專利名稱：一種紫光或紫外激發(fā)的硼磷酸鹽熒光粉及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于固體發(fā)光和光電子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種稀土摻雜的硼磷酸鹽熒光粉及其制備方法。
背景技術(shù)：
以往在長(zhǎng)波紫外激發(fā)發(fā)射的綠色熒光材料中主要有硫化鋅型和堿土金屬硫化物熒光粉硫化鋅摻銅ZnS:Cu，硫化鋅摻銅和鋁ZnS:Cu，Al，硫化鈣摻鈰CaS:Ce，它們是性能不穩(wěn)定的材料，在空氣中易分解，在紫外的吸收較弱，因而紫外向可見(jiàn)光能量轉(zhuǎn)換效率低，還會(huì)分解放出有毒的硫化氫氣體，危害環(huán)境和健康。
隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和和我國(guó)“綠色照明”工程的進(jìn)展，開發(fā)新型的光致發(fā)光材料成為當(dāng)務(wù)之急。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種性能穩(wěn)定、能量轉(zhuǎn)換效率高、無(wú)污染的紫光或紫外激發(fā)的硼磷酸鹽熒光粉及其制備方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案一種紫光或紫外激發(fā)的硼磷酸鹽熒光粉，該熒光粉為稀土摻雜的硼磷酸鹽熒光粉，其化學(xué)特征表達(dá)式2(LnO)·(1-x)P2O5·x B2O3:y Eu2+，zM式中Ln代表鎂離子Mg2+、鈣離子Ca2+、鍶離子Sr2+、鋇離子Ba2+、釔離子Y2+、鑭離子La2+中的一種或者是兩種以上不同的離子的組合；M代表錳離子Mn2+、鈰離子Ce3+、鋱離子Tb3+、鏑離子Dy3+中的一種或者兩種以上不同稀土離子的組合；0≤x≤1，0≤y≤0.6，0≤z≤0.6。
鎂離子Mg2+、鈣離子Ca2+、鍶離子Sr2+、鋇離子Ba2+、釔離子Y3+、鑭離子La3+的碳酸鹽或草酸鹽或醋酸鹽作為基質(zhì)陽(yáng)離子的原料；磷酸氫二氨(NH4)2HPO4為磷酸根的原料；三氧化二硼B(yǎng)2O3或者硼酸H3BO3為硼酸根的原料；三氧化二銪Eu2O3作為激活劑銪的原料；錳離子Mn2+、鈰離子Ce3+、鋱離子Tb3+、鏑離子Dy3+采用的是它們的氧化物。
一種紫光或紫外激發(fā)的硼磷酸鹽熒光粉的制備方法，該方法根據(jù)化學(xué)特征表達(dá)式2(LnO)·(1-x)P2O5·xB2O3:yEu2+，zM，按0≤x≤1，0≤y≤0.6，0≤z≤0.6，稱取原料，將原料研磨，混合均勻得到混合料，將混合料置于剛玉坩堝中，放入高溫爐中；采用兩次加熱的方法，先在還原氣氛下于500℃下灼燒2個(gè)小時(shí)，然后取出，將灼燒產(chǎn)物研磨后再在還原氣氛下于900～1300℃灼燒1～3小時(shí)，得到灼燒產(chǎn)物；將灼燒產(chǎn)物研磨，用熱離子水洗滌后過(guò)濾、烘干、過(guò)篩，得到稀土摻雜的紫光或紫外激發(fā)的硼磷酸鹽熒光粉。
所述的還原氣氛均是按95％N2+2～5％H2體積比的氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w，或者是碳粒在空氣中燃燒所生成的氣體。
