激活的正硅酸鎂鈉紅色熒光粉及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于照明和顯示領(lǐng)域中的發(fā)光二極管(LED)用熒光粉技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種Eu3+激活的正硅酸鎂鈉紅色熒光粉及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]作為繼白熾燈、熒光燈和高壓氣體放電燈之后的第四代照明光源，白光LED(LightEmitting D1de)具有無毒、高效節(jié)能、壽命長(zhǎng)、抗震性及安全性好等諸多優(yōu)點(diǎn)，是一種環(huán)保、節(jié)能的綠色照明光源，被譽(yù)為21世紀(jì)最有價(jià)值的新光源，在照明和顯示領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用前景。
[0003]目前，實(shí)現(xiàn)白光LED照明最主要的是使用紫外光、近紫外光或者藍(lán)光LED芯片上加上熒光粉，芯片和熒光粉二者發(fā)出的光混合形成白光。其中已經(jīng)成熟和商業(yè)化的是藍(lán)光LED芯片配合黃色熒光粉。該方法主要是GaN基芯片涂覆黃色熒光粉Y3Al5O12 = Ce3+制備而成的單芯片型白光LED，但是該方法由于缺少紅色成分而導(dǎo)致顯色指數(shù)較低，色溫偏高，得到的是一種冷白光。為了得到顯色指數(shù)高的暖白光，通常的方法是通過添加紅色熒光粉來彌補(bǔ)。目前，商業(yè)紅色熒光粉主要是Y2O2S: Eu3+，該紅色熒光粉為硫化物，制備方法復(fù)雜，發(fā)光效率低，穩(wěn)定性差，環(huán)境污染嚴(yán)重。而目前研究較為火熱的氮化物紅色熒光粉雖然發(fā)光效率高，穩(wěn)定性好，但是由于制備條件苛刻，價(jià)格昂貴而難以獲得實(shí)際應(yīng)用。因而開發(fā)一種穩(wěn)定性高，價(jià)格便宜，并且能夠被紫外光、近紫外光或藍(lán)光LED芯片高效激發(fā)的紅色熒光粉就成了目前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。
[0004]硅酸鹽體系發(fā)光材料具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，且原料成本低廉，制備工藝簡(jiǎn)單。它克服了硫化物或硫氧化物紅色熒光粉易分解的不足，且合成溫度遠(yuǎn)低于氮化物紅色熒光粉，逐漸成為研究的熱點(diǎn)。雖然Eu3+摻雜硅酸鹽紅色熒光粉報(bào)道較多，但是Eu3+摻雜Na2MgS14紅色熒光粉至今未見報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:基于上述問題，本發(fā)明提供一種Eu3+激活的正硅酸鎂鈉紅色熒光粉及其制備方法和應(yīng)用。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的一個(gè)技術(shù)方案是:一種Eu3+激活的正硅酸鎂鈉紅色熒光粉，其化學(xué)式為Na2Mg1-xEuxSi04，其中，x為Eu3+摻雜的摩爾百分?jǐn)?shù)，0.0001 < x < 0.5。
[0007]—種Eu3+激活的正硅酸鎂鈉紅色熒光粉的制備方法，采用高溫固相法，包括以下步驟:
[0008](I)以含有鎂離子Mg2+的化合物、含有鈉離子Na+的化合物、含有銪離子Eu3+的化合物和二氧化娃為原料，按化學(xué)式Na2Mgi—xEuxSi04中對(duì)應(yīng)元素的化學(xué)計(jì)量比稱取各原料，其中X為Eu3+摻雜的摩爾百分?jǐn)?shù)，0.0001 < X < 0.5，將稱取的原料研磨混合均勻，得到混合物；
[0009](2)將步驟(I)中得到的混合物在空氣氣氛下第一次煅燒，煅燒溫度為300?650°C，煅燒時(shí)間為3?8小時(shí)；
