一種適于近紫外激發的光譜可調控的熒光粉及其制備方法與流程

本發明涉及一種適于近紫外激發的光譜可調控的熒光粉及其制備方法，屬于發光技術領域。

背景技術：

白光發光二極管是一種新型全固態照明光源，相對于傳統照明光源具有高效、節能、環保、綠色照明、長壽命等優點，被稱為21世紀的綠色光源。

通常采用藍光led芯片和yag：ce³⁺黃色熒光粉組合產生白光的配色方案。這樣的組合制作簡單，在所有白光led的組合方式中成本最低而效率最高，制備工藝成熟，產品穩定。但是獲得的白光led光譜缺少紅色光譜部分，使得光源具有顯色指數偏低、色溫偏高，很難滿足醫學、建筑和家庭照明等特殊使用環境的要求。利用近紫外光led芯片激發藍、綠、紅三基色熒光粉，產生的多色光復合也可以得到白光。與藍光led基pc-w-led相比，這種方式獲得的白光具有較高的顯色指數和較低色溫。但是，在近紫外led芯片激發下熒光粉的能量轉換效率較低，限制了其在白光led中的應用。

在積極開發新型熒光粉的同時，如何在現有熒光粉中實現對光譜的調控，提高與白光led的匹配性和滿足不同場合的需求逐漸引起了人們的關注。eu²⁺離子的發光屬于4f⁶5d¹→4f¹躍遷發光,5d¹能態能量比較低,處于離子的最外層,電子裸露。因此，5d¹軌道的能級劈裂程度受晶體場影響很大。而不同基質的晶體場環境可以影響eu²⁺離子的發光顏色和強度。我們可以通過其他元素進行取代來改變熒光粉基質的結構，使得晶體場環境發生變化，來改善熒光粉的發光性能。

技術實現要素：

針對以上問題，本發明提供一種適于近紫外光激發的光譜可調控的磷酸鹽熒光粉。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種適于近紫外光激發的光譜可調控的磷酸鹽熒光粉，其化學式為：(sr9-xeux)(y1-ymg1.5y)(po4)7，其中x，y為摩爾分數，x的取值范圍：0.005≤x≤0.30，y的取值范圍：0≤y≤0.80。

一種適于近紫外光激發的光譜可調控的磷酸鹽熒光粉的制備方法，其包括如下步驟：

(1)按化學式(sr9-xeux)(y1-ymg1.5y)(po4)7的化學計量比，其中x，y為摩爾分數，x的取值范圍：0.005≤x≤0.30，y取值范圍：0≤y≤0.80，分別稱取含有sr²⁺的化合物、含有y³⁺的化合物、含有mg²⁺的化合物、含有eu²⁺的化合物以及含有p⁵⁺的化合物，在瑪瑙研缽中充分研磨并混合均勻，得到混合物。

(2)將步驟(1)得到的混合物置入剛玉坩鍋中，在還原氣氛下放入高溫爐中焙燒，焙燒溫度為1200～1400℃，焙燒時間為3～5小時。

(3)將步驟(2)得到的燒結體自然冷卻后取出，研磨粉碎后即得。

所述含有sr²⁺和mg²⁺的化合物為含有相應離子的氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、鹵化物中的一種或其任意組合，所述含有y³⁺和eu²⁺的化合物均為含有相應離子的氧化物、硝酸鹽、鹵化物中的一種或其任意組合，所述含有p⁵⁺的化合物為含有相應離子的氧化物和磷酸鹽中的一種或二者組合。

所述的高溫爐為馬弗爐或管式爐。

所述的還原氣氛為co氣氛或氮氫混合氣氛。

本發明提供的適于近紫外光激發的光譜可調控的磷酸鹽熒光粉，通過mg²⁺取代y³⁺離子格位,改變其晶體場環境,制備出發光光譜從綠色到黃色顏色可調熒光粉,其色度坐標從(0.2527,0.5111)變化到(0.4104,0.5083)。

當mg²⁺取代y³⁺離子時的(sr8.95eu0.05)(y1-xmg1.5x)(po4)7熒光粉，所得到的熒光粉隨著mg²⁺離子濃度增加，位于330nm和370nm處的激發峰強度明顯增加，使熒光粉能夠更好地與近紫外led芯片匹配。

在400nm激發光激發下，所得熒光粉的發射光譜位于430～750nm范圍內,隨著mg²⁺摻雜濃度的增加，來自于eu²⁺的發光峰逐漸從515nm調節到569nm，并且紅光成分顯著增加。

該熒光粉在200～480nm激發波長范圍內有很強的吸收,發光波長位于425～750nm范圍內，熒光光譜可調控。本發明的熒光粉以磷酸鹽為基質，原料成本低廉、無污染，制備方法簡單，易于操作，適合工業化生產。

