一种碱土金属硅酸盐绿/黄绿色荧光粉及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种碱土金属硅酸盐绿/黄绿色荧光粉，其化学通式为(Sr,A1)xSiO（2+x）:yEu2+,zA23+；式中不添加A1或A1为Ba、Mg、Ca中的至少一种，A2为Y、La、Sc、Er中的至少一种，且1.9≤x≤2.1，0.005≤y≤0.2，0.01≤z≤0.2。其制备方法包括：按照通式中各元素的摩尔比称取含有Sr、A1、Si、Eu、A2元素的氧化物或碳酸盐以及适当的助熔剂，混合，研磨；置于还原气氛条件下反应，冷却；经过后处理即得荧光粉。本发明专利技术所提供的荧光粉，可有效的被300nm-470nm波长激发，发射出峰值波长位于510-570nm的绿光或黄绿光，发光强度大，半峰宽窄，粒径大小13-16μm且无团聚，可与蓝光芯片和紫外光芯片匹配应用在白光LED或者LED显示背光领域；其制备方法简单，对设备要求低，满足低碳环保现代化生产要求，适于大规模工业化生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发光材料及其制备方法和用途，具体地说是一种碱土金属硅酸盐绿/黄绿色荧光粉及其制备方法和应用。
技术介绍
发光二极管(LED)具有节能、环保、安全、多彩色、高光效、长寿命、驱动电压低、抗震动等诸多优点，受到全世界广泛关注。其中以GaN蓝光LED和Y3Al5O12:Ce3+(YAG:Ce3+)黄光发射荧光粉作为光转换材料实现白光的技术方案已成为当前实现白光LED的主流。与此同时，基于LED光源的特点，使用LED作为背光光源应用于液晶显示屏上，也越发引人关注。LED背光光源与传统的CCFL(冷阴极管)背光源相比，其不仅体积小、功耗低、发热小，而且寿命更长，光效更高，为超薄显示屏在手机、笔记本电脑、电脑显示器、液晶电视中的应用提供了最大的动力，完全迎合了目前主流电子商品市场消费者的需求。目前，主流的白光LED是利用InGaN蓝光芯片激发YAG:Ce3+荧光粉产生与蓝光互补的黄光，进而混合来实现的。但是，由于YAG:Ce3+荧光粉中，红光光谱能量约占总光谱能量的8～15％，远低于黄绿光的比例。因此，用这种方法制造的产品显色指数偏低，一般在70左右；并且色温偏高，基本在5500K以上，与人眼的最佳视觉要求(3000～5000K)存在一定偏差，因此无法用于家庭照明。为此，研究人员通过向YAG:Ce3+中添加红粉以达到提升显色指数。但是，在实现显色指数高达90以上目标时，仅靠现有的黄粉+红粉的组合是不可能实现的。基于色度学方面的研究分析，这主要是由于在绿光波段的强度相对较弱所致。因此，行业内开发更多性能优异的绿色荧光粉就成为技术人员积极研究的课题之一。如美国专利US2006/0027781和US2006/0028122等率先公开了一批以硅酸盐为基质的改进型绿-黄绿色荧光粉，其中，创新性的引入Al、P、Ge、B等元素对M2SiO4体系阴离子基团中的Si进行取代，用F、Cl、Br、I、P、S，N对O进行取代，尤其是当取代O的是F时，改善了M2SiO4体系的结晶性，提高了光效；但是其公开的激活剂仅有Eu，并没有涉及激活剂双掺杂或者多掺杂，其发光效率较多掺杂偏低。而CN101113330B公开了一种含硅的LED荧光粉及其制造方法和所制成的发光器件，是针对M2SiO4体系，做出了自己的改进，引入双掺杂或者多掺杂和改变基质组成等方式极大地改善了其发光效率，提高了它与紫外、紫光或蓝光LED芯片等的匹配性，但是其助熔剂采用的是腐蚀性较强的氟化物或者助熔效果欠佳的硼酸和氧化物，这对荧光粉半成品颗粒造成较强的腐蚀性，使得最终制备产品的颗粒形貌差，后处理所得成品的收率低，生产成本和效率受到一定限制。为克服这个缺陷，CN101851508B公开了一种铕激活的硅酸盐绿色荧光粉及其制备方法，是在CN101113330B基础上做了相关研究，即针对氟化物助熔剂影响成品颗粒形貌差的问题，在烧结时加入一定的不熔物，控制半成品颗粒粒径，改善颗粒形貌，从而提升M2SiO4体系最终光效，但其最终烧结仍然使用的是氟化物助熔剂，加入不熔物只能控制氟化物颗粒粒径，难以改善氟化物颗粒形貌差，半成品小颗粒太多导致后处理收率差等缺点，与此同时，工艺中不熔物的加入也加剧了半成品后处理的难度，降低了生产效率。可见，其改进并不理想。此外，在LED背光领域，目前白光LED背光源主要采用蓝光芯片+红色荧光粉+黄(绿)色荧光粉的组合，其中红色荧光粉的波长通常是620～630nm，黄(绿)色荧光粉的波长通常是520～545nm。但黄(绿)色荧光粉的选择则有所不同，由于YAG:Ce3+体系的半峰宽较宽，色彩饱和度较低，很难达到NTSC标准值的要求，所以业界首先选择采用窄谱带的Ca3Sc2Si3O12:Ce3+荧光粉，但Ca3Sc2Si3O12:Ce3+绿色荧光粉发光效率低、成本高，而同为窄谱带的β-Sialon:Eu2+绿色荧光粉，合成条件却相当苛刻，成品高昂。