一种掺杂镨离子的硼酸钾锶荧光粉及高温固相制备方法技术

本发明专利技术公开了一种掺杂镨离子的硼酸钾锶荧光粉高温固相制备方法，首先按照化学计量比称量原料；然后研磨原料并充分混合研磨后得到研磨料并进行干燥；将干燥后的物料放入高温箱式电阻炉中进行预锻烧，待温度降为室温取出预煅烧料进行研磨得到再次研磨料和干燥；将再次干燥后的物料放入高温箱式电阻炉中进行高温煅烧；最后待温度降为室温，取出高温煅烧料再次研磨得到所需的荧光粉。本发明专利技术采用的制备方法可确定样品合成成功。样品中Pr3+取代的位置有Sr2+和K+，取代Sr2+样品的最强发光强度为掺杂量1.5mol％，取代K+样品的最强发光强度为掺杂量1mol％。掺杂电荷补偿剂(KSr4(BO3)3:Pr3+,R+；R＝Li、Na、K)的实验样品，其发光强度都比单掺的要高，其中掺Li+的效果最好。所有样品发光为红色。

Potassium strontium borate phosphor doped with praseodymium ion and high temperature solid phase preparation method

The present invention discloses potassium strontium borate phosphor by high temperature solid phase method for preparation of praseodymium doped ions, according to stoichiometric weighing raw materials; then the grinding of raw materials and fully mixing and grinding after abrasive and drying; the dried material in high temperature box resistance furnace in pre calcination temperature to be reduced to room temperature. Remove the pre calcined powder grinding abrasive and drying again; again after drying of the material into high temperature box resistance furnace for high temperature calcination; finally, when the temperature dropped to room temperature, high temperature calcined powder grinding out again to get needed phosphor powder. The preparation method of the invention can be used to determine the success of sample synthesis. The positions of Pr3+ in the samples were Sr2+ and K+, and the strongest luminescence intensity of the substituted Sr2+ samples was the doping amount of 1.5mol%, and the strongest luminescence intensity of the substituted K+ samples was 1mol%. Doping charge compensation agent (KSr4 (BO3) 3:Pr3+, R+; R = Li, Na, K) of the experimental samples, the luminous intensity is higher than the single doped, the best effect of Li+ doped. All samples glow red.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及荧光粉制备领域，特别是一种高温固相法制备掺杂镨离子的硼酸钾锶荧光粉制备方法。
技术介绍