附圖說明

下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。

圖1為本發明實施例1～5中熒光粉的激發光譜圖。

圖2為本發明實施例1～5中熒光粉的發射光譜圖。

具體實施方式

現在結合附圖對本發明作進一步詳細的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發明的基本結構，因此其僅顯示與本發明有關的構成。

一種適于近紫外光激發的光譜可調控的磷酸鹽熒光粉，其化學式為：(sr9-xeux)(y1-ymg1.5y)(po4)7，其中x，y為摩爾分數，x的取值范圍：0.005≤x≤0.30，y的取值范圍：0≤y≤0.80。

一種適于近紫外光激發的光譜可調控的磷酸鹽熒光粉的制備方法，其包括如下步驟：

(1)按化學式(sr9-xeux)(y1-ymg1.5y)(po4)7的化學計量比，其中x，y為摩爾分數，x的取值范圍：0.005≤x≤0.30，y取值范圍：0≤y≤0.80，分別稱取含有sr²⁺的化合物、含有y³⁺的化合物、含有mg²⁺的化合物、含有eu²⁺的化合物以及含有p⁵⁺的化合物，在瑪瑙研缽中充分研磨并混合均勻，得到混合物。

(2)將步驟(1)得到的混合物置入剛玉坩鍋中，在還原氣氛下放入高溫爐中焙燒，焙燒溫度為1200～1400℃，焙燒時間為3～5小時。

(3)將步驟(2)得到的燒結體自然冷卻后取出，研磨粉碎后即得。

所述含有sr²⁺和mg²⁺的化合物為含有相應離子的氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、鹵化物中的一種或其任意組合，所述含有y³⁺和eu²⁺的化合物均為含有相應離子的氧化物、硝酸鹽、鹵化物中的一種或其任意組合，所述含有p⁵⁺的化合物為含有相應離子的氧化物和磷酸鹽中的一種或二者組合。

所述的高溫爐為馬弗爐或管式爐。

所述的還原氣氛為co氣氛或氮氫混合氣氛。

實施例1

(sr8.95eu0.05)y(po4)7熒光粉的制備。

按化學計量比稱取srco3:0.9249克，y2o3:0.0779克，nh4h2po4:0.5636克，eu2o3:0.0062克，在瑪瑙研缽中混合研磨均勻后，放入剛玉坩堝中，置于高溫爐內，在氫氣還原氣氛下于1300℃溫度下燒結4小時，自然冷卻后研磨，即得到(sr8.95eu0.05)y(po4)7熒光粉。

實施例2

(sr8.95eu0.05)(y0.8mg0.3)(po4)7熒光粉的制備。

按化學計量比稱取srco3:0.9249克，y2o3:0.0632克，nh4h2po4:0.5636克，eu2o3:0.0062克，mgo:0.0085克，在瑪瑙研缽中混合研磨均勻后，放入剛玉坩堝中，置于高溫爐內，在氫氣還原氣氛下于1300℃溫度下燒結4小時，自然冷卻后研磨，即得到(sr8.95eu0.05)(y0.8mg0.3)(po4)7熒光粉。

實施例3

(sr8.95eu0.05)(y0.6mg0.6)(po4)7熒光粉的制備。

按化學計量比稱取srco3:0.9249克，y2o3:0.0474克，nh4h2po4:0.5636克，eu2o3:0.0062克，mgo:0.0169克，在瑪瑙研缽中混合研磨均勻后，放入剛玉坩堝中，置于高溫爐內，在氫氣還原氣氛下于1300℃溫度下燒結4小時，自然冷卻后研磨，即得到(sr8.95eu0.05)(y0.6mg0.6)(po4)7熒光粉。

實施例4

(sr8.95eu0.05)(y0.4mg0.9)(po4)7熒光粉的制備。

按化學計量比稱取srco3:0.9249克，y2o3:0.0316克，nh4h2po4:0.5636克，eu2o3:0.0062克，mgo:0.0254克，在瑪瑙研缽中混合研磨均勻后，放入剛玉坩堝中，置于高溫爐內，在氫氣還原氣氛下于1300℃溫度下燒結4小時，自然冷卻后研磨，即得到(sr8.95eu0.05)(y0.4mg0.9)(po4)7熒光粉。

實施例5

(sr8.95eu0.05)(y0.2mg1.2)(po4)7熒光粉的制備。

按化學計量比稱取srco3:0.9249克，y2o3:0.0158克，nh4h2po4:0.5636克，eu2o3:0.0062克，mgo:0.0339克，在瑪瑙研缽中混合研磨均勻后，放入剛玉坩堝中，置于高溫爐內，在氫氣還原氣氛下于1300℃溫度下燒結4小時，自然冷卻后研磨，即得到(sr8.95eu0.05)(y0.2mg1.2)(po4)7熒光粉。

