一種釤銪共摻雜的磷酸釔鋇熒光粉及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及到紫外-紫光型白光LED照明及顯示熒光粉領(lǐng)域，具體的說是一種釤銪共摻雜的磷酸釔鋇熒光粉及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]白光發(fā)光二極管(LED)被稱為第四代照明光源，作為新一代的固體光源，除了克服傳統(tǒng)的白熾燈和熒光燈存在的能耗高、易碎、污染等缺點(diǎn)外，還具有體積小、環(huán)保、反應(yīng)速度快、壽命長、可平面封裝、發(fā)光強(qiáng)度高、高效、節(jié)能、耐振動、低電壓驅(qū)動、以及不會造成環(huán)境污染等有優(yōu)點(diǎn)。特別是近年來，隨著藍(lán)色、紫色以及紫外LED的迅速發(fā)展，使得白光LED在照明領(lǐng)域有非常大的應(yīng)用前景，被公認(rèn)為目前替代熒光燈和白熾燈的綠色照明光源。
[0003]實(shí)現(xiàn)白光LED主要有三種途徑:一種是將紅、綠、藍(lán)三種LED組合產(chǎn)生白光。但要這種方法電路設(shè)計(jì)復(fù)雜，成本較高。第二種是用量子效應(yīng)實(shí)現(xiàn)單芯片白光，但是成本較高，技術(shù)還不成熟。第三種是用藍(lán)光、紫光或紫外光的LED激發(fā)不同顏色熒光粉發(fā)出的各色光相互配合來實(shí)現(xiàn)白光。這種方法簡單易行、成本較低。1996年首次報(bào)道了用藍(lán)光LED配合YAG = Dy3+黃發(fā)射熒光粉實(shí)現(xiàn)白光LED，在隨后的發(fā)展中，發(fā)光效率已經(jīng)超過了 1001m/W。但是YAG熒光粉位于紅光區(qū)域的發(fā)射強(qiáng)度非常弱，導(dǎo)致同藍(lán)光LED芯片混合后存在紅光缺乏的現(xiàn)象，從而影響白光LED的相關(guān)色溫及顯色指數(shù)。熒光粉這些不足已經(jīng)成為了提高白光LED發(fā)展的瓶頸，熒光粉的性能決定了白光LED的發(fā)光效率、色溫、顯色指數(shù)等技術(shù)指標(biāo)，因此開發(fā)能夠被紫光或近紫外光激發(fā)的白光LED用紅色熒光粉成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)和迫切的任務(wù)。
[0004]此外，熒光材料的發(fā)光效率除了與其化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)相關(guān)外，不同的制備方法導(dǎo)致熒光材料具有不同的性能，從而會對熒光材料的發(fā)光性能產(chǎn)生明顯的影響。例如，磷酸鹽體系的熒光材料常采用高溫固相合成法合成的，其反應(yīng)溫度高、制備時(shí)間長、對實(shí)驗(yàn)設(shè)備要求較高，由于在高溫下反應(yīng)易產(chǎn)生團(tuán)聚作用，得到的產(chǎn)物粒徑大，需要球磨，會嚴(yán)重影響熒光材料的發(fā)光亮度和性能。而溶膠一凝膠法制備過程對于磷酸鹽熒光材料難以實(shí)現(xiàn)。因此，選擇合適的制備熒光材料的方法也是本技術(shù)領(lǐng)域中急需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決現(xiàn)有YAG = Dy3+黃發(fā)射熒光粉實(shí)現(xiàn)白光技術(shù)紅色成分不足、顯色指數(shù)及色溫不足以及高溫固相法容易團(tuán)聚、顆粒球磨破碎后容易影響發(fā)光效率的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種釤銪共摻雜的磷酸釔鋇熒光粉及其制備方法，該熒光粉由紫外光或近紫外光激發(fā)，發(fā)光效率高，制備方法簡單且環(huán)保。
[0006]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種釤銪共摻雜的磷酸釔鋇熒光粉，該熒光粉的化學(xué)式為=Ba3Y (lxy)SmxEuy (PO4) 3，式中，x取0.001?0.2，y取0.001?0.2。
[0007]上述釤銪共摻雜的磷酸釔鋇熒光粉的制備方法，包括以下步驟: 1)按照上述的化學(xué)計(jì)量比稱取鋇源、釔源、釤源、銪源和磷源，并且用去離子水把磷源完全溶解，制備成磷源溶液，且在磷源溶液中，磷酸根或等效磷酸根濃度為0.05mol/l至飽和濃度，備用；
飽和濃度是指常溫下磷源溶解在去離子水中的最大溶解度；
2)取發(fā)煙硝酸，向其中加入去離子水調(diào)節(jié)其濃度為15?20mol/l，制得反應(yīng)體系，備用；
其中，硝酸的量要保證其能完全溶解步驟I)中稱量鋇源、釔源、釤源和銪源；
3)向步驟2)中制得的反應(yīng)體系中加入步驟I)稱量好的鋇源，待完全溶解后加入步驟
I)稱量好的釔源，待釔源完全溶解后再加入步驟I)稱量好的釤源，待釤源完全溶解后再加入步驟I)稱量好的銪源，最后滴加氨水調(diào)節(jié)PH值為I?2，在此過程中，邊攪拌邊通過加熱保持反應(yīng)體系的溫度保持在85?90°C，最終得到透明澄清溶液，備用；
