一種可激發(fā)藍(lán)粉光的硅硼酸鹽熒光粉及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種可激發(fā)藍(lán)粉色熒光的熒光材料及其制備方法。所述熒光材料的化學(xué)組成式為L(zhǎng)n5-x-ySi2BO13：xCe3+，yMn2+(其中Ln為稀土金屬La、Y中的一種，0.005≤x≤0.500，0.000≤y≤0.500)。選擇上述結(jié)構(gòu)式中的氧化物、氫氧化物或者相應(yīng)的鹽類(lèi)為原料，采用固相合成法，在還原氣氛下于1300～1500℃煅燒3～8h得到所述發(fā)光材料。該熒光體可以與近紫外發(fā)光二極管相匹配，應(yīng)用于三基色白光LED器件。此外，該制取方法制得的熒光粉純度高，易于操作，不污染環(huán)境。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種可激發(fā)藍(lán)粉光的硅硼酸鹽熒光粉及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種可激發(fā)藍(lán)粉光的硅硼酸鹽熒光粉及其制備方法【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，節(jié)能照明產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，然而高效的照明產(chǎn)品在省電、降低能耗的同時(shí)，伴隨而來(lái)的是無(wú)法規(guī)避的汞污染問(wèn)題。白光二極管(w-LED)固體照明以其低能耗、發(fā)光效率高、無(wú)污染、體積小、壽命長(zhǎng)等顯著優(yōu)勢(shì)，未來(lái)勢(shì)必逐步替代熒光燈和節(jié)能燈、白熾燈成為下一代綠色照明光源。目前，世界各國(guó)商業(yè)化，規(guī)模化生產(chǎn)的主要是熒光轉(zhuǎn)換型w-LED，即在LED芯片上涂敷熒光粉，通過(guò)熒光粉將LED芯片發(fā)出的較短波長(zhǎng)的光(如藍(lán)光、近紫外光)轉(zhuǎn)變成波長(zhǎng)較長(zhǎng)的可見(jiàn)光(如紅光、綠光、藍(lán)光等)，然后通過(guò)不同顏色的光復(fù)合形成白光。根據(jù)LED芯片發(fā)射波長(zhǎng)的不同，又可分為兩種方式:藍(lán)光LED+黃色熒光粉和紫光LED+紅/綠/藍(lán)三基色熒光粉。因此熒光粉技術(shù)的進(jìn)步對(duì)白光LED的發(fā)展有著非常重要的作用，因此研究開(kāi)發(fā)近紫外光激發(fā)的熒光粉是十分必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的之一是提供一種白光LED用藍(lán)粉光的娃硼酸鹽突光粉，Ln5_x_ySi2B013:xCe3+, yMn2+，其中Ln為稀土金屬La、Y中的一種，x和y分別是摻入基質(zhì)材料La5Si2BO13中的稀土離子Ce3+和Mn2+的摩爾百分比，并且0.003 ^ x ^ 0.300,0.000 ^ y ^ 0.500。這種熒光體具有較好的顏色可調(diào)性和較高溫度淬滅性。
[0004]本發(fā)明目的之二是提供一種制備上述新型藍(lán)粉光硅硼酸鹽發(fā)光材料的制備方法。該制備方法簡(jiǎn)單，易于操作而且不污染環(huán)境。本發(fā)明所提供的發(fā)光材料制備的方法如下:
[0005]I)按化 學(xué)組成式Ln5_x_ySi2B013:xCe3+, yMn2+化學(xué)計(jì)量比稱(chēng)取氧化鑭、氧化釔、二氧化硅、二氧化鈰、碳酸錳、以及硼源，并充分研細(xì)混勻；
[0006]2)將步驟I)得到的混合體置入坩堝，在還原氣氛的高溫爐中于1300°C~1500°C溫度下煅燒3小時(shí)~8小時(shí)，從而得到燒成的燒結(jié)體；
[0007]3)將步驟2)得到的燒結(jié)體研磨成為粉末。
[0008]4)其特征在于，所述硼源是硼酸或氧化硼中的一種或多種。