實施例1-5中給出了mg²⁺取代y³⁺離子時的(sr8.95eu0.05)(y1-xmg1.5x)(po4)7熒光粉，所得到的熒光粉在監測515nm時測得的激發光譜如圖1所示，可以看出，隨著mg²⁺離子濃度增加，位于330nm和370nm處的激發峰強度明顯增加，使熒光粉能夠更好地與近紫外led芯片匹配。

同時，在400nm激發光激發下，所得熒光粉的發射光譜如圖2所示，發射光譜位于430～750nm范圍內,隨著mg²⁺摻雜濃度的增加，來自于eu²⁺的發光峰逐漸從515nm調節到569nm，并且紅光成分顯著增加。

實施例6

(sr8.995eu0.005)(y0.2mg1.2)(po4)7熒光粉的制備。

按化學計量比稱取srco3:0.9295克，y2o3:0.0158克，nh4h2po4:0.5636克，eu2o3:0.0006克，mgo:0.0339克，在瑪瑙研缽中混合研磨均勻后，放入剛玉坩堝中，置于高溫爐內，在氫氣還原氣氛下于1300℃溫度下燒結4小時，自然冷卻后研磨，即得到(sr8.95eu0.05)(y0.2mg1.2)(po4)7熒光粉。

實施例7

(sr8.9eu0.10)(y0.2mg1.2)(po4)7熒光粉的制備。

按化學計量比稱取srco3:0.9197克，y2o3:0.0158克，nh4h2po4:0.5636克，eu2o3:0.0123克，mgo:0.0339克，在瑪瑙研缽中混合研磨均勻后，放入剛玉坩堝中，置于高溫爐內，在氫氣還原氣氛下于1300℃溫度下燒結4小時，自然冷卻后研磨，即得到(sr8.95eu0.05)(y0.2mg1.2)(po4)7熒光粉。

實施例8

(sr8.8eu0.20)(y0.2mg1.2)(po4)7熒光粉的制備。

按化學計量比稱取srco3:0.9094克，y2o3:0.0158克，nh4h2po4:0.5636克，eu2o3:0.0246克，mgo:0.0339克，在瑪瑙研缽中混合研磨均勻后，放入剛玉坩堝中，置于高溫爐內，在氫氣還原氣氛下于1300℃溫度下燒結4小時，自然冷卻后研磨，即得到(sr8.95eu0.05)(y0.2mg1.2)(po4)7熒光粉。

實施例9

(sr8.95eu0.05)(y0.2mg1.2)(po4)7熒光粉的制備。

按化學計量比稱取srco3:0.9249克，y2o3:0.0158克，nh4h2po4:0.5636克，eu2o3:0.0062克，mgo:0.0339克，在瑪瑙研缽中混合研磨均勻后，放入剛玉坩堝中，置于高溫爐內，在氫氣還原氣氛下于1200℃溫度下燒結4小時，自然冷卻后研磨，即得到(sr8.95eu0.05)(y0.2mg1.2)(po4)7熒光粉。

實施例10

(sr8.95eu0.05)(y0.2mg1.2)(po4)7熒光粉的制備。

按化學計量比稱取srco3:0.9249克，y2o3:0.0158克，nh4h2po4:0.5636克，eu2o3:0.0062克，mgo:0.0339克，在瑪瑙研缽中混合研磨均勻后，放入剛玉坩堝中，置于高溫爐內，在氫氣還原氣氛下于1400℃溫度下燒結4小時，自然冷卻后研磨，即得到(sr8.95eu0.05)(y0.2mg1.2)(po4)7熒光粉。

實施例11

(sr8.95eu0.05)(y0.2mg1.2)(po4)7熒光粉的制備。

按化學計量比稱取srco3:0.9249克，y2o3:0.0158克，nh4h2po4:0.5636克，eu2o3:0.0062克，mgo:0.0339克，在瑪瑙研缽中混合研磨均勻后，放入剛玉坩堝中，置于高溫爐內，在氫氣還原氣氛下于1300℃溫度下燒結3小時，自然冷卻后研磨，即得到(sr8.95eu0.05)(y0.2mg1.2)(po4)7熒光粉。

實施例12

(sr8.95eu0.05)(y0.2mg1.2)(po4)7熒光粉的制備。

按化學計量比稱取srco3:0.9249克，y2o3:0.0158克，nh4h2po4:0.5636克，eu2o3:0.0062克，mgo:0.0339克，在瑪瑙研缽中混合研磨均勻后，放入剛玉坩堝中，置于高溫爐內，在氫氣還原氣氛下于1300℃溫度下燒結5小時，自然冷卻后研磨，即得到(sr8.95eu0.05)(y0.2mg1.2)(po4)7熒光粉。

最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。