一種白光led用單一基質(zhì)熒光粉的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種白光LED用單一基質(zhì)熒光粉的制備方法，包括以下步驟：1）按Sr2MgSi2O7:Ce3+,Tb3+,Mn2+的化學(xué)計(jì)量比，取各反應(yīng)原料，混勻得到混合物A；2）再取KCl和NaCl，混勻，得到混合物B；3）將混合物B和混合物A混勻后，加入無(wú)水乙醇，球磨后，得到混合料；4）將混合料干燥后，在碳還原氣氛中煅燒后，球磨分散，得到混合粉體；5）將混合粉體水洗至洗滌液中不含Cl-，然后烘干，得到白光LED用單一基質(zhì)Sr2MgSi2O7:Ce3+,Tb3+,Mn2+熒光粉。本發(fā)明原料易得，合成成本較低，且燒結(jié)溫度低，工藝可控性強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備要求低；經(jīng)本發(fā)明制備的Sr2MgSi2O7:Ce3+,Tb3+,Mn2+粉體晶體發(fā)育良好，相純度高，在365nm紫外光的激發(fā)下實(shí)現(xiàn)全色白光發(fā)射。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種白光LED用單一基質(zhì)熒光粉的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于發(fā)光材料領(lǐng)域，涉及一種白光LED用單一基質(zhì)熒光粉材料的制備方法，具體涉及一種白光LED用單一基質(zhì)Sr2MgSi2O7: Ce3+，Tb3+，Mn2+熒光粉的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]白光發(fā)光二極管(light emitting diode,LED)作為一種新型的固體光源，以其節(jié)能、綠色環(huán)保、壽命長(zhǎng)及體積小等諸多優(yōu)點(diǎn)，在照明和顯示領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用前景。
[0003]目前，研究熱點(diǎn)集中于光轉(zhuǎn)換型白光LED，即通過(guò)熒光粉涂覆LED芯片實(shí)現(xiàn)白光發(fā)射，如利用藍(lán)光GaN管芯泵浦摻鋪乾招石槽石(cerium doped yttrium aluminum garnet,Ce:YAG)黃色熒光粉合成的白光LED。由于這種模式合成的白光LED缺少紅色發(fā)光成分，使LED的顯色指數(shù)較低，同時(shí)該器件的發(fā)光顏色隨驅(qū)動(dòng)電壓和熒光粉涂層厚度等變化，因此工業(yè)生產(chǎn)中要制造性能穩(wěn)定的白光LED比較困難。目前，紫外-近紫外芯片激發(fā)單基質(zhì)熒光粉發(fā)射白光時(shí)，不存在顏色再吸收和配比調(diào)控問(wèn)題，使白光LED具有更佳的流明效率和色彩還原性，故此單一基質(zhì)白光熒光粉成為當(dāng)前發(fā)光領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
[0004]硅酸鹽體系熒光粉不但具有發(fā)光性能較好，光轉(zhuǎn)化率高，化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性較高等優(yōu)點(diǎn)，而且原料價(jià)廉易得，制備工藝簡(jiǎn)單。因此，稀土離子摻雜的單一基質(zhì)硅酸鹽基熒光粉被視為一種很有前途的發(fā)光材料。早在2005年楊志平等人制備了 Eu2+，Mn2+共激活的單一基質(zhì)Sr2MgSiO5白光發(fā)光材料(楊志平，劉玉峰，熊志軍等.Sr2MgSiO5: (Eu2+，Mn2+)單一基質(zhì)白光熒光粉的發(fā)光 性質(zhì)[J].硅酸鹽學(xué)報(bào)，2005,34 (10),1195-1198.)。