因此，更多新的基质稳定、合成条件简单、成本较低、收率较高以及半峰宽窄、晶型好、发光性能好等综合性能优异的白光LED用绿色荧光粉是行业内迫切需求的基材。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种碱土金属硅酸盐绿/黄绿色荧光粉及其制备方法和应用，以解决现有硅酸盐绿色荧光粉颗粒形貌差、半峰宽较宽、发光性能较差以及成本高、收率低等综合应用性能较差的问题。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种碱土金属硅酸盐绿/黄绿色荧光粉，该荧光粉的化学通式为(Sr,A1)xSiO(2+x):yEu2+,zA23+；式中不添加A1或A1为Ba、Mg、Ca中的至少一种，A2为Y、La、Sc、Er中的至少一种，且1.9≤x≤2.1，0.005≤y≤0.2，0.01≤z≤0.2。优选地，化学通式(Sr,A1)xSiO(2+x):yEu2+,zA23+中，1.9≤x≤2.1，0.01≤y≤0.16，0.01≤z≤0.2；以及进一步优选1.95≤x≤2.05，0.02≤y≤0.16，0.02≤z≤0.1；并且在优选条件下，所制备的荧光粉具有半成品杂相少，后处理难度低，收率高等特点。更优选地，化学通式(Sr,A1)xSiO(2+x):yEu2+,zA23+中，1.98≤x≤2.02，0.06≤y≤0.1，0.04≤z≤0.08。在更优选的条件下，所制备的荧光粉具有半成品小颗粒极少，颗粒更均匀，颗粒形貌好等特点。本专利技术还提供了一种碱土金属硅酸盐绿/黄绿色荧光粉的制备方法，包括以下步骤：(a)按照化学通式(Sr,A1)xSiO(2+x):yEu2+,zA23+中各元素的摩尔比称取含有Sr、A1、Si、A2、Eu元素的氧化物或碳酸盐以及摩尔数为所述Si摩尔数1-30％的助熔剂，混合，研磨，得混合物；(b)将混合物在还原气氛条件下升温至1250-1450℃，保温3-12h，冷却至室温，得荧光粉粗品；(c)将所述荧光粉粗品破碎、过筛、水分、烘干，即得碱土金属硅酸盐绿/黄绿色荧光粉。本专利技术步骤(a)所述的助熔剂为二价金属卤化物中的一种或两种以上任意比例的混合物，且二价金属卤化物不包括氟化物，优选地，所述二价金属卤化物中的二价金属为Sr、Ba、Mg或Ca中的任意一种或几种；所述二价金属卤化物为氯化镁、氯化钙、氯化锶或氯化钡中的一种或几种任意比例的混合物。本专利技术步骤(a)所述助熔剂的摩尔数优选为所述Si摩尔数的1-20％，更优选5％。在优选条件下，收率和相对亮度显著增高。本专利技术步骤(a)所述的研磨的方式为滚瓶式球磨，研磨时间为10h。本专利技术步骤(b)所述的温度优选1300-1450℃，在该温度下制备的荧光粉的相对亮度更高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碱土金属硅酸盐绿/黄绿色荧光粉，其特征在于，该荧光粉的化学通式为(Sr,A1)xSiO（2+x）:yEu2+,zA23+；式中不添加A1或A1为Ba、Mg、Ca中的至少一种，A2为Y、La、Sc、Er中的至少一种，且1.9≤x≤2.1，0.005≤y≤0.2，0.01≤z≤0.2。

【技术特征摘要】
1.一种碱土金属硅酸盐绿/黄绿色荧光粉，其特征在于，该荧光粉的化学通式为(Sr,A1)xSiO（2+x）:yEu2+,zA23+；式中不添加A1或A1为Ba、Mg、Ca中的至少一种，A2为Y、La、Sc、Er中的至少一种，且1.9≤x≤2.1，0.005≤y≤0.2，0.01≤z≤0.2。
2.一种碱土金属硅酸盐绿/黄绿色荧光粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（a）按照权利要求1化学通式(Sr,A1)xSiO（2+x）:yEu2+,zA23+中各元素的摩尔比称取含有Sr、A1、Si、A2、Eu元素的氧化物或碳酸盐以及摩尔数为所述Si摩尔数1-30%的助熔剂，混合，研磨，得混合物；
（b）将混合物在还原气氛条件下升温至1250-1450℃，保温3-12h，冷却至室温，得荧光粉粗品；
（c）将所述荧光粉粗品破碎、过筛、球磨、醇洗、烘干，即得碱土金属硅酸盐绿/黄绿色荧光粉。
3.根据权利要求2所述的碱土金属硅酸盐绿/黄绿色荧光粉的制备方法，其特征在于，步骤（a）所述的助熔剂为二价金属卤化物中的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志平，刘少鹏，路亚娟，
申请(专利权)人：河北利福光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13