一种具有红光发射的Lu2MgCa2Si3O12:Ce3+荧光膜的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种具有红光发射的Lu2MgCa2Si3O12：Ce3+荧光膜的制备方法，制备包括：(1)以硝酸铈，硝酸镥，硝酸镁，硝酸钙，正硅酸四乙酯为原料，加入到混合溶剂中，混合均匀的溶液中再加入聚乙烯吡咯烷酮，搅拌得到透明纺丝液。(2)通过静电纺丝得到原始纤维膜。纤维膜在空气气氛下进行煅烧，温度为500～600℃，得到前驱体Lu-Mg-Ca-Si-O-Ce纤维膜。(3)在还原性气氛中煅烧，温度为1250～1400℃，保温1～3h，得到产品。本发明专利技术为纯无机荧光膜，红光发射为宽峰发射，能够适用于大功率白光LED远程封装的配色中。

【技术实现步骤摘要】
一种具有红光发射的Lu2MgCa2Si3O12:Ce3+荧光膜的制备方法
本专利技术属于大功率白光LED用荧光材料领域，特别涉及一种具有红光发射的Lu2MgCa2Si3O12：Ce3+荧光膜的制备方法。
技术介绍
作为新一代照明光源，白光LED正在向高效率和大功率方向发展。远程封装成为解决大功率白光LED光衰和色漂移的另一条可行途径。LED远程荧光粉器件是将荧光粉附着在基板(通常是硅橡胶)上，与蓝光LED光源分开，从而降低芯片产生的热量对荧光粉发光性能的影响。目前商业化的远程荧光粉组件是将荧光粉与硅橡胶(或树脂)混合成膜，并附着在透明基板上，然后封装在LED芯片反射杯的上部。但随着研发的LED功率不断提升，照明寿命不断延长，荧光粉与硅橡胶混合成膜方式的缺点也逐渐显现，硅橡胶的老化问题；荧光粉体在硅胶中的分散问题等等。通过静电纺丝技术制备的荧光纤维膜具有可控的制备过程，尺寸均匀，分散性良好，发光性能也要强于单纯的荧光粉颗粒薄膜(GUYun-Xingetal.JournalofMaterialsChemistry，2011，21(44)：17790-17797)。但单一的荧光材料无法满足高显色指数照明光源的需求，我们需要有不同波段发射的荧光膜相互配合。其中红色波段的荧光材料尤为重要。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种具有红光发射的Lu2MgCa2Si3O12：Ce3+荧光膜的制备方法，该方法通过静电纺丝技术实现了红色荧光膜的快速制备，操作简单，丰富了白光LED在远程封装中的配色方案。本专利技术的一种具有红光发射的Lu2MgCa2Si3O12：Ce3+荧光膜的制备方法，包括(1)前驱体纺丝液的制备：以硝酸镥、硝酸镁、硝酸钙、硝酸铈、正硅酸四乙酯为原料，加入到混合溶剂中，混合均匀的溶液中再加入聚乙烯吡咯烷酮，搅拌得到透明纺丝液；(2)静电纺丝制备原生纤维膜：室温下，采用上述纺丝液进行静电纺丝；(3)前驱体纤维膜的制备：纤维膜置于在空气气氛下进行煅烧，升温至500～600℃，保温2～4h，得到前驱体Lu-Mg-Ca-Si-O-Ce纤维膜；(4)氨气或氮氢混合气的气氛中煅烧：降至室温后，将经步骤(3)煅烧后得到的前驱体Lu-Mg-Ca-Si-O-Ce纤维膜在持续通入氨气或氮氢混合气的气氛中，升温至1250～1400℃，保温1～3h，得到具有红光发射的Lu2MgCa2Si3O12：Ce3+荧光膜。所述步骤(1)中硝酸铈与硝酸镥按摩尔比x：(2-x)混合，x＝0.01～0.08。所述步骤(1)中Lu、Mg、Ca、Si按化学计量比以摩尔比2∶1∶2∶3的比例混合，误差控制在5％以内。所述步骤(1)中混合溶剂为体积比1～2∶18的超纯水和无水乙醇照。所述步骤(1)中原料溶解在混合溶剂中使NO3-浓度达到0.2mol/L～0.8mol/L。所述步骤(2)中纺丝工艺参数为电压6-12kV，纺丝速率0.2-1.5mL/h，接收距离10-18cm，湿度控制在20％以下。所述步骤(4)中氨气或氮氢混合气的流速为50～200mL/min，氮气和氢气的体积比为95∶5。所述步骤(3)中升温速率0.5～1℃/min，所述步骤(4)中升温速率2～3℃/min。有益效果本专利技术首次通过静电纺丝技术制备了具有红光发射的Lu2MgCa2Si3O12：Ce3+荧光膜，丰富了白光LED在远程封装中的配色方案。附图说明图1.氮氢混合气气氛下1300℃保温1h后所得到的具有红光发射的Lu2MgCa2Si3O12：Ce3+荧光膜的激发发射光谱。图2.500℃热处理4h后所得到的得到前驱体Lu-Mg-Ca-Si-O-Ce纤维膜SEM照片；图3.氮氢混合气气氛下1400℃保温1h后所得到的具有红光发射的Lu2MgCa2Si3O12：Ce3+荧光膜SEM照片；具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。此外应理解，在阅读了本专利技术讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本专利技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1取1mL超纯水和18mL无水乙醇混合；将1.43g硝酸镥，0.87g硝酸镁，0.397g硝酸钙，0.015g硝酸铈溶解在混合溶剂中，再加入1mLTEOS。