盡管利用Eu2VMn2+共激活硅酸鹽體系獲得了一些性能較好的單基質(zhì)三基色白光發(fā)射材料，但是該類(lèi)材料的三色峰強(qiáng)度比并不合適，通常該類(lèi)體系在藍(lán)色區(qū)域發(fā)射最強(qiáng)，綠色區(qū)域較低，而紅色區(qū)域的發(fā)射明顯不足，同時(shí)該類(lèi)材料的合成溫度較高，多在1200°C以上，因此尋求性能更優(yōu)的、合成溫度較低的白光體系仍是白光LED用單基質(zhì)白光發(fā)射領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種白光LED用單一基質(zhì)Sr2MgSi2O7: Ce3+，Tb3+，Mn2+熒光粉的制備方法，該方法合成溫度低，操作簡(jiǎn)單，制得的熒光粉晶體發(fā)育良好。
[0006]本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):
[0007]一種白光LED用單一基質(zhì)熒光粉的制備方法，包括以下步驟:
[0008]I)按Sr2MgSi2O7:Ce3+，Tb3+，Mn2+的化學(xué)計(jì)量比，取含Sr的化合物或鹽，含Mg的化合物或鹽，含Si的化合物或鹽，含Ce的化合物或鹽，含Mn的化合物或鹽以及Tb4O7,充分混合均勻，得到混合物A ;
[0009]2 )按(0.5~5 ):1的質(zhì)量比，取KCl和NaCl，混勻，得到混合物B ；
[0010]3)將混合物B和混合物A混勻后，加入無(wú)水乙醇，球磨4~10h，得到混合料；其中，混合物A:混合物B的質(zhì)量比為1: (I~5);
[0011]4)將混合料干燥后，在碳還原氣氛中，于650~850°C下，煅燒3~IOh后，球磨分散2~5h，得到混合粉體；
[0012]5)將混合粉體水洗至洗滌液中不含Cl-，然后將洗滌后的粉體烘干，得到白光LED用單一基質(zhì) Sr2MgSi2O7: Ce3+，Tb3+，Mn2+ 熒光粉。
[0013]所述的含Sr的化合物或鹽為SrCO3,所述含Mg的化合物或鹽為MgO或Mg (OH)2,所述含Si的化合物或鹽為SiO2或Na2SiO3,所述含Ce的化合物或鹽為Ce (NO3) 3或CeO2,所述含Mn的化合物或鹽MnO2或MnCO3。
[0014]步驟3)所述的球磨加入的無(wú)水乙醇的質(zhì)量與混合物A和混合物B總質(zhì)量之比為
1:(1 ~3)。
[0015]步驟4)所述的干燥是在60~120°C下干燥6~10h。
[0016]步驟4)所述的煅燒是將干燥后的混合料置于碳還原氣氛的馬弗爐中進(jìn)行保溫?zé)Y(jié)。
[0017]步驟4)所述的球磨分散是將煅燒后的粉體置于球磨機(jī)中，以去離子水和鋯球?yàn)榍蚰ソ橘|(zhì)進(jìn)行球磨分散。
[0018]步驟5)是采用去離子水反復(fù)洗滌混合粉體直至洗滌液中不含Cl-。
[0019]步驟5)所述的烘干是在80~120°C下進(jìn)行。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果:
[0021 ] 本發(fā)明利用能量傳遞規(guī)律，實(shí)現(xiàn)Ce3+ — Tb3+和Ce3+ — Mn2+的能量轉(zhuǎn)化。在Ce3+，Tb3+，Mn2+共摻雜的單一 Sr2MgSi2O7基質(zhì)中實(shí)現(xiàn)全色白光發(fā)射。本發(fā)明原料易得，合成成本較低，且燒結(jié)溫度低，工藝可控性強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備要求低；經(jīng)本發(fā)明制備的Sr2MgSi2O7: Ce3+，Tb3+，Mn2+粉體晶體發(fā)育良好，相純度高，在365nm紫外光的激發(fā)下實(shí)現(xiàn)全色白光發(fā)射。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1 為本發(fā)明制備的 Sr2MgSi2O7: Ce3+，Tb3+，Mn2+ 的 XRD 圖
[0023]圖2為本發(fā)明制備的Sr2MgSi2O7: Ce3+，Tb3+，Mn2+的發(fā)射光譜圖