本發(fā)明的有益效果是1.從紫外到長(zhǎng)波紫外區(qū)有寬的吸收；紫外向可見(jiàn)光的能量轉(zhuǎn)換效率高；2.不同的組分和濃度的摻雜，將使本發(fā)明材料的發(fā)光光譜峰值有100nm的偏移；3.性能穩(wěn)定，不污染環(huán)境；4.合成溫度適中，成本低，便于生產(chǎn)。


圖1本發(fā)明的硼磷酸鹽熒光粉在380nm紫外光激發(fā)下的典型發(fā)光光譜圖2本發(fā)明的硼磷酸鹽熒光粉的典型X-光衍射光譜圖3本發(fā)明的硼磷酸鹽熒光粉監(jiān)測(cè)478nm發(fā)射峰獲得的典型激發(fā)光譜具體實(shí)施方式
實(shí)施方式一紫光或紫外激發(fā)的硼磷酸鹽熒光粉，Ln為Sr，x＝0.25，y＝0.05，z＝0。其化學(xué)特征表達(dá)式2SrO·0.75P2O5·0.25B2O3:0.05Eu2+稱取碳酸鍶Sr2CO32.9526g，磷酸氫二氨(NH4)2HPO41.9809g，硼酸H3BO30.3092g，三氧化二銪Eu2O30.0880g，將這些原料放入研缽或者球磨罐中，充分混合均勻，得到混合料，將混合料裝入剛玉坩堝，將盛有混合料的剛玉坩堝置于高溫爐中，先在碳還原條件下于500℃下灼燒2個(gè)小時(shí)，然后取出，將灼燒產(chǎn)物研磨后，再在碳還原氣氛下于1150℃灼燒2小時(shí)，得到灼燒產(chǎn)物。將灼燒產(chǎn)物研磨，用熱離子水洗滌后過(guò)濾、烘干、過(guò)篩，即得到稀土摻雜的紫光或紫外激發(fā)的硼磷酸鹽熒光粉，其發(fā)光光譜如圖1中曲線1。
實(shí)施方式二紫光或紫外激發(fā)的硼磷酸鹽熒光粉，Ln為Ba，x＝0.16，y＝0.03，z＝0。其化學(xué)特征表達(dá)式2BaO·0.84P2O5·0.16B2O3:0.03Eu2+稱取碳酸鋇BaCO33.9462g，磷酸氫二氨(NH4)2HPO42.2186g，硼酸H3BO30.1979g，三氧化二銪Eu2O30.0528g，將這些原料放入研缽或者球磨罐中，充分混合均勻，得到混合料，將混合料裝入剛玉坩堝，將盛有混合料的剛玉坩堝置于高溫爐中，先在碳還原條件下于500℃下灼燒2個(gè)小時(shí)，然后取出，將灼燒產(chǎn)物研磨后，再在碳還原條件下于1050℃灼燒2.5小時(shí)，得到灼燒產(chǎn)物。將灼燒產(chǎn)物研磨，用熱離子水洗滌后過(guò)濾、烘干、過(guò)篩，即得到稀土摻雜的紫光或紫外激發(fā)的硼磷酸鹽熒光粉，其發(fā)光光譜如圖1中曲線2。
實(shí)施方式三紫光或紫外激發(fā)的硼磷酸鹽熒光粉，Ln為Ba，x＝0.16，y＝0.03，z＝0。其化學(xué)特征表達(dá)式2(Sr0.4Ba1.6O)·0.84P2O5·0.16B2O3:0.03Eu2+稱取碳酸鍶0.6985g，碳酸鋇3.1570g，磷酸氫二氨2.2186g，硼酸0.1979g，三氧化二銪0.0528g，將這些原料放入研缽或者球磨罐中，充分混合均勻，得到混合料，將混合料裝入剛玉坩堝，將盛有混合料的剛玉坩堝置于高溫爐中，先碳在還原條件下于500℃下灼燒2個(gè)小時(shí)，然后取出，將灼燒產(chǎn)物研磨后，再在碳還原條件下于950℃灼燒3小時(shí)，得到灼燒產(chǎn)物。將灼燒產(chǎn)物研磨，用熱離子水洗滌后過(guò)濾、烘干、過(guò)篩，即得到稀土摻雜的紫光或紫外激發(fā)的硼磷酸鹽熒光粉，其發(fā)光光譜如圖1中曲線3。
實(shí)施方式四紫光或紫外激發(fā)的硼磷酸鹽熒光粉，Ln為Ba，x＝0.16，y＝0.02，z＝0.03。其化學(xué)特征表達(dá)式2(Sr0.4Mg1.6O)·0.6P2O5·0.4B2O3:0.02Eu2+，0.03Dy3+.
