銪離子和錳離子共摻雜的磷酸釔鋇紅色熒光粉及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及照明及顯示熒光材料及其制備方法領(lǐng)域，具體涉及一種銪離子和錳離子共摻雜的磷酸釔鋇紅色熒光粉及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]與目前廣泛應(yīng)用的白熾燈和節(jié)能燈相比，基于LED(Light Emitting D1de)的固態(tài)照明燈具有節(jié)能、穩(wěn)定、環(huán)保等諸多方面的優(yōu)勢(shì)。因此發(fā)展半導(dǎo)體照明有利于解決能源危機(jī)和原有白熾燈和節(jié)能燈中存在的環(huán)境問題。
[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)光或紫光的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:Ce3+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)。因此，開發(fā)出一種成本低，穩(wěn)定性高，能夠被近紫外光/藍(lán)光有效激發(fā)的紅色熒光粉成為廣泛研宄的熱點(diǎn)。
[0004]磷酸鹽是一種優(yōu)異的熒光粉基質(zhì)材料，其原料成本低，制備工藝簡單，工業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)相對(duì)成熟。此外，稀土磷酸鹽發(fā)光粉體性能穩(wěn)定，發(fā)光效率高，被認(rèn)為是最具實(shí)用價(jià)值的發(fā)光基質(zhì)之一。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有紅色熒光粉在近紫外和藍(lán)光區(qū)域吸收弱，以及YAG:Ce3+黃發(fā)射熒光粉實(shí)現(xiàn)白光的技術(shù)中，紅光成分不足，顯色指數(shù)低的缺點(diǎn)，提供一種結(jié)晶度高、發(fā)光效率高、制備方法簡單且環(huán)保的磷酸鹽基紅色熒光粉及其制備方法。
[0006]為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):本發(fā)明的銪離子和錳離子共摻雜的磷酸釔鋇紅色熒光粉，其化學(xué)式為Ba3Y(^5Eux Mn y (PO4) 3，其中x取值為0.001?
0.2，y 取值為 0.001 ?0.2。
[0007]本發(fā)明的上述磷酸釔鋇紅色熒光粉采用高溫固相法制備，具體步驟如下:
(1)、按Ba3Y(1_x_y)EuxMny (PO4) 3中各元素的化學(xué)計(jì)量比，分別稱取含有Ba2+的化合物、含有Y3+的化合物、含有Mn 2+的化合物、含有Eu 3+的化合物和含有P 5+的化合物，研磨混合均勻，得到混合料；
(2)、將步驟(I)的混合料，在空氣氣氛下，升溫至300?500°C預(yù)燒，保溫0.5?4小時(shí)后，自然冷卻，研磨均勻，得到預(yù)燒料；
(3)、將步驟(2)得到預(yù)燒料，在空氣氣氛下，升溫至1150?1350°C燒結(jié)，保溫4?16小時(shí)后，自然冷卻，研磨均勻，即可。
[0008]步驟(I)中所述的含有Ba2+的化合物為碳酸鋇、硝酸鋇、硫酸鋇、氯化鋇中的一種或多幾種；所述的含有Y3+的化合物為氧化釔、碳酸釔、硝酸釔中的一種或多幾種；所述含有P5+的化合物為磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、磷酸銨中的一種或多種；所述含有Mn2+的化合物為碳酸亞錳、硫酸亞錳、硝酸亞錳中的一種或多種；所述含有Eu3+的化合物為氧化銪、硝酸銪中的一種或多種。
[0009]有益效果:本發(fā)明制備的磷酸鹽基紅色熒光粉可以被近紫外光和藍(lán)光有效激發(fā)，發(fā)射主峰波長為611nm的紅光，發(fā)光強(qiáng)度大，色度純正，具有良好的熱穩(wěn)定性，與其它硫化物、鹵化物相比，無廢水廢氣排放，對(duì)環(huán)境友好，是一種可以用于白光LED燈或者節(jié)能燈的紅色熒光粉。
[0010]本發(fā)明將Eu3+和Mn 2+共摻雜到磷酸釔鋇的晶格中，最終得到了磷酸鹽基紅色熒光粉，所制備的磷酸鹽基紅色熒光粉中，磷酸釔鋇作為發(fā)光基質(zhì)，使本發(fā)明的紅色熒光粉具有較好的顯色性和較高的發(fā)光強(qiáng)度。