[0024]圖3 為本發(fā)明制備的 Sr2MgSi2O7: Ce3+，Tb3+，Mn2+ 的 CIE 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，所述是對(duì)本發(fā)明的解釋而不是限定。
[0026]以下實(shí)施案例以合成0.02mol 的 Sr2MgSi2O7 = 0.01Ce3+, 0.03Tb3+，0.05Mn2+ 為例。
[0027]實(shí)施例1
[0028]I)首先按照 Sr2MgSi2O7 = 0.01Ce3+, 0.03Tb3+，0.05Mn2+ 化學(xué)計(jì)量比稱(chēng)取 0.04mol 的SrC03、0.02mol 的 Mg0、0.04mol Na2Si03、0.0004mol 的 CeO2>0.0003mol 的 Tb407、0.0Olmol的MnCO3,充分混勻，得到混合物A，混合物A (本次稱(chēng)取各反應(yīng)原料的質(zhì)量總和)約為12g ；
[0029]2) 按照KCl和NaCl的物質(zhì)的量之比為2:1，取12g的KCl和NaCl，混勻，得到混合物B，將混合物B加入到上述混合物A中；
[0030]3)將混合物A和混合物B充分混勻后，置于高能球磨機(jī)中球磨4小時(shí)，其中，無(wú)水乙醇的質(zhì)量與混合物A和混合物B的總質(zhì)量之比為1:2 ；[0031]4)將球磨后的混合料將置于60°C干燥箱中干燥IOh ；
[0032]5)將干燥后的混合粉料置于混合粉料置于碳還原氣氛的馬弗爐中，在650°C保溫IOh ；
[0033]6)將煅燒后的粉體置于球磨機(jī)中，以去離子水和錯(cuò)球?yàn)榍蚰ソ橘|(zhì)進(jìn)行球磨分散2 ~5h ;
[0034]7)將經(jīng)球磨分散后的混合粉體用去離子水反復(fù)洗滌至洗滌液中不含Cl離子，然后將洗滌后的粉體在溫度為80~120°C的條件下烘干，獲得白光LED用單一基質(zhì)Sr2MgSi2O7:0.01Ce3+, 0.03Tb3+，0.05Mn2+ 熒光粉。
[0035]由圖1可看出本發(fā)明制備的Sr2MgSi2O7:Ce3+，Tb3+，Mn2+熒光粉結(jié)晶性能好，相純度聞。
[0036]實(shí)施例2
[0037]首先按照Sr2MgSi2O7:0.01Ce3+, 0.03Tb3+，0.05Mn2+ 化學(xué)計(jì)量比稱(chēng)取 0.04mol 的SrC03、0.02mol 的 Mg0、0.04mol Na2Si03、0.0004mol 的 CeO2>0.0003mol 的 Tb407、0.0Olmol的MnO2,充分混勻，得到混合物A，混合物A (本次稱(chēng)取各反應(yīng)原料的質(zhì)量總和)約為12g ；
[0038]2)按照KCl和NaCl的物質(zhì)的量之比為2:1，稱(chēng)取24g的KCl和NaCl，混勻，得到混合物B，將混合物B加入到上述混合物A中；
[0039]3)將混合物A和混合物B充分混勻后，置于高能球磨機(jī)中球磨4小時(shí)，其中，無(wú)水乙醇的質(zhì)量與混合物A和混合物B的總質(zhì)量之比為1:2 ；
[0040]4)將球磨后的混合料將`置于80°C干燥箱中干燥8h ；
[0041]5)將干燥后的混合粉料置于混合粉料置于碳還原氣氛的馬弗爐中，在700°C保溫8h ；
[0042]6)將煅燒后的粉體置于球磨機(jī)中，以去離子水和錯(cuò)球?yàn)榍蚰ソ橘|(zhì)進(jìn)行球磨分散2 ~5h ;
[0043]7)將經(jīng)球磨分散后的混合粉體用去離子水反復(fù)洗滌至洗滌液中不含Cl離子，然后將洗滌后的粉體在溫度為80~120°C的條件下烘干，獲得白光LED用單一基質(zhì)Sr2MgSi2O7:0.01Ce3+, 0.03Tb3+，0.05Mn2+ 熒光粉。
[0044]由圖2和圖3可看出本實(shí)施例制備的Sr2MgSi2O7:Ce3+，Tb3+，Mn2+在365nm紫外光激發(fā)下發(fā)射出白光。
[0045]實(shí)施例3
[0046]首先按照Sr2MgSi2O7:0.01Ce3+, 0.03Tb3+，0.05Mn2+ 化學(xué)計(jì)量比稱(chēng)取 0.04mol 的SrC03>0.02mol 的 Mg0、0.04mol Na2Si03、0.0004mol 的 Ce (NO3) 3、0.0003mol 的 Tb4O7'
