一種Li、Mg共摻的雙鈣鈦礦紅色熒光粉及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種共摻雜雙鈣鈦礦紅色熒光粉及其制備方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 白光LED是白熾燈、日光燈和節(jié)能燈之后的第四代照明光源，被稱為21世紀(jì)的綠 色光源，其具有綠色環(huán)保、高效節(jié)能、體積小、質(zhì)量輕、反應(yīng)快、工作電壓低及安全的特點(diǎn)。 LED在未來有望取代傳統(tǒng)照明光源。并會在平板顯示、道路照明等領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用。
[0003] 目前白光LED發(fā)出白光的方式主要利用熒光粉轉(zhuǎn)換法。已商業(yè)化的獲得白光的途 徑為460nm藍(lán)光GaN芯片激發(fā)Y3Al5012:Ce3+黃色熒光粉，熒光粉發(fā)射的黃光和芯片激發(fā)后剩 余的藍(lán)光組合形成白光，其光譜中較弱的紅區(qū)發(fā)射造成其顯色指數(shù)較低，因此需要在熒光 粉中混入同激發(fā)的紅粉來補(bǔ)償紅光發(fā)射和提高光轉(zhuǎn)換效率；同時(shí)，在近紫外LED激發(fā)的紅 綠藍(lán)三基色熒光粉中，目前所用的紅色熒光粉的如CaS:Eu2+、Y202S:Eu3+等的發(fā)光強(qiáng)度遠(yuǎn)低 于同激發(fā)的BaMgAl1(l017:Eu2+藍(lán)色與ZnS:Cu+，Al3+綠色熒光粉。另外，硫化物化學(xué)穩(wěn)定性一 般，在使用過程中釋放出的硫氣體和較寬的紅色發(fā)射帶所造成的污染和較差的色純度等都 限制了其應(yīng)用。因此，在近紫外到藍(lán)光范圍內(nèi)具有高效吸收的、在紅光范圍具有較窄發(fā)光譜 帶且環(huán)境穩(wěn)定性好的紅色熒光粉獲得了廣泛研宄，如鎢鉬酸鹽、磷酸鹽、釩酸鹽、鈦酸鹽等。
[0004] 白光LED用的商業(yè)紅色熒光粉局限于氮化物，氧氮化物和硫化物，存在制備復(fù)雜、 成本較高、服役穩(wěn)定性差等特點(diǎn)。甚至有些熒光粉會在一定溫度下出現(xiàn)發(fā)光強(qiáng)度衰減。因 此，開發(fā)能具有良好發(fā)光特性，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，成本低的新型高性能紅色led熒光粉迫在眉 睫。
[0005] 因此，新型熒光粉基質(zhì)材料的性能非常重要，必須滿足具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，合 適的禁帶寬度和晶體結(jié)構(gòu)，以及低的生產(chǎn)成本，尋找良好的基質(zhì)材料進(jìn)而制備發(fā)光性能優(yōu) 異的LED用紅色熒光材料具有重大的科學(xué)和現(xiàn)實(shí)意義。本發(fā)明正是基于該目的，提出一種 新型的性能優(yōu)良的Li、Mg共摻的雙鈣鈦礦紅色熒光材料，該熒光材料能發(fā)出強(qiáng)烈的紅色 光，同時(shí)具有良好的穩(wěn)定性和較低的成本，可以彌補(bǔ)同類LED熒光粉的缺點(diǎn)，據(jù)有很大的應(yīng) 用價(jià)值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有紅色熒光粉存在發(fā)光強(qiáng)度偏低、紅光色純度不夠、基質(zhì) 材料物理化學(xué)穩(wěn)定性差等問題，而提供一種Li、Mg共摻的雙鈣鈦礦紅色熒光粉，本發(fā)明的 另一目的是提供上述雙鈣鈦礦紅色熒光粉的制備方法。
[0007] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種Li、Mg共摻的雙鈣鈦礦紅色熒光粉，其特征在于其組 成式為：
[0008] Na(Gd1_x_y_zEuxLiyMgz)Mgff06
[0009] 其中 0? 05 彡x彡 0? 2 ;0? 02 彡y彡 0? 1 ;0? 02 彡z彡 0? 2。
[0010] 本發(fā)明還提供了上述的雙鈣鈦礦紅色熒光粉的制備方法，其具體步驟如下：
[0011] (1)原料選取：Li、Na、Mg元素原料分別選擇相應(yīng)的分析純以上的碳酸鹽，Gd、Eu、 W元素原料分別選擇相應(yīng)的分析純以上的金屬氧化物；
[0012] ⑵粉體稱量、球磨與干燥：按雙鈣鈦礦組成NatedmEUxLiyMgjMgWCy^需的金 屬元素摩爾比稱量原料，置于球磨罐內(nèi)，同時(shí)加入無水乙醇作為球磨介質(zhì)，將球磨罐放入球 磨機(jī)上，設(shè)定球磨轉(zhuǎn)速為140~200r/min，球磨時(shí)間為9~18h;將球磨后的衆(zhòng)料取出，放入 干燥箱內(nèi)干燥；
[0013] (3)煅燒：將干燥過篩后的混合料進(jìn)行高溫煅燒，1100~1300°C下保溫4~8h煅 燒，隨爐冷卻后，即得到雙鈣鈦礦紅色熒光粉。
[0014] 優(yōu)選上述的球磨介質(zhì)無水乙醇與原料粉體質(zhì)量比為1~3 :1。優(yōu)選原料粉體與球 磨罐內(nèi)裝的磨球的質(zhì)量比為1 : (1~4)。
[0015] 為避免雜質(zhì)混入，優(yōu)選球磨罐內(nèi)裝的磨球?yàn)楦呒冄趸X球；球磨罐為高純氧化鋁 罐。
[0016] 優(yōu)選干燥溫度為50~100°C;干燥時(shí)間為10~12h。
