環(huán)保、節(jié)能等優(yōu)點，將成為第四代照明光源，具有廣泛 的應(yīng)用前景。目前實現(xiàn)白光LED的方法主要有三種：一是熒光粉光轉(zhuǎn)換法；二是多芯片法。 用紅、綠、藍(lán)三種顏色的LED芯片，利用三基色原理，按照一定的比例組合發(fā)出白光；三是多 量子阱法，是在一個芯片中利用多個活性層使LED芯片直接發(fā)出白光。根據(jù)技術(shù)、工藝、生 產(chǎn)成本等因素，熒光粉光轉(zhuǎn)換法是一條成本較低、綜合性能適中，較容易實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的一種 方法。該方法也是目前應(yīng)用最多和最為熟悉的。燃燒法是通過反應(yīng)物自身發(fā)生化學(xué)反應(yīng)放 熱，達(dá)到著火點時，快速燃燒通過發(fā)出的能量繼續(xù)維持反應(yīng)，最終得到所制備的目標(biāo)產(chǎn)物， 此方法可用來合成熒光粉。
[0003] 由于稀土硼酸鹽具有物理、化學(xué)性能穩(wěn)定、合成溫度低以及發(fā)光性能優(yōu)良等優(yōu)點， 故硼酸鹽是一種優(yōu)異的基質(zhì)材料，然而稀土離子摻雜的含鹵硼酸鹽熒光粉在紫外光UV或 藍(lán)光照射下具有良好的發(fā)光性能，在過去的幾十年里受到極大的關(guān)注。例如，通過向金屬氧 化物中引入氟離子形成金屬氟氧化物，可以降低合成和燒結(jié)溫度，并且修飾其物理和化學(xué) 性能。作為熒光粉基質(zhì)的鹵素化合物有很多，如鹵磷酸鹽、鹵硼酸鹽、鹵硅酸鹽、鹵鋁酸鹽 等；在無機材料中，這類復(fù)合物因其結(jié)構(gòu)特點，可通過調(diào)整陽離子配位環(huán)境影響發(fā)光性能， 廣泛受到顯著關(guān)注。氟硼酸鎂，化學(xué)式為Mg5 (BO3) 3F，具備上述兩種化合物的優(yōu)點。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決已有技術(shù)的問題，本發(fā)明提供了一種鋱單摻氟硼酸鎂熒光粉的制備方 法。其形貌均勻，色純度高的鋱單摻氟硼酸鎂熒光粉的制備方法，在241nm紫外光的激發(fā) 下得到綠光。
[0005] 本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的： 本發(fā)明的一種鋱單摻氟硼酸鎂熒光粉，其化學(xué)式為Mgh(BO3)3F:yrb3+，其中χ=0.〇Γ〇. 09 ； (1) 按配比，將氧化鋱用質(zhì)量分?jǐn)?shù)69%的濃硝酸溶解，配制成0.Imol·Γ1硝酸鋱溶 液（Tb(NO3)3);再將硝酸鎂溶于去離子水；把兩種溶液混合，配制成金屬離子溶液；所述的Tb3+:Mg2+ 的摩爾比為 其中ζ=0· 01 ?0· 09 ; (2) 在步驟（1)配好的金屬離子溶液中，按配比加入檸檬酸，混合均勻得到混合溶液， 其中檸檬酸與金屬離子摩爾比為1:1 ; (3) 將步驟（2)所得的混合溶液放在80 °C恒溫攪拌器上攪拌0.5~1h，直至全部變?yōu)?白色凝膠； (4) 將步驟（3)所得到的凝膠移入干燥箱中，于恒溫220 °C恒溫Ih，凝膠燃燒，得到淺 棕色蓬松粉末； (5)將步驟（4)得到的淺棕色蓬松粉末在馬弗爐中煅燒處理，溫度為800 °C，然后恒溫 2h，得到鋱單摻氟硼酸鎂熒光粉。