0.0Olmol的MnCO3,充分混勻，得到混合物A，混合物A (本次稱(chēng)取各反應(yīng)原料的質(zhì)量總和)約為 12g ；
[0047]2)按照KCl和NaCl的物質(zhì)的量之比為1: 1，稱(chēng)取24g的KCl和NaCl，混勻，得到混合物B，將混合物B加入到上述混合物A中；
[0048]3)將混合物A和混合物B充分混勻后，置于高能球磨機(jī)中球磨10小時(shí)，其中，無(wú)水乙醇的質(zhì)量與混合物A和混合物B的總質(zhì)量之比為1:3 ；
[0049]4)將球磨后的混合料將置于120°C干燥箱中干燥6h ；
[0050]5)將干燥后的混合粉料置于混合粉料置于碳還原氣氛的馬弗爐中，在750°C保溫5h ；
[0051]6)將煅燒后的粉體置于球磨機(jī)中，以去離子水和鋯球?yàn)榍蚰ソ橘|(zhì)進(jìn)行球磨分散2 ~5h ;
[0052]7)將經(jīng)球磨分散后的混合粉體用去離子水反復(fù)洗滌至洗滌液中不含Cl離子，然后將洗滌后的粉體在溫度為80~120°C的條件下烘干，獲得白光LED用單一基質(zhì)Sr2MgSi2O7:0.01Ce3+, 0.03Tb3+，0.05Mn2+ 熒光粉。
[0053]實(shí)施例4
[0054]I)首先按照 Sr2MgSi2O7 = 0.01Ce3+, 0.03Tb3+，0.05Mn2+ 化學(xué)計(jì)量比稱(chēng)取 0.04mol 的SrC03、0.02mol 的 Mg0、0.04mol Si02、0.0004mol 的 CeO2>0.0003mol 的 Tb4O7>0.0Olmol 的MnCO3充分混勻，得到混合物A，混合物A (本次稱(chēng)取各反應(yīng)原料的質(zhì)量總和)約為12g ；
[0055]2)按照KCl和NaCl的物質(zhì)的量之比為3:1，稱(chēng)取48g的KCl和NaCl，混勻，得到混合物B，將混合物B加入到上述混合物A中；
[0056]3)將混合物A和混合物B充分混勻后，置于高能球磨機(jī)中球磨4小時(shí)，其中，無(wú)水乙醇的質(zhì)量與混合物A和混合物B的總質(zhì)量之比為1:3 ；
[0057]4)將球磨后 的混合料將置于100°C干燥箱中干燥7h ；
[0058]5)將干燥后的混合粉料置于混合粉料置于碳還原氣氛的馬弗爐中，在800°C保溫5h ；
[0059]6)將煅燒 后的粉體置于球磨機(jī)中，以去離子水和錯(cuò)球?yàn)榍蚰ソ橘|(zhì)進(jìn)行球磨分散
2~5h ;
[0060]7)將經(jīng)球磨分散后的混合粉體用去離子水反復(fù)洗滌至洗滌液中不含Cl離子，然后將洗滌后的粉體在溫度為80~120°C的條件下烘干，獲得白光LED用單一基質(zhì)Sr2MgSi2O7:0.01Ce3+, 0.03Tb3+，0.05Mn2+ 熒光粉。
[0061]實(shí)施例5
[0062]I)首先按照 Sr2MgSi207:0.01Ce3+, 0.03Tb3+，0.05Mn2+ 化學(xué)計(jì)量比稱(chēng)取 0.04mol的 SrC03、0.02mol 的 Mg (OH) 2、0.04mol Na2Si03、0.0004mol 的 Ce02、0.0003mol 的 Tb407、
0.0Olmol的MnCO3充分混勻，得到混合物A，混合物A (本次稱(chēng)取各反應(yīng)原料的質(zhì)量總和)約為 12g ；
[0063]2)按照KCl和NaCl的物質(zhì)的量之比為5:1稱(chēng)取60g的KCl和NaCl，得到混合物B,將混合物B加入到上述混合物A中；
[0064]3)將混合物A和混合物B充分混勻后，置于高能球磨機(jī)中球磨10小時(shí)，其中，無(wú)水乙醇的質(zhì)量與混合物A和混合物B的總質(zhì)量之比為1:2 ；
[0065]4)將球磨后的混合料將置于80°C干燥箱中干燥8h ；
[0066]5)將干燥后的混合粉料置于混合粉料置于碳還原氣氛的馬弗爐中，在850°C保溫3h ；