持续搅拌30min后，在高速搅拌下缓慢加入0.9gPVP(分子量1300000)和2.4gPVP(分子量50000)，继续搅拌6h，溶液澄清透明。将得到的前驱体溶液进行静电纺丝：在室温下，控制湿度为20％，将纺丝电压设置为6kv，推进泵的推进速度为0.2mL/h，接收距离为10cm。在空气气氛中煅烧上述得到的初生纤维，升温速率为0.5℃/min，煅烧温度500℃为，保温4h后自然降温得到具有中空结构的Lu-Mg-Ca-Si-O-Ce纤维膜。将煅烧后的纤维膜转移至管式气氛炉，通入氮氢混合气(95∶5)，气流量为200mL/min，管式气氛炉的升温速率为3℃/min，升温至1250℃，并保温3h，在流动氮氢混合气下，冷却至室温，得到具有红光发射的Lu2MgCa2Si3O12：Ce3荧光纤维膜。实施例2取1.5mL超纯水和18mL无水乙醇混合；将2.734g硝酸镥，1.572g硝酸镁，0.767g硝酸钙，0.033g硝酸铈溶解在混合溶剂中，再加入1.9mLTEOS。。持续搅拌30min后，在高速搅拌下缓慢加入1gPVP(分子量1300000)和2gPVP(分子量50000)，继续搅拌6h，溶液澄清透明。将得到的前驱体溶液进行静电纺丝：在室温下，控制湿度为20％，将纺丝电压设置为8kv，推进泵的推进速度为0.8mL/h，接收距离为14cm。在空气气氛中煅烧上述得到的初生纤维，升温速率为0.8℃/min，煅烧温度550℃为，保温4h后自然降温得到具有中空结构的Lu-Mg-Ca-Si-O-Ce纤维膜。将煅烧后的纤维膜转移至管式气氛炉，通入氮氢混合气(95∶5)，气流量为100mL/min，管式气氛炉的升温速率为3℃/min，升温至1300℃，并保温2h，在流动氮氢混合气下，冷却至室温，得到具有红光发射的Lu2MgCa2Si3O12：Ce3荧光纤维膜。实施例3取2mL超纯水和18mL无水乙醇混合；将3.067g硝酸镥，2.142g硝酸镁，1.034g硝酸钙，0.043g硝酸铈溶解在混合溶剂中，再加入2.6mLTEOS。持续搅拌30min后，在高速搅拌下缓慢加入1.3gPVP(分子量1300000)和1.7gPVP(分子量50000)，继续搅拌6h，溶液澄清透明。将得到的前驱体溶液进行静电纺丝：在室温下，控制湿度为20％，将纺丝电压设置为12kv，推进泵的推进速度为1.5mL/h，接收距离为18cm。在空气气氛中煅烧上述得到的初生纤维，升温速率为1℃/min，煅烧温度600℃为，保温2h后自然降温得到具有中空结构的Lu-Mg-Ca-Si-O-Ce纤维膜。将煅烧后的纤维膜转移至管式气氛炉，通入氮氢混合气(95∶5)，气流量为50mL/min，管式气氛炉的升温速率为3℃/min，升温至1400℃，并保温1h，在流动氮氢混合气下，冷却至室温，得到具有红光发射的Lu2MgCa2Si3O12：Ce3荧光纤维膜。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有红光发射的Lu2MgCa2Si3O12：Ce3+荧光膜的制备方法，包括：(1)以硝酸镥、硝酸镁、硝酸钙、硝酸铈、正硅酸四乙酯为原料，加入到混合溶剂中，混合均匀的溶液中再加入聚乙烯吡咯烷酮，搅拌得到透明纺丝液；(2)室温下，采用上述纺丝液进行静电纺丝；(3)纤维膜置于在空气气氛下进行煅烧，升温至500～600℃，保温2～4h，得到前驱体Lu‑Mg‑Ca‑Si‑O‑Ce纤维膜；(4)降至室温后，将经步骤(3)煅烧后得到的前驱体Lu‑Mg‑Ca‑Si‑O‑Ce纤维膜在持续通入氨气或氮氢混合气的气氛中，升温至1250～1400℃，保温1～3h，得到具有红光发射的Lu2MgCa2Si3O12：Ce3+荧光膜。

【技术特征摘要】
1.一种具有红光发射的Lu2MgCa2Si3O12:Ce3+荧光膜的制备方法，包括：(1)以硝酸镥、硝酸镁、硝酸钙、硝酸铈、正硅酸四乙酯为原料，加入到混合溶剂中，混合均匀的溶液中再加入聚乙烯吡咯烷酮，搅拌得到透明纺丝液；其中，混合溶剂为体积比1～2:18的超纯水和无水乙醇；原料溶解在混合溶剂中使NO3-浓度达到0.2mol/L～0.8mol/L；(2)室温下，采用上述纺丝液进行静电纺丝；纺丝工艺参数为电压6-12kV，纺丝速率0.2-1.5mL/h，接收距离10-18cm，湿度控制在20％以下；(3)纤维膜置于在空气气氛下进行煅烧，升温至500～600℃，保温2～4h，得到前驱体Lu-Mg-Ca-Si-O-Ce纤维膜；(4)降至室温后，将经步骤(3)煅烧后得到的前驱体Lu-Mg-Ca-Si-O-Ce纤维膜在持续通入氨气或氮氢混合气的气氛中，升温至1250～1400℃，保温1～3h，得到具有红光发射的Lu2MgCa2Si3...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏志，崔博，李耀刚，张青红，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海;31