[0009]5)其特征在于，通過(guò)在高溫爐中放置固體碳或石墨，使得高溫爐內(nèi)處于還原氣氛下，或用體積比為I~10%:99~90%的H2和N2混合氣體的反應(yīng)氣氛。
[0010]本發(fā)明提供一種白光LED用硅硼酸鹽藍(lán)粉色熒光體Ln5_x_ySi2B013:xCe3+, yMn2+(其中Ln為稀土金屬La、Y中的一種，x和y分別是摻入基質(zhì)材料La5Si2BO13中的稀土離子Ce3+和Mn2+的摩爾百分比，并且0.003 ^ X ^ 0.300,0.000 ^ y ^ 0.500)。熒光粉具有以下特
占-
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[0011]1、能被近紫外光有效激發(fā)而發(fā)出藍(lán)粉光，變化稀土離子Ce3+和Mn2+的摻雜量可以實(shí)現(xiàn)發(fā)射光的發(fā)光強(qiáng)度以及發(fā)光顏色可調(diào)。
[0012]2、本發(fā)明的材料的制備方法簡(jiǎn)單，易于操作而且不污染環(huán)境?！緦?zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1 (a)和(b)分別是實(shí)施例1所制備的熒光材料La495Si2BO13:0.05Ce3+及實(shí)施例2 所制備的 La側(cè)Si2BO13:0.050Ce3+，0.150Mn2+ 的粉末 X 射線衍射(XRD)圖。La5Si2BO13 標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的XRD圖也給出在圖1中作為參考。
[0014]圖2為實(shí)施例2所制備的熒光材料La48Si2BO13:0.05Ce3+,0.15Mn2+的激發(fā)光譜(監(jiān)測(cè)光譜X ebm為418nm和595nm)發(fā)射光譜(激發(fā)光譜K'為345nm)曲線示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]參考以下具體實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于以下具體實(shí)施例。
[0016]實(shí)施例1:材料組成為 La4 950Si2BO13:0.050Ce3+(x=0.050，y=0.000)
[0017]按La4 950Si2BO13:0.050Ce3+中各元素的化學(xué)計(jì)量比，準(zhǔn)確稱(chēng)取1.500g的La2O3、
0.112g的Si02、0.058gH3B03及0.008g的CeO2高純度粉末原料，置于瑪瑙研缽中研磨30分鐘左右，使原料充分混合均勻。將混合原料轉(zhuǎn)移到氧化鋁坩堝中，放入高溫爐內(nèi)。在1400°C下5% H295% N2混合氣體中煅燒5小時(shí)，自然冷卻后取出，再次研磨15分鐘左右，即得單一相 La4 950Si2BO13:0.050Ce3+ 熒光粉。
[0018]實(shí)施例2:材料組成為 La4 900Si2BO13:0.050Ce3+，0.050Mn2+(x=0.050，y=0.050)按La4 900Si2BO13:0.050Ce3+，0.050Mn2+ 中各元素的化學(xué)計(jì)量比，準(zhǔn)確稱(chēng)取 1.500g 的 La203、
0.113g的Si02、0.058gH3B03及0.008g的CeO2高純度粉末原料，置于瑪瑙研缽中研磨30分鐘左右，使原料充分混合均勻。將混合原料轉(zhuǎn)移到氧化鋁坩堝中，放入高溫爐內(nèi)。在1400°C下5% H295% N2混合氣體中煅燒5小時(shí)，自然冷卻后取出，再次研磨15分鐘左右，即得單一相 La4 900Si2BO13:0.050Ce3+，0.050Mn2+ 熒光粉。
[0019]實(shí)施例3:材料組成為 La4.S50Si2BO13:0.050Ce3+，0.1OOMn2+ (x=0.050，y=0.100)