稱取碳酸鍶0.6985g，氧化鎂0.6448g，磷酸氫二氨1.0118g，硼酸1.1811g，三氧化二銪0.044g，氧化鏑0.0560將這些原料放入研缽或者球磨罐中，充分混合均勻，得到混合料，將混合料裝入剛玉坩堝，將盛有混合料的剛玉坩堝置于高溫爐中，先在95％N2+2～5％H2體積比的氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w還原條件下于500℃下灼燒2個(gè)小時(shí)，然后取出，將灼燒產(chǎn)物研磨后，再在95％N2+2～5％H2體積比的氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w還原條件下于1200℃灼燒1.5小時(shí)，得到灼燒產(chǎn)物。將灼燒產(chǎn)物研磨，用熱離子水洗滌后過(guò)濾、烘干、過(guò)篩，即得到稀土摻雜的紫光或紫外激發(fā)的硼磷酸鹽熒光粉，其發(fā)光光譜如圖1中曲線4。
實(shí)施方式五紫光或紫外激發(fā)的硼磷酸鹽熒光粉，Ln為Ba，x＝0.5，y＝0.03，z＝0.15。
其化學(xué)特征表達(dá)式2SrO·0.5P2O5·0.5B2O3:0.03Eu2+，0.15Dy3+稱取碳酸鍶2.9526g，磷酸氫二氨1.3206g，硼酸0.6183g，三氧化二銪0.0528g，三氧化二鏑0.2797g.將這些原料放入研缽或者球磨罐中，充分混合均勻，得到混合料，將混合料裝入剛玉坩堝，將盛有混合料的剛玉坩堝置于高溫爐中，先在95％N2+2～5％H2體積比的氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w還原條件下于500℃下灼燒2個(gè)小時(shí)，然后取出，將灼燒產(chǎn)物研磨后，再在95％N2+2～5％H2體積比的氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w還原條件下于1250℃灼燒2小時(shí)，得到灼燒產(chǎn)物。將灼燒產(chǎn)物研磨，用熱離子水洗滌后過(guò)濾、烘干、過(guò)篩，即得到稀土摻雜的紫光或紫外激發(fā)的硼磷酸鹽熒光粉，其發(fā)光光譜如圖1中曲線5。
由附圖1中的五條曲線可見(jiàn)不同的組分和濃度的摻雜，將使本發(fā)明材料的發(fā)光光譜有所偏移。
由附圖3的激發(fā)光譜可以看出，本發(fā)明材料在370-420nm的紫外光波段吸收最為強(qiáng)烈，因而向可見(jiàn)光的轉(zhuǎn)換效率高，是一種與紫外或者紫光LED芯片封裝在一起制造白光LED的理想的藍(lán)綠色熒光粉。
權(quán)利要求
1.一種紫光或紫外激發(fā)的硼磷酸鹽熒光粉，其特征在于該熒光粉為稀土摻雜的硼磷酸鹽熒光粉，其化學(xué)特征表達(dá)式2(LnO)·(1-x)P2O5·xB2O3:yEu2+，zM式中Ln代表鎂離子Mg2+、鈣離子Ca2+、鍶離子Sr2+、鋇離子Ba2+、釔離子Y2+、鑭離子La2+中的一種或者是兩種以上不同的離子的組合；M代表錳離子Mn2+、鈰離子Ce3+、鋱離子Tb3+、鏑離子Dy3+中的一種或者兩種以上不同稀土離子的組合；0≤x≤1，0≤y≤0.6，0≤z≤0.6。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種紫光或紫外激發(fā)的硼磷酸鹽熒光粉，其特征在于鎂離子Mg2+、鈣離子Ca2+、鍶離子Sr2+、鋇離子Ba2+、釔離子Y3+、鑭離子La3+的碳酸鹽或草酸鹽或醋酸鹽，作為基質(zhì)陽(yáng)離子的原料；磷酸氫二氨(NH4)2HPO4為磷酸根的原料；三氧化二硼B(yǎng)2O3或者硼酸H3BO3為硼酸根的原料；三氧化二銪Eu2O3作為激活劑銪的原料；錳離子Mn2+、鈰離子Ce3+、鋱離子Tb3+、鏑離子Dy3+采用的是它們的氧化物。
3.紫光或紫外激發(fā)的硼磷酸鹽熒光粉的制備方法，其特征在于根據(jù)化學(xué)特征表達(dá)式2(LnO)·(1-x)P2O5·x B2O3:yEu2+，zM，按0≤x≤1，0≤y≤0.6，0≤z≤0.6，稱取原料，將原料研磨，混合均勻得到混合料，將混合料置于剛玉坩堝中，放入高溫爐中；采用兩次加熱的方法，先在還原氣氛下于500℃下灼燒2個(gè)小時(shí)，然后取出，將灼燒產(chǎn)物研磨后再在還原氣氛下于900～1300℃灼燒1～3小時(shí)，得到灼燒產(chǎn)物；將灼燒產(chǎn)物研磨，用熱離子水洗滌后過(guò)濾、烘干、過(guò)篩，得到紫光或紫外激發(fā)的硼磷酸鹽熒光粉。稀土摻雜的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的所述一種紫光或紫外激發(fā)的硼磷酸鹽熒光粉的制備方法，其特征在于所述的還原氣氛均是按95％N2+2～5％H2體積比的氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w，或者是碳粒在空氣中燃燒所生成的氣體。
全文摘要
一種紫光或紫外激發(fā)的硼磷酸鹽熒光粉，其化學(xué)特征表達(dá)式2(LnO)·(1－x)P
文檔編號(hào)C09K11/83GK1546606SQ20031011686
公開日2004年11月17日 申請(qǐng)日期2003年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月1日
發(fā)明者何大偉, 劉春棠, 劉端陽(yáng), 李少霞 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)