[0011]本發(fā)明制備磷酸鹽基紅色熒光粉的原料來源豐富，價(jià)格低廉，而且制備工藝簡單，易于操作，對(duì)于設(shè)備的要求低。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所制得的Ba3Ya88Euatl4 Mnatl8 (PO4)3 (a)和本發(fā)明實(shí)施例5中Ba3Ya9Eua02 Mn0.08 (PO4)3 (b)的材料樣品的X射線粉末衍射圖譜。
[0013]圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中所制得的Ba3Ya88Euatl4 Mnatl8 (PO4)3材料樣品的吸收光譜圖。
[0014]圖3為本發(fā)明實(shí)施例1所制得的Ba3Ya88Euatl4 Mnatl8 (PO4)3材料樣品在394納米波長激發(fā)下的發(fā)光光譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]實(shí)施例1
取3mol的碳酸鋇、0.44mol的氧化紀(jì)、0.08mol的碳酸亞猛、0.02mol的氧化銪、3mol的磷酸二氫銨進(jìn)行混合，研磨均勻，得混合料；該混合料在空氣氣氛下升溫至300°C預(yù)燒2小時(shí)后，自然冷卻、研磨后得預(yù)燒料；預(yù)燒料在空氣氣氛下升溫至1150°C煅燒8小時(shí)后，自然冷卻、研磨均勻，即得到化學(xué)組成為Ba3Ya88Euatl4 Mn0.08 (PO4)3的磷酸鹽基紅色熒光粉。
[0016]本實(shí)施例所制備的Ba3Ya88Euatl4 Mnatl8 (PO4)3的材料樣品的X射線粉末衍射圖譜見附圖1中的a曲線，圖1中的b曲線為下述實(shí)施例5所制備的材料樣品的X射線粉末衍射圖。本實(shí)施例所制備的材料樣品的吸收光譜圖見附圖2，附圖3為其在394納米波長激發(fā)下的發(fā)光光譜圖。從附圖2和附圖3可以看出，本實(shí)施例所制備的Ba3Ya88Euatl4 Mna08 (PO4)3能夠被近紫外光和藍(lán)光有效激發(fā)，并發(fā)射主峰波長為611nm的紅光，發(fā)光強(qiáng)度大。
[0017]實(shí)施例2
取3mol的碳酸鋇、0.45mol的氧化紀(jì)、0.07mol硫酸亞猛、0.015mol氧化銪、3mol的磷酸銨，進(jìn)行混合，研磨均勻，得混合料；混合料在空氣氣氛下升溫至500°C預(yù)燒0.5小時(shí)，自然冷卻、研磨后得預(yù)燒料；預(yù)燒料在空氣氣氛下升溫至1150°C煅燒8小時(shí)，自然冷卻、研磨均勻，即得到化學(xué)組成為Ba3Ya9Euatl3 Mn0.07 (PO4) 3的磷酸鹽基紅色熒光粉。該熒光粉在紫外光照射下具有明亮的紅色發(fā)光。
[0018]實(shí)施例3
取3mol的氯化鋇、0.4mol的氧化紀(jì)、0.1mol的硝酸亞猛、0.05mol的氧化銪、3mol的磷酸氫二銨，進(jìn)行混合，研磨均勻，得混合料；混合料在空氣氣氛下升溫至400°C預(yù)燒4小時(shí)，自然冷卻、研磨后的預(yù)燒料；預(yù)燒料在空氣氣氛下升溫至1250°C煅燒4小時(shí)，自然冷卻、研磨均勻，即得到化學(xué)組成為Ba3Ya8Eua I Mnai (PO4) 3的磷酸鹽基紅色熒光粉。該熒光粉在紫外光照射下具有明亮的紅色發(fā)光。
[0019]實(shí)施例4
取3mol的硝酸鋇、0.9mol的硝酸紀(jì)、0.08mol的碳酸亞猛、0.02mol的硝酸銪、3mol的磷酸氫二銨，進(jìn)行混合，研磨均勻，得混合料；混合料在空氣氣氛下升溫至300°C預(yù)燒2小時(shí)，自然冷卻、研磨后的預(yù)燒料；預(yù)燒料在空氣氣氛下升溫至1150°C煅燒16小時(shí)，自然冷卻、研磨得到化學(xué)組成為Ba3Ya9Euatl2 Mn0.08 (PO4) 3的磷酸鹽基紅色熒光粉。該熒光粉在紫外光照射下具有明亮的紅色發(fā)光。
[0020]實(shí)施例5
取3mol的硫酸鋇、0.45mol的碳酸紀(jì)、0.08mol的碳酸亞猛、0.0lmol的氧化銪、3mol的磷酸二氫銨，進(jìn)行混合，研磨均勻，得混合料；混合料在空氣氣氛下升溫至500°C預(yù)燒2小時(shí)，自然冷卻、研磨后的預(yù)燒料；預(yù)燒料在空氣氣氛下升溫至1350°C煅燒8小時(shí)，自然冷卻、研磨得到化學(xué)組成為Ba3Ya9Eua% Mn0.08 (PO4) 3的磷酸鹽基紅色熒光粉。該熒光粉在紫外光照射下具有明亮的紅色發(fā)光。