4)向步驟3)中得到的透明澄清溶液中加入步驟I)制備好的磷源溶液，充分?jǐn)嚢韬蟮渭影彼允蛊浒l(fā)生沉淀反應(yīng)，保持反應(yīng)體系溫度為85?90°C，pH ^ 8.0，并且不斷攪拌，直至沉淀量不再增加，然后過濾得到白色沉淀，將白色沉淀烘干即得到反應(yīng)前驅(qū)體，備用；
5)將步驟4)得到的反應(yīng)前驅(qū)體在空氣氣氛下，以4?15°C/min的升溫速率加熱至1000?1350°C，并在此溫度下燒結(jié)2?8h，自然冷卻后研磨成粉，并用去離子水超聲清洗，干燥后即得到產(chǎn)品。
[0008]所述的鋇源為碳酸鋇、硝酸鋇、硫酸鋇、氯化鋇中的一種或多種混合。
[0009]所述的釔源為氧化釔、碳酸釔、硝酸釔中的一種或多種混合。
[0010]所述的釤源為氧化釤、硝酸釤、氯化釤的一種或多種混合。
[0011 ] 所述的銪源為氧化銪、硝酸銪、氯化銪中的一種或多種混合。
[0012]所述的磷源為磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、磷酸銨中的一種或多種混合。
[0013]有益效果:本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):
1)本發(fā)明制備的釤離子和銪離子共摻雜的磷酸釔鋇紅色熒光粉可以被紫光或紫外光有效激發(fā)，主要激發(fā)光為 360 土 lnm，374 土 lnm，393 土 lnm，402 土 lnm，462 土 Inm ；
2)本發(fā)明制備的釤離子和銪離子共摻雜的磷酸釔鋇紅色熒光粉的發(fā)射主峰波長為598nm和610nm的紅光，發(fā)光效率高，發(fā)光強(qiáng)度大，色度純正；
3)本發(fā)明利用溶液制備法，使反應(yīng)在離子狀態(tài)下進(jìn)行混合，精確控制化學(xué)計(jì)量的同時(shí)控制反應(yīng)體系的溫度和pH值，從而使其可在更低的燒結(jié)溫度下可以合成，得到結(jié)晶性能良好、發(fā)射強(qiáng)度更高的紅色熒光粉，而且結(jié)構(gòu)疏松，顆粒細(xì)小，分布均勻，具有良好的涂覆性會K ;
4)本發(fā)明制備的釤離子和銪離子共摻雜的磷酸釔鋇紅色熒光粉原料來源豐富，價(jià)格低廉，而且制備工藝簡單，易于操作，對于設(shè)備的要求低，成品質(zhì)量穩(wěn)定且工藝重復(fù)性好，適宜規(guī)模化生產(chǎn)；；
5)本發(fā)明制備的釤離子和銪離子共摻雜的磷酸釔鋇紅色熒光粉具有良好的熱穩(wěn)定性，與其它硫化物、鹵化物、硼酸鹽相比，耐高溫，耐潮濕，對環(huán)境友好。
【附圖說明】
[0014]圖1為實(shí)施例3所制得樣品的X射線粉末衍射圖譜； 圖2為實(shí)施例3所制得樣品的吸收光譜圖；
圖3為實(shí)施例3所制得樣品在374nm波長激發(fā)下的發(fā)光光譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的闡述，本發(fā)明各實(shí)施例中所用的鋇源為碳酸鋇、硝酸鋇、硫酸鋇、氯化鋇中的一種或多種混合，釔源為氧化釔、碳酸釔、硝酸釔中的一種或多種混合，釤源為氧化釤、硝酸釤、氯化釤的一種或多種混合，銪源為氧化銪、硝酸銪、氯化銪中的一種或多種混合，磷源為磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、磷酸銨中的一種或多種混合。
[0016]實(shí)施例1
一種釤銪共摻雜的磷酸釔鋇熒光粉，該熒光粉的化學(xué)式為=Ba3Ya 799Sma2Eu。.(PO4)30
[0017]上述釤銪共摻雜的磷酸釔鋇熒光粉的制備方法，包括以下步驟:
1)按照上述的化學(xué)計(jì)量比稱取鋇源、釔源、釤源、銪源和磷源，并且用去離子水把磷源完全溶解，制備成磷源溶液，且在磷源溶液中，磷酸根或等效磷酸根濃度為0.05mol/l，備用；
2)取發(fā)煙硝酸，向其中加入去離子水調(diào)節(jié)其濃度為15mol/l，制得反應(yīng)體系，備用； 其中，硝酸的量要保證其能完全溶解步驟I)中稱量鋇源、釔源、釤源和銪源；
3)向步驟2)中制得的反應(yīng)體系中加入步驟I)稱量好的鋇源，待完全溶解后加入步驟I)稱量好的釔源，待釔源完全溶解后再加入步驟I)稱量好的釤源，待釤源完全溶解后再加入步驟I)稱量好的銪源，最后滴加氨水調(diào)節(jié)PH值為I，在此過程中，在此過程中，邊攪拌邊通過加熱保持反應(yīng)體系的溫度保持在85?90°C，最終得到透明澄清溶液，備用；
4)向步驟3)中得到的透明澄清溶液中加入步驟I)制備好的磷源溶液，充分?jǐn)嚢韬蟮渭影彼允蛊浒l(fā)生沉淀反應(yīng)，保持反應(yīng)體系溫度為85?90°C，pH為8.0，并且不斷攪拌，直至沉淀量不再增加，然后過濾得到白色沉淀，將白色沉淀烘干即得到反應(yīng)前驅(qū)體，備用；
5)將步驟4)得到的反應(yīng)前驅(qū)體在空氣氣氛下，以4°C/min的升溫速率加熱至1000°C，并在此溫度下燒結(jié)8