[0006] 有益效果：本發(fā)明提供一種鋱單摻氟硼酸鎂熒光粉，其化學(xué)式為 Mgh(BO3) 3F:yrb3+，其中z=0. 01、. 09,本發(fā)明利用低溫燃燒法實現(xiàn)離子水平上的均勻混合， 所得的產(chǎn)物呈現(xiàn)泡沫狀、蓬松、不團(tuán)聚、易研磨，并且產(chǎn)品色純度高。本發(fā)明的方法的爐溫大 大降低，生產(chǎn)過程簡便，是一種高效節(jié)能的合成方法。這種鋱單摻氟硼酸鎂熒光粉的發(fā)射光 譜中心主要位于486nm, 543nm, 584nm和622nm，其中543nm的發(fā)射強度最強。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007] 圖1為本發(fā)明的Mg4.99(BO3)3F=O. OlTb3+的鋱單摻氟硼酸鎂熒光粉的XRD圖譜。
[0008] 圖2為本發(fā)明的Mg4.99(BO3)3F=O. OlTb3+的鋱單摻氟硼酸鎂熒光粉的掃描電鏡圖。
[0009] 圖3為本發(fā)明的Mg5_x(B03)3F:yrb3+Cr=O.OfO. 09)鋱單摻氟硼酸鎂熒光粉的激發(fā) 光譜。
[0010] 圖4為本發(fā)明的Mg5_x(B03)3F:yrb3+Cr=O.OfO. 09)鋱單摻氟硼酸鎂熒光粉的發(fā)射 光譜。
[0011] 圖5為本發(fā)明的Mg5_x(B03)3F:yrb3+Cr=O.OfO. 09)鋱單摻氟硼酸鎂熒光粉的發(fā)射 光譜對應(yīng)的CIE色度圖。
[0012] 圖6為本發(fā)明的Mg5_x(B03)3F:yrb3+Cr=O.Of0. 09)鋱單摻氟硼酸鎂熒光粉的衰變 曲線圖。

【具體實施方式】
[0013] 下面通過實施例對本發(fā)明作詳細(xì)說明。
[0014] 實施例1 一種鋱單摻氟硼酸鎂熒光粉，其化學(xué)式為Mg4.99(BO3)3F:0.01Tb3+; (1) 按配比，將氧化鋱用質(zhì)量分?jǐn)?shù)69%的濃硝酸溶解，配制成0.Imol·Γ1硝酸鋱溶 液（Tb(NO3)3);再將硝酸鎂溶于去離子水；把兩種溶液混合，配制成金屬離子溶液；所述的 Tb3+:Mg2+ 的摩爾比為 0· 01:4. 99 ; (2) 在步驟（1)配好的金屬離子溶液中，按配比加入檸檬酸，混合均勻得到混合溶液， 其中檸檬酸與金屬離子摩爾比為1:1 ; (3) 將步驟（2)所得的混合溶液放在80 °C恒溫攪拌器上攪拌0.5~1h，直至全部變?yōu)?白色凝膠； (4) 將步驟（3)所得到的凝膠移入干燥箱中，于恒溫220 °C恒溫Ih，凝膠燃燒，得到淺 棕色蓬松粉末； (5) 將步驟（4)得到的淺棕色蓬松粉末在馬弗爐中煅燒處理，溫度為800 °C，然后恒溫 2h，得到鋱單摻氟硼酸鎂熒光粉，化學(xué)式為Mg4.99(BO3)3F=O. 01Tb3+。
[0015] 實施例2-種鋱單摻氟硼酸鎂熒光粉，其化學(xué)式為Mg497(BO3)3F:0.03Tb3+; (1)按配比，將氧化鋱用質(zhì)量分?jǐn)?shù)69%的濃硝酸溶解，配制成0.Imol·Γ1硝酸鋱溶 液（Tb(NO3)3);再將硝酸鎂溶于去離子水；把兩種溶液混合，配制成金屬離子溶液；所述的 Tb3+:Mg2+ 的摩爾比為 0· 03:4. 97 ; (2) 在步驟（1)配好的金屬離子溶液中，按配比加入檸檬酸，混合均勻得到混合溶液， 其中檸檬酸與金屬離子摩爾比為1:1 ; (3) 將步驟（2)所得的混合溶液放在80 °C恒溫攪拌器上攪拌0.5~1h，直至全部變?yōu)?白色凝膠； (4) 將步驟（3)所得到的凝膠移入干燥箱中，于恒溫220 °C恒溫Ih，凝膠燃燒，得到淺 棕色蓬松粉末； (5) 將步驟（4)得到的淺棕色蓬松粉末在馬弗爐中煅燒處理，溫度為800 °C，然后恒溫 2h，得到鋱單摻氟硼酸鎂熒光粉，化學(xué)式為Mg4.97 (BO3)3F=O. 03Tb3+。