[0020]按La485tlSi2BO13:0.050Ce3+,0.1OOMn2+中各元素的化學(xué)計(jì)量比，準(zhǔn)確稱(chēng)取1.500g的La203、0.114g的Si02、0.059gH3B03及0.008g的CeO2高純度粉末原料，置于瑪瑙研缽中研磨30分鐘左右，使原料充分混合均勻。將混合原料轉(zhuǎn)移到氧化鋁坩堝中，放入高溫爐內(nèi)。在1400°C下5%&95%凡混合氣體中煅燒5小時(shí)，自然冷卻后取出，再次研磨15分鐘左右，SP得單一相 La側(cè)Si2BO13:0.050Ce3+，0.1OOMn2+ 熒光粉。
[0021]實(shí)施例4:材料組成為 La4.S00Si2BO13:0.050Ce3+，0.150Mn2+ (x=0.050，y=0.150)
[0022]按La4.,Si2BO13:0.050Ce3+,0.150Mn2+中各元素的化學(xué)計(jì)量比，準(zhǔn)確稱(chēng)取1.500g的La203、0.115g的Si02、0.059gH3B03及0.008g的CeO2高純度粉末原料，置于瑪瑙研缽中研磨30分鐘左右，使原料充分混合均勻。將混合原料轉(zhuǎn)移到氧化鋁坩堝中，放入高溫爐內(nèi)。在1400°C下5%&95%凡混合氣體中煅燒5小時(shí)，自然冷卻后取出，再次研磨15分鐘左右，SP得單一相 La4 800Si2BO13:0.050Ce3+，0.150Mn2+ 熒光粉。
[0023]實(shí)施例5:材料組成為 La4 750Si2BO13:0.050Ce3+，0.200Mn2+ (x=0.050，y=0.150)
[0024]按La475tlSi2BO13:0.050Ce3+,0.200Mn2+中各元素的化學(xué)計(jì)量比，準(zhǔn)確稱(chēng)取1.500g的L8203、0.116g的Si02、0.060gH3B03及0.008g的CeO2高純度粉末原料，置于瑪瑙研缽中研磨30分鐘左右，使原料充分混合均勻。將混合原料轉(zhuǎn)移到氧化鋁坩堝中，放入高溫爐內(nèi)。在1400°C下5% H295% N2混合氣體中煅燒5小時(shí)，自然冷卻后取出，再次研磨15分鐘左右，即得單一相 La4 750Si2BO13:0.050Ce3`+，0.200Mn2+ 熒光粉。
【權(quán)利要求】
1.一種可激發(fā)藍(lán)粉色熒光的熒光材料，其特征在于，該熒光材料的化學(xué)組成式為L(zhǎng)n5_x_ySi2B013:xCe3+, yMn2+，其中，Ln為稀土金屬La、Y中的一種，x和y分別是摻入基質(zhì)材料La5Si2BO13中的稀土離子Ce3+和Mn2+的摩爾百分比，并且0.003≤ x ≤ 0.300，0.000 ≤ y ≤ 0.500。
2.如權(quán)利要求1所述的可激發(fā)藍(lán)粉色熒光的熒光材料，其特征在于，采用的硼源可以為氧化硼、可以轉(zhuǎn)化為氧化硼的化合物硼酸至少一種。
3.一種制備權(quán)利要求1所述的白光LED用可激發(fā)藍(lán)粉色突光的突光材料的方法,包括: 1)按化學(xué)組成式Ln5_x_ySi2B013:xCe3+，yMn2+化學(xué)計(jì)量比稱(chēng)取氧化鑭、氧化釔、二氧化硅、二氧化鈰、碳酸錳、以及硼源，并充分研細(xì)混勻； 2)將步驟I)得到的混合體置入坩堝，在還原氣氛的高溫爐中于1300°C~1500°C溫度下煅燒3小時(shí)~8小時(shí)，從而得到燒成的燒結(jié)體； 3)將步驟2)得到的燒結(jié)體研磨成為粉末。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述硼源是硼酸或氧化硼中的一種或多種。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，通過(guò)在高溫爐中放置固體碳或石墨，使得高溫爐內(nèi)處于還原氣 氛下，或用體積比為I~10%:99~90%的H2和N2混合氣體的反應(yīng)氣 氛。
【文檔編號(hào)】C09K11/79GK103740368SQ201310666856
【公開(kāi)日】2014年4月23日 申請(qǐng)日期:2013年12月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月11日
【發(fā)明者】廖立兵, 劉海坤, 夏志國(guó), 張園園 申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）