稀土掺杂的发光材料有着广泛的应用，从而引起了许多研究人员的重视。其中，红色荧光粉在LED的应用上起着十分重要作用,它可以弥补蓝光芯片与黄色荧光粉封装后形成的白光因缺少红色光成分而导致的颜色偏冷的问题。已有的大量研究表明，化学性质稳定的硼酸盐体系是一种性能优异的发光基质材料。其中KSr4(BO3)3具有很好的斜方晶格点阵结构，钾原子处在八个氧原子配位的晶格中，由于其在发光材料等领域的广泛应用受到越来越多的关注。目前，通过化学掺杂改性的方法来实现和提高荧光粉的发光性能已经成为一种新趋势。稀土硼酸盐材料在红外光谱区域的跃迁发射可以用于激光通信，而在可见光区的跃迁发射被广泛应用于LED和光致发光装置。这些荧光材料的发光中心能够在能带结构中的禁带区域形成很多的氧空穴，这些空穴和自由电子不断复合，从而导致硼酸盐基荧光粉发光。而具有斜方晶系的KSr4(BO3)3：Pr3+荧光粉体的发光特性就被认为是三价Pr3+替代部分一价K+或二价Sr2+时在晶格点阵中产生了多余氧空穴，这些空穴可与电子复合从而产生辐射跃迁。另外，在掺杂替代中，杂质离子替代基质离子以后，由于离子的电负性和半径等的差异引起的缺陷效应也会对发光有明显影响。目前未见有掺杂镨离子的硼酸钾锶荧光粉，特别是蓝光激发掺杂镨离子的硼酸钾锶红色荧光粉及其制备工艺的相关报道，因此，需要一种掺杂镨离子的硼酸钾锶荧光粉及其高温固相制备方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种掺杂镨离子的硼酸钾锶荧光粉及其高温固相制备方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：本专利技术提供的KSr4(BO3)3:Pr3+荧光粉高温固相制备方法，包括以下步骤：S1：按照化学计量比称量Pr2O3，K2CO3，SrCO3，HBO3，Li2CO3和Na2CO3原料；S2：研磨原料并充分混合研磨后得到研磨料；S3：将研磨料放入真空干燥箱中进行干燥得到干燥料；S4：将干燥料放入高温箱式电阻炉中进行预煅烧得到预煅烧料，预烧温度为400-600℃，预煅烧时间为3-6小时；S5：待温度降为室温取出预煅烧料进行研磨得到再次研磨料，研磨时间为0.8-1.2小时；S6：将再次研磨料放入真空干燥箱进行干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为0.8-1.2小时；S7：将再次干燥后的物料放入高温箱式电阻炉中进行高温煅烧得到高温煅烧料，煅烧温度为850℃，煅烧时间为7-18小时；S8：待温度降为室温，取出高温煅烧料再次研磨，研磨时间为30分钟，最后得到所需的荧光粉。进一步，所述原料中的Pr3+取代Sr2+的掺杂量为1-1.5mol％。进一步，所述原料中的Pr3+取代K+的掺杂量为1-1.5mol％。进一步，所述原料中的掺杂电荷补偿剂掺杂量为1-1.5mol％；所述掺杂电荷补偿剂掺杂量的摩尔比与Pr3+的摩尔比相同。进一步，所述步骤S4中预煅烧时间为4小时；步骤S5中研磨时间为1小时；步骤S6中干燥时间为1小时；步骤S7中煅烧时间为12小时。本专利技术还提供了一种KSr4(BO3)3:Pr3+荧光粉，所述荧光粉的化学构式如下：单掺杂：(K1-xPrx)(Sr4-yPry)(BO3)3；双掺杂：KSr4-0.3Pr0.15R0.15(BO3)3；其中，x、y表示掺杂物质的摩尔百分比，0≤x≤0.02；0≤y≤0.02；R表示掺杂电荷补偿剂,R＝Li、Na、K。进一步，所述荧光粉为采用通过单掺杂镨离子Pr3+取代钾离子K+的位置的荧光粉；所述镨离子Pr3+的最优掺杂浓度为x＝0.01；所述荧光粉的化学构式为K1-xPrxSr4(BO3)3。进一步，所述荧光粉为采用通过单掺杂镨离子Pr3+取代锶离子Sr2+的位置的荧光粉；所述单掺杂镨离子Pr3+的最优掺杂浓度为掺杂浓度为y＝0.015；所述荧光粉的化学构式为KSr4-yPry(BO3)3。进一步，所述荧光粉为采用通过双掺杂取代锶离子Sr2+的位置的荧光粉；所述双掺杂取代锶离子Sr2+的掺杂浓度分别为0.015mol；所述荧光粉的化学构式为KSr4-0.3Pr0.15Li0.15(BO3)3，其中，掺杂电荷补偿剂R为锂离子Li。由于采用了上述技术方案，本专利技术具有如下的优点：本专利技术提供的掺杂镨离子的硼酸钾锶荧光粉高温固相制备方法，采用的制备方法为高温固相法，通过检测其光谱特性、XRD、SEM来表征其性质和结构,得到样品的XRD图谱、SEM图、光谱图，样品的XRD图谱通过与现有技术得到的图对比，没有其他杂质相，可以确定样品合成成功。样品的激发光谱的峰位于449nm附近,对应Pr3+的3H4→3P2跃迁。样品的发射光谱的峰的位于606nm附近，属于Pr3+的3P0→3H6跃迁,所发光为红光。样品中Pr3+取代的位置有Sr2+和K+，取代Sr2+样品的最强发光强度为掺杂量1.5mol％，取代K+样品的最强发光强度为掺杂量1mol％。掺杂电荷补偿剂(KSr4(BO3)3:Pr3+,R+；R＝Li、Na、K)的实验样品，其发光强度都比单掺的要高，其中掺Li+的效果最好。本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。附图说明本专利技术的附图说明如下。