[0016] 實施例3 -種鋱單摻氟硼酸鎂熒光粉，其化學(xué)式為Mg495(BO3)3F:0.05Tb3+; (1) 按配比，將氧化鋱用質(zhì)量分?jǐn)?shù)69%的濃硝酸溶解，配制成0.Imol·Γ1硝酸鋱溶 液（Tb(NO3)3);再將硝酸鎂溶于去離子水；把兩種溶液混合，配制成金屬離子溶液；所述的 Tb3+:Mg2+ 的摩爾比為 0· 05:4. 95 ; (2) 在步驟（1)配好的金屬離子溶液中，按配比加入檸檬酸，混合均勻得到混合溶液， 其中檸檬酸與金屬離子摩爾比為1:1 ; (3) 將步驟（2)所得的混合溶液放在80 °C恒溫攪拌器上攪拌0.5~1h，直至全部變?yōu)?白色凝膠； (4) 將步驟（3)所得到的凝膠移入干燥箱中，于恒溫220 °C恒溫Ih，凝膠燃燒，得到淺 棕色蓬松粉末； (5) 將步驟（4)得到的淺棕色蓬松粉末在馬弗爐中煅燒處理，溫度為800 °C，然后恒溫 2h，得到鋱單摻氟硼酸鎂熒光粉，化學(xué)式為Mg4.95 (BO3)3F=O. 05Tb3+。
[0017] 實施例4 一種鋱單摻氟硼酸鎂熒光粉，其化學(xué)式為Mg4.93 (BO3) 3F: 0. 07Tb3+ ; (1) 按配比，將氧化鋱用質(zhì)量分?jǐn)?shù)69%的濃硝酸溶解，配制成0.Imol·Γ1硝酸鋱溶 液（Tb(NO3)3);再將硝酸鎂溶于去離子水；把兩種溶液混合，配制成金屬離子溶液；所述的 Tb3+:Mg2+ 的摩爾比為 0· 07:4. 93 ; (2) 在步驟（1)配好的金屬離子溶液中，按配比加入檸檬酸，混合均勻得到混合溶液， 其中檸檬酸與金屬離子摩爾比為1:1 ; (3) 將步驟（2)所得的混合溶液放在80 °C恒溫攪拌器上攪拌0.5~1h，直至全部變?yōu)?白色凝膠； (4) 將步驟（3)所得到的凝膠移入干燥箱中，于恒溫220 °C恒溫Ih，凝膠燃燒，得到淺 棕色蓬松粉末； (5) 將步驟（4)得到的淺棕色蓬松粉末在馬弗爐中煅燒處理，溫度為800 °C，然后恒溫 2h，得到鋱單摻氟硼酸鎂熒光粉，化學(xué)式為Mg4.93 (BO3)3F=O. 07Tb3+。
[0018] 實施例5 -種鋱單摻氟硼酸鎂熒光粉，其化學(xué)式為Mg491(BO3)3F:0.09Tb3+; (1) 按配比，將氧化鋱用質(zhì)量分?jǐn)?shù)69%的濃硝酸溶解，配制成0.Imol·Γ1硝酸鋱溶 液（Tb(NO3)3);再將硝酸鎂溶于去離子水；把兩種溶液混合，配制成金屬離子溶液；所述的 Tb3+:Mg2+ 的摩爾比為 0· 09:4. 91 ; (2) 在步驟（1)配好的金屬離子溶液中，按配比加入檸檬酸，混合均勻得到混合溶液， 其中檸檬酸與金屬離子摩爾比為1:1 ; (3) 將步驟（2)所得的混合溶液放在80 °C恒溫攪拌器上攪拌0.5~1h，直至全部變?yōu)?白色凝膠； (4) 將步驟（3)所得到的凝膠移入干燥箱中，于恒溫220 °C恒溫Ih，凝膠燃燒，得到淺 棕色蓬松粉末； (5) 將步驟（4)得到的淺棕色蓬松粉末在馬弗爐中煅燒處理，溫度為800 °C，然后恒溫 2h，得到鋱單摻氟硼酸鎂熒光粉，化學(xué)式為Mg4.91 (BO3)3F: 0. 09Tb3+。
【權(quán)利要求】
1. 一種鋱單摻氟硼酸鎂熒光粉，其特征在于，其步驟和條件如下：所述的熒光粉化學(xué) 式為Mg5_x(B03)3F:yrb3+，其中Z=O.Ol?0· 09; (1) 按配比，將氧化鋱用質(zhì)量分?jǐn)?shù)69%的濃硝酸溶解，配制成0.Imol·Γ1硝酸鋱溶 液（Tb(NO3)3);再將硝酸鎂溶于去離子水；把兩種溶液混合，配制成金屬離子溶液；所述的Tb3+:Mg2+ 的摩爾比為 其中ζ=0· 01 ?0· 09; (2) 在步驟（1)配好的金屬離子溶液中，按配比加入檸檬酸，混合均勻得到混合溶液， 其中檸檬酸與金屬離子摩爾比為1:1 ; (3) 將步驟（2)所得的混合溶液放在80 °C恒溫攪拌器上攪拌0.5~1h，直至全部變?yōu)?白色凝膠； (4) 將步驟（3)所得到的凝膠移入干燥箱中，于恒溫220 °C恒溫Ih，凝膠燃燒，得到淺 棕色蓬松粉末； (5) 將步驟（4)得到的淺棕色蓬松粉末在馬弗爐中煅燒處理，溫度為800 °C，然后恒溫 2h，得到鋱單摻氟硼酸鎂熒光粉，化學(xué)式為Mgh(BO3) 3F:yrb3+，其中Z=O. 01?0. 09。