[0017] 本發(fā)明使用Li+和Mg2+共摻雜來提高雙鈣鈦礦NaGdMgWO6:Eu3+的紅光發(fā)光強(qiáng)度， 通過敏化發(fā)光（如Li+、Mg2+不能價(jià)取代Gd3+產(chǎn)生的空位作為能量敏化載體，對稱性下降產(chǎn) 生的躍迀解禁等）、助熔結(jié)晶（Li2C03等低熔點(diǎn)碳酸鹽作為助熔劑能提升粉體顆粒的結(jié)晶性 能，減少猝滅中心）等作用來實(shí)現(xiàn)該體系熒光粉的高強(qiáng)度發(fā)光；以雙鈣鈦礦NaGdMgW06作為 基質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，以Eu為紅色發(fā)光中心，以共摻如的Li和Mg作為敏化源并提供助熔作用，三 者均取代雙鈣鈦礦基質(zhì)NaGdMgW06中的Gd位置，產(chǎn)生較低的晶格對稱性，由此保證熒光材 料的穩(wěn)定、高效和高顯色性。此外，采用傳統(tǒng)固相法制備該熒光材料，操作簡單，過程可控。
[0018] 有益效果：
[0019] 1.本發(fā)明提供的紅色熒光粉發(fā)光強(qiáng)度高，發(fā)光量子效率高。
[0020] 2.本發(fā)明提供的熒光粉發(fā)光中心占據(jù)晶格對稱性較低的位置，對激發(fā)能的吸收較 強(qiáng)，發(fā)射波長在590-650nm紅光范圍內(nèi)，色純度與顯色性好。
[0021] 3.本發(fā)明提供的熒光材料采用固相法制備，方法簡便，過程可控，試驗(yàn)周期短、產(chǎn) 品穩(wěn)走性好。
【附圖說明】
[0022] 圖1為按照實(shí)施例1制備的似(6(1(|.疋11(|. (151^(|.(|此(|.2)1%冊 6熒光粉61511111監(jiān)測下的 激發(fā)光譜，橫坐標(biāo)為波長，縱坐標(biāo)為相對發(fā)光強(qiáng)度。
[0023] 圖2為按照實(shí)施例2制備的Na(GdQ.78EuQ.山込Q2MgQ.丨)MgTO6在395nm激發(fā)下的發(fā)射 光譜，橫坐標(biāo)為波長，縱坐標(biāo)為發(fā)光強(qiáng)度。
[0024] 圖3為按照實(shí)施例3制備的NatecUEu^Li^Mga.jMgWOe熒光粉的掃描電子顯微 鏡照片。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。 本發(fā)明的具體實(shí)施配料如表1
[0026] 表1實(shí)施例配方
[0027]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種Li、Mg共摻的雙鈣鈦礦紅色熒光粉，其特征在于其組成式為： Na (Gd1HzEuxLiyMgz) MgWO6 其中 0· 05 彡 X 彡 0· 2 ;0· 02 彡 y 彡 0· 1 ;0· 02 彡 z 彡 0· 2。
2. -種制備如權(quán)利要求1所述的雙鈣鈦礦紅色熒光粉的方法，其具體步驟如下： (1)原料選取：Li、Na、Mg元素原料分別選擇相應(yīng)的分析純以上的碳酸鹽，Gd、Eu、W元 素原料分別選擇相應(yīng)的分析純以上的金屬氧化物； ⑵粉體稱量、球磨與干燥：按雙鈣鈦礦組成Na(GdmzEuxLiyMg z)MgWO6所需的金屬元 素摩爾比稱量原料，置于球磨罐內(nèi)，同時(shí)加入無水乙醇作為球磨介質(zhì)，將球磨罐放入球磨機(jī) 上，設(shè)定球磨轉(zhuǎn)速為140~200r/min，球磨時(shí)間為9~18h ;將球磨后的漿料取出，放入干燥 箱內(nèi)干燥； ⑶煅燒：將干燥過篩后的混合料進(jìn)行高溫煅燒，1100~1300°C下保溫4~8h煅燒， 隨爐冷卻后，即得到雙鈣鈦礦紅色熒光粉。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的球磨介質(zhì)無水乙醇與原料粉體質(zhì)量 比為1~3 :1。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于原料粉體與球磨罐內(nèi)裝的磨球的質(zhì)量比為 I : (1 ~4) 〇
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于球磨罐內(nèi)裝的磨球?yàn)楦呒冄趸X球；球磨 罐為尚純氧化錯(cuò)罐。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于干燥溫度為50~100°C;干燥時(shí)間為10~ 12h〇
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種共摻雜雙鈣鈦礦紅色熒光粉及其制備方法。其特征在于其組成式為：Na(Gd1-x-y-zEuxLiyMgz)MgWO6，其中0.05≤x≤0.2；0.02≤y≤0.1；0.02≤z≤0.2；采用固相法制備該熒光材料。本發(fā)明以雙鈣鈦礦NaGdMgWO6作為基質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，以Eu為紅色發(fā)光中心，以共摻如的Li和Mg作為敏化源并提供助熔作用，三者均取代雙鈣鈦礦基質(zhì)NaGdMgWO6中的Gd位置，產(chǎn)生較低的晶格對稱性，由此保證熒光材料的穩(wěn)定、高效和高顯色性。此外，采用傳統(tǒng)固相法制備該熒光材料，操作簡單，過程可控。
【IPC分類】C09K11-77
【公開號】CN104830333
【申請?zhí)枴緾N201510100765
【發(fā)明人】張樂, 葉勇, 王騁, 唐定遠(yuǎn), 沈德元
【申請人】江蘇師范大學(xué)
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年3月6日