图1为本专利技术的掺杂镨离子的硼酸钾锶荧光粉高温固相制备方法流程图。图2为本专利技术的实施例提供的不同配比的K1-xPrxSr4(BO3)3的XRD图谱。图3为本专利技术的实施例提供的不同配比的KSr4-yPry(BO3)3的XRD图谱。图4为本专利技术的实施例提供的(KSr4(BO3)3:Pr3+，R+；R＝Li、Na、K)和未掺杂电荷补偿剂的XRD图谱。图5为本专利技术的实施例提供的K1-0.1Pr0.1Sr4(BO3)3的SEM图谱。图6为本专利技术的实施例提供的KSr4-0.15Pr0.15(BO3)3的SEM图谱。图7为本专利技术的实施例提供的KSr4-0.3Pr0.15Li0.15(BO3)3的SEM图谱。图8为本专利技术的实施例提供的不同配比的K1-xPrxSr4(BO3)3的激发光谱和发射光谱。图9为本专利技术的实施例提供的不同配比的KSr4-yPry(BO3)3的XRD的激发光谱和发射光谱。图10为本专利技术的实施例提供的(KSr4(BO3)3:Pr3+，R+；R＝Li、Na、K)和未掺杂电荷补偿剂的激发光谱和发射光谱。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。实施例1如图1所示，本实施例提供的掺杂镨离子的硼酸钾锶荧光粉高温固相制备方法，包括以下步骤：S1：按照化学计量比称量Pr2O3，K2CO3，SrCO3，HBO3，Li2CO3和Na2CO3原料；S2：研磨原料并充分混合研磨后得到研磨料；S3：将研磨料放入真空干燥箱中进行干燥得到干燥料；S4：将干燥料放入高温箱式电阻炉中进行预煅烧得到预煅烧料，预烧温度为400-600℃，预煅烧时间为3-6小时；S5：待温度降为室温取出预煅烧料进行研磨得到再次研磨料，研磨时间为0.8-1.2小时；S6：将再次研磨料放入真空干燥箱进行干燥，干本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种掺杂镨离子的硼酸钾锶荧光粉高温固相制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：按照化学计量比称量Pr2O3，K2CO3，SrCO3，HBO3，Li2CO3和Na2CO3原料；S2：研磨原料并充分混合研磨后得到研磨料；S3：将研磨料放入真空干燥箱中进行干燥得到干燥料；S4：将干燥料放入高温箱式电阻炉中进行预煅烧得到预煅烧料，预烧温度为400‑600℃，预煅烧时间为3‑6小时；S5：待温度降为室温取出预煅烧料进行研磨得到再次研磨料，研磨时间为0.8‑1.2小时；S6：将再次研磨料放入真空干燥箱进行干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为0.8‑1.2小时；S7：将再次干燥后的物料放入高温箱式电阻炉中进行高温煅烧得到高温煅烧料，煅烧温度为850℃，煅烧时间为7‑18小时；S8：待温度降为室温，取出高温煅烧料再次研磨，研磨时间为30分钟，最后得到所需的荧光粉。

【技术特征摘要】
1.一种掺杂镨离子的硼酸钾锶荧光粉高温固相制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：按照化学计量比称量Pr2O3，K2CO3，SrCO3，HBO3，Li2CO3和Na2CO3原料；S2：研磨原料并充分混合研磨后得到研磨料；S3：将研磨料放入真空干燥箱中进行干燥得到干燥料；S4：将干燥料放入高温箱式电阻炉中进行预煅烧得到预煅烧料，预烧温度为400-600℃，预煅烧时间为3-6小时；S5：待温度降为室温取出预煅烧料进行研磨得到再次研磨料，研磨时间为0.8-1.2小时；S6：将再次研磨料放入真空干燥箱进行干燥，干燥温度为100℃，干燥时间为0.8-1.2小时；S7：将再次干燥后的物料放入高温箱式电阻炉中进行高温煅烧得到高温煅烧料，煅烧温度为850℃，煅烧时间为7-18小时；S8：待温度降为室温，取出高温煅烧料再次研磨，研磨时间为30分钟，最后得到所需的荧光粉。2.如权利要求1所述的掺杂镨离子的硼酸钾锶荧光粉高温固相制备方法，其特征在于：所述原料中的Pr3+取代Sr2+的掺杂量为1-1.5mol％。3.如权利要求1所述的掺杂镨离子的硼酸钾锶荧光粉高温固相制备方法，其特征在于：所述原料中的Pr3+取代K+的掺杂量为1-1.5mol％。4.如权利要求1所述的掺杂镨离子的硼酸钾锶荧光粉高温固相制备方法，其特征在于：所述原料中的掺杂电荷补偿剂掺杂量为1-1.5mol％；所述掺杂电荷补偿剂掺杂量的摩尔比与Pr3+的摩尔比相同。...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯文林，马诗章，彭志清，陈溶，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：发明
国别省市：重庆;50