[0010](3)將煅燒后的混合物自然冷卻，研磨并混合均勻，在空氣氣氛下第二次煅燒，煅燒溫度為800?12000C，煅燒時(shí)間為5?10小時(shí)，自然冷卻，得到正硅酸鎂鈉紅色熒光粉。
[0011 ]進(jìn)一步地，步驟(I)中含有鎂離子Mg2+的化合物為氧化鎂、氫氧化鎂、碳酸鎂、堿式碳酸鎂或硝酸鎂中的一種，含有鉀離子Na+的化合物為碳酸鈉、氫氧化鈉、碳酸氫鈉或硝酸鈉中的一種，含有銪離子Eu3+的化合物為氧化銪或硝酸銪。
[0012]進(jìn)一步地，步驟(2)中煅燒溫度優(yōu)選為400?600 V，煅燒時(shí)間優(yōu)選為4?6小時(shí)；步驟(3)中煅燒溫度優(yōu)選為850?1100°C，煅燒時(shí)間優(yōu)選為6?8小時(shí)。
[0013]一種Eu3+激活的正硅酸鎂鈉紅色熒光粉的制備方法，采用化學(xué)溶液法，包括以下步驟:
[0014](I)以含銪離子Eu3+的化合物、含鈉離子Na+的化合物、含鎂離子Mg2+的化合物為原料，按化學(xué)式Na2Mg1-xEuxSi04中對(duì)應(yīng)元素的化學(xué)計(jì)量比稱取各原料，其中X為Eu3+摻雜的摩爾百分?jǐn)?shù)，0.0001 < X < 0.5，將稱取的各原料分別溶解于稀硝酸溶液中，分別用去離子水稀釋后添加絡(luò)合劑，得到各原料的溶液，將得到的各溶液混合均勻；
[0015](2)按化學(xué)式Na2Mg1-xEuxSi04中對(duì)應(yīng)元素的化學(xué)計(jì)量比稱取正硅酸乙酯，其中X為Eu3+摻雜的摩爾百分?jǐn)?shù)，0.0001 < X < 0.5，將正硅酸乙酯加入到無水乙醇中，混合均勻得到正硅酸乙酯溶液；
[0016](3)將步驟(I)得到的混合溶液加入到步驟(2)制備得到的正硅酸乙酯溶液，混合均勻，60?80°C水浴條件下攪拌3?5小時(shí)，靜置，得到透明溶膠；
[0017](4)步驟(3)得到的透明溶膠100°C烘干形成干凝膠，研磨后得到前軀體粉末；
[0018](5)將步驟(4)得到的前驅(qū)體粉末在空氣氣氛下預(yù)燒，預(yù)燒溫度為300?550°C，預(yù)燒時(shí)間為3?10小時(shí)；
[0019](6)自然冷卻后，研磨并混合均勻，在空氣氣氛中燒結(jié)，燒結(jié)溫度為750?1100°C，燒結(jié)時(shí)間為3?10小時(shí)，自然冷卻，得到正硅酸鎂鈉紅色熒光粉。
[0020]進(jìn)一步地，步驟(I)中含有鎂離子Mg2+的化合物為氧化鎂、氫氧化鎂、碳酸鎂、堿式碳酸鎂或硝酸鎂中的一種，含有鉀離子Na+的化合物為碳酸鈉、氫氧化鈉、碳酸氫鈉或硝酸鈉中的一種，含有銪離子Eu3+的化合物為氧化銪或硝酸銪。
[0021 ]進(jìn)一步地，步驟(I)中絡(luò)合劑的添加量為各原料質(zhì)量的0.5?2.0wt%，絡(luò)合劑為檸檬酸或草酸。
[0022]進(jìn)一步地，步驟(5)中預(yù)燒溫度優(yōu)選為350?450°C，預(yù)燒時(shí)間優(yōu)選為5?8小時(shí)；步驟(6)中燒結(jié)溫度優(yōu)選為800?9500C，燒結(jié)時(shí)間優(yōu)選為3?6小時(shí)。
[0023]一種Eu3+激活的正硅酸鎂鈉紅色熒光粉的應(yīng)用，紅色熒光粉應(yīng)用于以紫外、近紫外及藍(lán)光為激發(fā)源的照明、顯示和光致發(fā)光色度調(diào)節(jié)。
[0024]本發(fā)明的有益效果是:(I)本發(fā)明制備的正硅酸鹽基紅色熒光粉可以在250?490納米的紫外至藍(lán)光激發(fā)下，發(fā)出主峰在622納米的紅光，紅色度純正，與近紫外LED芯片和藍(lán)光LED芯片輸出波長(zhǎng)匹配性好，可應(yīng)用在白光LED領(lǐng)域；(2)本發(fā)明制備的正硅酸鹽基紅色熒光粉原料來源豐富，價(jià)格低廉，制備工藝簡(jiǎn)單，易于操作，且對(duì)設(shè)備的要求低，產(chǎn)品的生產(chǎn)成本低；與其它硫化物、鹵化物相比，生產(chǎn)中無廢水廢氣排放，綠色環(huán)保；(3)本發(fā)明制備的正硅酸鹽基紅色熒光粉具有良好的熱穩(wěn)定性，顯色性和粒度，有利于實(shí)現(xiàn)制備高功率的LED。