[0067]6)將煅燒后的粉體置于球磨機(jī)中，以去離子水和鋯球?yàn)榍蚰ソ橘|(zhì)進(jìn)行球磨分散
2~5h ;
[0068]7)將經(jīng)球磨分散后的混合粉體用去離子水反復(fù)洗滌至洗滌液中不含Cl離子，然后將洗滌后的粉體在溫度為80~120°C的條件下烘干，獲得白光LED用單一基質(zhì)Sr2MgSi2O7:0.01Ce3+, 0.03Tb3+，0.05Mn2+ 熒光粉。
【權(quán)利要求】
1.一種白光LED用單一基質(zhì)熒光粉的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: I)按Sr2MgSi2O7:Ce3+，Tb3+，Mn2+的化學(xué)計(jì)量比，取含Sr的化合物或鹽，含Mg的化合物或鹽，含Si的化合物或鹽，含Ce的化合物或鹽，含Mn的化合物或鹽以及Tb4O7,充分混合均勻，得到混合物A ; 2 )按(0.5~5 ):1的質(zhì)量比，取KCl和NaCl，混勻，得到混合物B ； 3)將混合物B和混合物A混勻后，加入無(wú)水乙醇，球磨4~10h，得到混合料；其中，混合物A:混合物B的質(zhì)量比為1: (1~5); 4)將混合料干燥后，在碳還原氣氛中，于650~850°C下，煅燒3~IOh后，球磨分散2~5h，得到混合粉體； 5)將混合粉體水洗至洗滌液中不含Cl-，然后將洗滌后的粉體烘干，得到白光LED用單一基質(zhì) Sr2MgSi2O7: Ce3+，Tb3+，Mn2+ 熒光粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種白光LED用單一基質(zhì)熒光粉的制備方法，其特征在于，所述的含Sr的化合物或鹽為SrCO3，所述含Mg的化合物或鹽為MgO或Mg (OH) 2，所述含Si的化合物或鹽為SiO2或Na2SiO3,所述含Ce的化合物或鹽為Ce (NO3) 3或CeO2,所述含Mn的化合物或鹽MnO2或MnCO3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種白光LED用單一基質(zhì)熒光粉的制備方法，其特征在于，步驟3)所述的球磨加入的無(wú)水乙醇的質(zhì)量與混合物A和混合物B總質(zhì)量之比為1:(1~3)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種白光LED用單一基質(zhì)熒光粉的制備方法，其特征在于，步驟4)所述的干燥是在60~120°C下干燥6~10h。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種白光LED用單一基質(zhì)熒光粉的制備方法，其特征在于，步驟4)所述的煅燒是將干燥后的混合料置于碳還原氣氛的馬弗爐中進(jìn)行保溫?zé)Y(jié)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種白光LED用單一基質(zhì)熒光粉的制備方法，其特征在于，步驟4)所述的球磨分散是將煅燒后的粉體置于球磨機(jī)中，以去離子水和鋯球?yàn)榍蚰ソ橘|(zhì)進(jìn)行球磨分散。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種白光LED用單一基質(zhì)熒光粉的制備方法，其特征在于，步驟5)是采用去離子水反復(fù)洗滌混合粉體直至洗滌液中不含Cl'
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種白光LED用單一基質(zhì)熒光粉的制備方法，其特征在于，步驟5)所述的烘干是在80~120°C下進(jìn)行。
【文檔編號(hào)】C09K11/59GK103881703SQ201410113917
【公開(kāi)日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2014年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月25日
【發(fā)明者】史永勝, 李曉明, 喬暢君, 寧青菊, 董成思, 代旭飛, 胡昌志 申請(qǐng)人:陜西科技大學(xué)