[0021]實(shí)施例6
取3mol的碳酸鋇、0.3995mol的氧化紀(jì)、0.2mol的碳酸亞猛、0.0005mol的氧化銪、3mol的磷酸二氫銨，進(jìn)行混合，研磨均勻，得混合料；混合料在空氣氣氛下升溫至500°C預(yù)燒2小時(shí)，自然冷卻、研磨后的預(yù)燒料；預(yù)燒料在空氣氣氛下升溫至1350°C煅燒8小時(shí)，自然冷卻、研磨得到化學(xué)組成為Ba3Ya 799Eu0.001 Mn0.2 (PO4) 3的磷酸鹽基紅色熒光粉。該熒光粉在紫外光照射下具有明亮的紅色發(fā)光。
[0022]實(shí)施例7
取3mol的硝酸鋇、0.3995mol的碳酸紀(jì)、0.0Olmol的碳酸亞猛、0.1mol的氧化銪、3mol的磷酸二氫銨，進(jìn)行混合，研磨均勻，得混合料；混合料在空氣氣氛下升溫至500°C預(yù)燒2小時(shí)，自然冷卻、研磨后的預(yù)燒料；預(yù)燒料在空氣氣氛下升溫至1350°C煅燒8小時(shí)，自然冷卻、研磨得到化學(xué)組成為Ba3Ya 799Eua2Mnatltll (PO4) 3的磷酸鹽基紅色熒光粉。該熒光粉在紫外光照射下具有明亮的紅色發(fā)光。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.銪離子和錳離子共摻雜的磷酸釔鋇紅色熒光粉，其特征在于:其化學(xué)式為Ba3Y (lTy)Eux Mn y (PO4)3，其中 X 取值為 0.001 ?0.2，y 取值為 0.001 ?0.2。
2.如權(quán)利要求1所述的銪離子和錳離子共摻雜的磷酸釔鋇紅色熒光粉的制備方法，其特征在于:包括如下步驟: (1)、按Ba3Y(1_x_y)EuxMny (PO4) 3中各元素的化學(xué)計(jì)量比，分別稱取含有Ba2+的化合物、含有Y3+的化合物、含有Mn 2+的化合物、含有Eu 3+的化合物和含有P 5+的化合物，研磨混合均勻，得到混合料； (2)、將步驟(I)的混合料，在空氣氣氛下，升溫至300?500°C預(yù)燒，保溫0.5?4小時(shí)后，自然冷卻，研磨均勻，得到預(yù)燒料； (3)、將步驟(2)得到預(yù)燒料，在空氣氣氛下，升溫至1150?1350°C燒結(jié)，保溫4?16小時(shí)后，自然冷卻，研磨均勻，即可。
3.如權(quán)利要求2所述的銪離子和錳離子共摻雜的磷酸釔鋇紅色熒光粉的制備方法，其特征在于:步驟(I)中所述含有Ba2+的化合物為碳酸鋇、硝酸鋇、硫酸鋇、氯化鋇中的一種或多幾種；所述的含有Y3+的化合物為氧化釔、碳酸釔、硝酸釔中的一種或多幾種；所述含有P5+的化合物為磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、磷酸銨中的一種或多種；所述含有Mn2+的化合物為碳酸亞錳、硫酸亞錳、硝酸亞錳中的一種或多種；所述含有Eu3+的化合物為氧化銪、硝酸銪中的一種或多種。
【專利摘要】本發(fā)明公開一種銪離子和錳離子共摻雜的磷酸釔鋇紅色熒光粉及其制備方法，該熒光粉的化學(xué)式為Ba3Y（1-x-y）Eux Mn y (PO4)3，其中x取值為0.001～0.2，y取值為0.001～0.2。所述紅色熒光粉采用高溫固相法制備，首先按熒光粉化學(xué)式中各元素的化學(xué)計(jì)量比，分別稱取含有Ba2+的化合物、含有Y3+的化合物、含有Mn2+的化合物、含有Eu3+的化合物和含有P5+的化合物，研磨混合均勻，所得混合料先在300～500℃預(yù)燒0.5～4小時(shí)，冷卻后再在1150～1350℃燒結(jié)4～16小時(shí)，冷卻，即可。本發(fā)明制備的磷酸鹽基紅色熒光粉可以被近紫外光和藍(lán)光有效激發(fā)，發(fā)射主峰波長為611nm的紅光，發(fā)光強(qiáng)度大，色度純正，制備方法無廢水廢氣排放，對(duì)環(huán)境友好。
【IPC分類】C09K11-81
【公開號(hào)】CN104629762
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510060338
【發(fā)明人】石冬梅, 趙營剛, 白曉華, 劉縉, 袁霄梅, 陳建, 劉明
【申請(qǐng)人】洛陽理工學(xué)院
【公開日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2015年2月5日