【附圖說明】
[0025]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0026]圖1是實(shí)施例1制備的熒光粉的X射線粉末衍射圖譜；
[0027]圖2是實(shí)施例1制備的熒光粉在622納米的光監(jiān)測(cè)下得到的近紫外區(qū)域的激發(fā)光譜圖；
[0028]圖3是實(shí)施例1制備的熒光粉在394納米的光激發(fā)下的發(fā)光光譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]現(xiàn)在結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明，以下實(shí)施例旨在說明本發(fā)明而不是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步限定。
[0030]實(shí)施例1
[0031]制備Na2Mg0.99Eu0.0iSiCU
[0032]根據(jù)化學(xué)式Na2Mgth99Eu0.Q1S14中各元素的化學(xué)計(jì)量比，分別稱取Na2CO3: 2.0075克，4MgC03.Mg(OH)2.5Η20:1.8213克，Si02:1.1379克，Eu203:0.0333克。在瑪瑙研缽中研磨并混合均勻后，在空氣氣氛第一次煅燒，溫度是450°C，煅燒時(shí)間5小時(shí)，然后自然冷卻至室溫，取出樣品。把第一次煅燒后的混合料研磨并混合均勻，在空氣氣氛中第二次煅燒，煅燒溫度為950°C，煅燒時(shí)間為6小時(shí)，然后自然冷卻至室溫，即得到目標(biāo)產(chǎn)物。
[0033]圖1是本實(shí)施例制備的熒光粉的X射線粉末衍射圖譜。XRD測(cè)試結(jié)果顯示，所制備的材料主相為Na2MgS14材料。
[0034]圖2是本實(shí)施例制備的熒光粉在622納米監(jiān)測(cè)下得到的激發(fā)光譜圖。從圖中可以看出，該藍(lán)色熒光粉在250?490納米范圍內(nèi)具有強(qiáng)的吸收，可以很好地匹配近紫外光激發(fā)的白光LED芯片。
[0035]圖3是本實(shí)施例制備的熒光粉在394納米激發(fā)下得到的發(fā)光光譜。從圖中可以看出，主峰位于622納米附近。通過CIE計(jì)算，得知它的色坐標(biāo)是X = 0.634，y = 0.366，正好落在紅色區(qū)域，它可以很好適用于近紫外光為激發(fā)光源的白光LED。
[0036]實(shí)施例2
[0037]制備Na2Mg0.85Eu0.15Si04
[0038]根據(jù)化學(xué)式Na2MgQ.85EuQ.15Si04中各元素的化學(xué)計(jì)量比，分別稱取NaOH: 1.4777克，Mg(OH)2:0.3663克，S12:2.2195克，Eu(NO3)3:0.9364克。在瑪瑙研缽中研磨并混合均勻后，在空氣氣氛第一次煅燒，溫度是300°C，煅燒時(shí)間8小時(shí)，然后自然冷卻至室溫，取出樣品。把第一次煅燒后的混合料研磨并混合均勻，在空氣氣氛中第二次煅燒，煅燒溫度為900°C，煅燒時(shí)間為7小時(shí)，然后自然冷卻至室溫，即得到目標(biāo)產(chǎn)物。其主要的結(jié)構(gòu)、激發(fā)光譜和發(fā)光光譜與實(shí)施例1相似。
[0039]實(shí)施例3
[0040]制備Na2Mg0.8Eu0.2Si04
[0041 ] 根據(jù)化學(xué)式Na2Mg0.7Eu0.3Si04中各元素的化學(xué)計(jì)量比，分別稱取NaNO3:1.8179克，Mg(NO3)2:0.7678