一种稀土硼酸盐基红色荧光粉制造技术

本发明专利技术公开了一种稀土硼酸盐基红色荧光粉，该荧光粉以CaInBO4为基体，通过掺入0.02～0.08at.％Al3+进入In3+位、掺入0.02～0.08at.％Ba2+进入Ca2+位以及掺入0.07～0.10at.％Eu3+进入In3+位，得到荧光粉(In1-x-z,Alx,Euz)(Ca1-y,Bay)BO4，其中，x＝0.02～0.04,y＝0.05～0.07，z＝0.07～0.1。本发明专利技术的稀土硼酸盐基荧光粉具有发光强度高、暖色调、快衰减、余辉时间短、热稳定性好、易于长期保存，应用范围广等的优异性能。

【技术实现步骤摘要】
一种稀土硼酸盐基红色荧光粉
本专利技术涉及稀土发光材料领域，尤其是涉及可以应用于三基色荧光灯和等离子平板显示(PDP)的一种稀土硼酸盐基红色荧光粉。
技术介绍
当前商用光源大部分需要使用荧光粉作光转换，由稀土三基色荧光粉制备的荧光灯是非常高效节能的新型光源，是世界照明光源的重点发展方向，每年以15％的速度增长，对应的三基色荧光粉需求量很大，基本处于供不应求的状态。因为稀土三基色荧光灯具有高光效、低光衰、长寿命的特点，因此在目前大力倡导节能减排的大环境下得到了广泛认可及快速发展，我国又是全球最大的稀土荧光灯生产基地，因此我国的稀土三基色荧光粉产业还具有广阔的发展前景。硼酸盐因其较宽的带隙易于稀土和过渡族离子掺杂，并且具有物理化学性能稳定，易制备加工等优点，具有很高的应用价值。以硼酸盐为基体，掺入稀土离子作为激发剂即可制得稀土硼酸盐荧光粉，从以往各类体系荧光粉的研究中不难发现，Eu3+是应用较多的红光激活离子。近年来，国内外很多单位致力于稀土硼酸盐红色荧光粉的研究，制备了一系列灯用和显示用红色荧光粉(Y2O3：Eu3+、YBO3：Eu3+)，并显示出了很好的光学性能，但是与目前已经商业化的荧光粉相比，还存在部分缺陷，例如发光效率不高、光衰大、色度不纯等。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种发光强度高、暖色调、快衰减、余辉时间短、热稳定性好、易于长期保存，能用于三基色荧光灯和等离子平板显示中的稀土硼酸盐基荧光粉。一种稀土硼酸盐基红色荧光粉，该荧光粉以CaInBO4为基体，通过掺入0.02～0.08at.％Al3+进入In3+位、掺入0.02～0.08at.％Ba2+进入Ca2+位以及掺入0.07～0.10at.％Eu3+进入In3+位，得到荧光粉(In1-x-z,Alx,Euz)(Ca1-y,Bay)BO4，其中，x＝0.02～0.04,y＝0.05～0.07，z＝0.07～0.1；所述CaInBO4基体属于Pnma(No.62)空间群，晶胞参数为Z＝4；该荧光粉的制备方法为：按照(In1-x-z,Alx,Euz)：(Ca1-y,Bay)：B的摩尔比为30(±1)：33(±1)：37(±1)称取CaCO3、BaCO3、In2O3、Eu2O3、Al2O3和H3BO3，研磨，在570～620℃下进行预烧结，冷却，研磨，然后进行两步烧结得到，两步烧结的过程为：第一阶段烧结温度为950～1080℃，烧结后冷却至室温，研磨，然后在相对第一阶段温度升高20～35℃的条件下进行第二阶段烧结，冷却，研磨，得到产物。预烧结步骤的升温速率优选为4～6℃/分钟；第一阶段烧结步骤的升温速率优选为3～5℃/分钟；第二阶段烧结步骤的升温速率优选为3～5℃/分钟；第一阶段烧结步骤的保温时间优选为12～16小时；第二阶段烧结步骤的保温时间优选为12～16小时。通过上述条件的优选，能够进一步得到性能更佳的发光强度高、暖色调、快衰减、余辉时间短、热稳定性好、易于长期保存、应用范围广的本专利技术的稀土硼酸盐红色荧光粉。在具体的研究过程中，我们根据大量实验探索，总结得到根据(In1-x-z,Alx,Euz)：(Ca1-y,Bay)：B的摩尔比为30(±1)：33(±1)：37(±1)称取原料CaCO3、BaCO3、In2O3、Eu2O3、Al2O3和H3BO3，且按照本专利技术的两步烧结步骤等以及参数严格控制时，能够得到本专利技术的x＝0.02～0.04,y＝0.05～0.07，z＝0.07～0.1的(In1-x-z,Alx,Euz)(Ca1-y,Bay)BO4的产物。本专利技术的有益效果本专利技术针对现有的稀土硼酸盐红色荧光粉所存在的例如发光效率不高、光衰大、色度不纯等缺陷，提供了一种新型的发光强度高、暖色调、余辉时间短、热稳定性好、易于长期保存的稀土硼酸盐基荧光粉。本专利技术使用CaInBO4为基体，在大量的实验摸索中，通过掺入0.02～0.08at.％Al3+进入In3+位、掺入0.02～0.08at.％Ba2+进入Ca2+位以及掺入0.07～0.10at.％Eu3+进入In3+位，并通过严格控制反应步骤、各个步骤的反应参数等的结合，意外地得到了与CaInBO4衍射峰的位置一致，且没有杂峰出现，产品为单相的发光强度高、暖色调、余辉时间短、热稳定性好、易于长期保存的稀土硼酸盐基荧光粉。