2. -種根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋱單摻氟硼酸鎂熒光粉的制備方法，其特征 在于，其步驟和條件如下：所述的熒光粉為一種鋱單摻氟硼酸鎂熒光粉，其化學(xué)式為 Mg4.99(BO3)3F：O-OlTb3+; (1) 按配比，將氧化鋱用質(zhì)量分?jǐn)?shù)69%的濃硝酸溶解，配制成0.Imol·Γ1硝酸鋱溶 液（Tb(NO3)3);再將硝酸鎂溶于去離子水；把兩種溶液混合，配制成金屬離子溶液；所述的 Tb3+:Mg2+ 的摩爾比為 0· 01:0. 99 ; (2) 在步驟（1)配好的金屬離子溶液中，按配比加入檸檬酸，混合均勻得到混合溶液， 其中檸檬酸與金屬離子摩爾比為1:1 ; (3) 將步驟（2)所得的混合溶液放在80 °C恒溫攪拌器上攪拌0.5~1h，直至全部變?yōu)?白色凝膠； (4) 將步驟（3)所得到的凝膠移入干燥箱中，于恒溫220 °C恒溫Ih，凝膠燃燒，得到淺 棕色蓬松粉末； (5) 將步驟（4)得到的淺棕色蓬松粉末在馬弗爐中煅燒處理，溫度為800 °C，然后恒溫 2h，得到鋱單摻氟硼酸鎂熒光粉，化學(xué)式為Mg4.99 (BO3) 3F: 0. 01Tb3+。
3. -種根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋱單摻氟硼酸鎂熒光粉的制備方法，其特征 在于，其步驟和條件如下：所述的熒光粉為一種鋱單摻氟硼酸鎂熒光粉，其化學(xué)式為 Mg4.97(B03)3F:0. 03Tb3+;所述的步驟（1)，Tb3+ =Mg2+的摩爾比為0.03:0. 97 ;其余的同權(quán)利要 求2。
4. 一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋱單摻氟硼酸鎂熒光粉的制備方法，其特征 在于，其步驟和條件如下：所述的熒光粉為一種鋱單摻氟硼酸鎂熒光粉，其化學(xué)式為 Mg4.95(B03)3F:0. 05Tb3+;所述的步驟（1)，Tb3+ =Mg2+的摩爾比為0.05:0. 95 ;其余的同權(quán)利要 求2。
5. -種根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋱單摻氟硼酸鎂熒光粉的制備方法，其特征 在于，其步驟和條件如下：所述的熒光粉為一種鋱單摻氟硼酸鎂熒光粉，其化學(xué)式為 Mg4.93(BO3)3F=O. 07Tb3+;所述的步驟（1)，Tb3+ =Mg2+的摩爾比為0.07:0. 93 ;其余的同權(quán)利要 求2。
6. -種根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋱單摻氟硼酸鎂熒光粉的制備方法，其特征 在于，其步驟和條件如下：所述的熒光粉為一種鋱單摻氟硼酸鎂熒光粉，其化學(xué)式為 Mg491 (BO3)3F=O. 09Tb3+;所述的步驟（1)，Tb3+ =Mg2+的摩爾比為0.09:0. 91 ;其余的同權(quán)利要 求2。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋱單摻氟硼酸鎂的制備方法，其特征在于，所述熒光粉 呈泡沫狀、蓬松、不團(tuán)聚，易研磨，生產(chǎn)過程簡單、產(chǎn)品色純度高。
【文檔編號】C09K11/63GK104212446SQ201310214008
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2013年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月3日
【發(fā)明者】閆景輝, 張清俠, 朱丹 申請人:長春理工大學(xué)