本专利技术制备得到的稀土硼酸盐基荧光粉最佳激发波长位于254nm，最强发射波长位于613nm，很好的满足了节能灯用红色荧光粉的条件；对该类荧光粉进行衰减曲线测试以及TG-DTA分析发现其荧光寿命在1.8ms左右，同时在1100℃以下稳定性很好。本专利技术的荧光粉不仅适合用于三基色荧光灯中，且能够很好的满足PDP用余辉短的要求，可以广泛适用于等离子平板显示中。本专利技术的专利技术人经过大量的实验探索后，最终得到了本专利技术的单相稀土硼酸盐基荧光粉产物，其在保持CaInBO4基体的单相结构的前提下能够获得的优异性能对于本领域技术人员来说是难以预料的。附图说明图1为实施例1，实施例10，实施例11三个样品XRD图谱比较；从图中可以看出，实施例1所制得的荧光粉与CaInBO4结构一致，由图1可知，实施例1所制得的产品的衍射峰与CaInBO4衍射峰的位置一致，且没有杂峰出现，可知实施例1所制得的产品为单相，而实施例10和实施例11得到的产品为多相，从图中可以明显看出其包含少量In2O3。图2为实施例1～7制得的荧光粉的激发光谱图；通过固定发射波长为613nm，测量实施例1～7制得的荧光粉的激发光谱，从图中可以看出，在200～500nm的范围内位于254nm、361nm、381nm、393nm、408nm和461nm处出现了激发峰，其中位于254nm处的激发峰强度明显强于其它激发峰。图3为实施例1～7制得的荧光粉的发射光谱图；通过固定激发波长为254nm，测量实施例1～7制得的荧光粉的发射光谱，从图中可以看出，在550～750nm的范围内位于596nm、613nm、654nm和708nm处出现发射峰，位于613nm处的发射峰强度最高，对应荧光粉发出明亮的红光。其中，三基色荧光灯对荧光粉的要求为：最佳激发波长在254nm左右。根据图2和图3可知，实施例1～7制得的荧光粉可以应用于三基色荧光灯的红色成分。图4为实施例1，实施例8，实施例9制得的荧光粉的激发光谱对比图；通过固定发射波长613nm，测量实施例1，实施例8，实施例9制得的荧光粉的激发光谱图，从图中可以看出，激发峰的位置没有变化，但实施例8，实施例9制得的荧光粉的激发峰强度与实施例1相比有较大幅度的降低。图5为实施例1，实施例8，实施例9制得的荧光粉的发射光谱对比图；通过固定激发波长为254nm，测量实施例1，实施例8，实施例9制得的荧光粉的发射光谱图，从图中可以看出，发射峰的位置没有变化，但实施例8，实施例9制得的荧光粉的发射峰强度与实施例1相比有较大幅度的降低。图6为实施例1制得的荧光粉的色度坐标图；采用CIE色度图对该荧光粉进行色度坐标分析，确定其色度坐标为(0.6502,0.3495)，在色度坐标图上显示其发出暖红光。图7为实施例1制得的荧光粉的荧光寿命曲线；通过对该荧光粉进行荧光寿命测试，图中圆圈表示实验值，实线为oringin拟合数据，拟合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稀土硼酸盐基红色荧光粉，其特征在于，该荧光粉以CaInBO4为基体，通过掺入0.02～0.08at.％Al3+进入In3+位、掺入0.02～0.08at.％Ba2+进入Ca2+位以及掺入0.07～0.10at.％Eu3+进入In3+位，得到荧光粉(In1‑x‑z,Alx,Euz)(Ca1‑y,Bay)BO4，其中，x＝0.02～0.04,y＝0.05～0.07，z＝0.07～0.1；所述CaInBO4基体属于Pnma(No.62)空间群，晶胞参数为Z＝4；该荧光粉的制备方法为：按照(In1‑x‑z,Alx,Euz)：(Ca1‑y,Bay)：B的摩尔比为30(±1)：33(±1)：37(±1)称取CaCO3、BaCO3、In2O3、Eu2O3、Al2O3和H3BO3，研磨，在570～620℃下进行预烧结，冷却，研磨，然后进行两步烧结得到，第一阶段烧结温度为950～1080℃，烧结后冷却至室温，研磨，然后在相对第一阶段温度升高20～35℃的条件下进行第二阶段烧结，冷却，研磨，得到产物。

【技术特征摘要】
1.一种稀土硼酸盐基红色荧光粉，其特征在于，该荧光粉以CaInBO4为基体，通过掺入0.02～0.08at.％Al3+进入In3+位、掺入0.02～0.08at.％Ba2+进入Ca2+位以及掺入0.07～0.10at.％Eu3+进入In3+位，得到荧光粉(In1-x-z,Alx,Euz)(Ca1-y,Bay)BO4，其中，x＝0.02～0.04,y＝0.05～0.07，z＝0.07～0.1；所述CaInBO4基体属于Pnma(No.62)空间群，晶胞参数为Z＝4；该荧光粉的制备方法为：按照(In1-x-z,Alx,Euz)：(Ca1-y,Bay)：B的摩尔比为(30±1)：(33±1)：(37±1)称取CaCO3、BaCO3、In2O3、Eu2O3、Al2O3和H3BO3，研磨，在570～620℃下进行预烧结，冷却，研磨，然后进行两步烧...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡格梅，刘红星，刘华山，金展鹏，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43