一种白光LED用硼酸盐红色荧光粉及其制备方法技术

本发明专利技术涉及稀土发光材料领域。一种白光LED用硼酸盐红色荧光粉，具有如下化学表示式：TbZn

【技术实现步骤摘要】
一种白光LED用硼酸盐红色荧光粉及其制备方法
本专利技术涉及稀土发光材料领域，尤其是涉及一种白光LED用硼酸盐红色荧光粉及其制备方法。
技术介绍
白光LED是一种将电能转换为白光的固态半导体器件，又称半导体照明，具有效率高、体积小、寿命长、安全、低电压、节能、环保等诸多优点，被人们看成是继白炽灯、荧光灯、高压气体放电灯之后第四代照明光源，是未来照明市场上的主流产品。目前出现了各种各样的白光LED制备方法，其中蓝光LED芯片与黄色荧光材料组合、蓝光LED芯片与红色和绿色荧光材料组合、紫光LED芯片与三基色荧光材料组合这三种方法以价格低、制备简单成为制备白光LED的主要方法。蓝光LED芯片与黄色荧光材料组合是研究最早也是最成熟的方法，制备的白光LED发光效率已经远远超过白炽灯，但是显色指数低，色温高，不能作为室内照明使用。为了提高白光LED的显色性，各国科学家研发了蓝光LED芯片与红、绿色荧光材料组合和紫光LED芯片与红、绿、蓝三基色荧光材料组合另外两种实现白光LED的方法。目前InGaN芯片的发射波长已经移至近紫外区域,能为荧光粉提供更高的激发能量，进一步提高白光LED的光强。由于紫外光不可见,紫外激发白光LED的颜色只能由荧光粉决定，因此颜色稳定，显色指数高，使用近紫外InGaN芯片和蓝、黄荧光粉或者与三基色荧光粉组合来实现白光的方案成为目前白光LED行业发展的重点。红色荧光粉是该方案中不可缺少的成分。近年来，一些其它体系的（橙）红色荧光粉被开发。庄卫东等人报道了Eu2+激活硫化物(Sr,Ca)S：Eu2+在460nm激发下，发射峰波长为600nm，当SrS中的Sr2+被Ca2+逐渐被取代后，发射峰由600红移到647nm。但这种荧光粉稳定性差、容易潮解。XieR等人报道了在10atmN2和1800℃保温2h的条件下获得CaAlSiN3：Eu2+红色荧光粉；Hoppe等人报道了先让金属与N2在550~800℃反应制备碱土、稀土氮化物，然后在1500~1600℃及1atmN2的保护下与Si3N4反应下制备(Ba2-xEux)2Si5N8红色荧光粉；总的来说，氮化物、氮氧化物这类红色荧光粉合成工艺都比较复杂，合成条件比较苛刻。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种分散性好、颗粒度均匀、化学稳定性好和发光效率高的白光LED用硼酸盐红色荧光粉及其制备方法。为实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是：一种白光LED用硼酸盐红色荧光粉，具有如下化学表示式：TbZn1-x(B5O10)：xMn2+，式中，x为0.001～0.10。本专利技术硼酸盐红色荧光粉的制备方法包括如下步骤：（1）按化学式TbZn1-x(B5O10)：xMn2+的化学计量比称取相应的原料，所述原料分别为七氧化四铽、氧化锌、硼酸和碳酸锰，其中x为0.001～0.10；（2）研磨混匀得到混合物；将该混合物装入坩埚，在高温炉内于还原气氛和800～1050℃条件下烧结3～7小时，后冷却到室温得到所述硼酸盐红色荧光粉。进一步地，所述原料优选摩尔比的比例为Tb4O7：ZnO：H3BO3：MnCO3=0.25：(0.999~0.9)：5：(0.001~0.10)。进一步地，所述还原气氛为氮氢混合气或CO气氛。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术的荧光粉以硼酸盐为基质材料，具有化学稳定性和热稳定性良好，发光效率高，原料价廉、易得、制备温度低等优点。附图说明图1是本专利技术提供的实施例1制备的荧光粉体发射光谱图；图2是本专利技术提供的实施例1制备的荧光粉体激发光谱图；图3是本专利技术提供的实施例1制备的XRD图谱。具体实施方式实施例1按照TbZn0.999(B5O10)：0.001Mn2+称取Tb4O7、ZnO、H3BO3和MnCO3，它们之间的摩尔比为0.25：0.999：5：0.001，充分研磨混合均匀后，放置刚玉坩埚中，再放入高温炉中于CO气氛下在800℃焙烧7小时，后冷却到室温，得到硼酸盐红色荧光粉。图1是实施例1制备的荧光粉体发射光谱图，激发波长365nm；图2是实施例1制备的荧光粉体激发光谱图，监控波长625nm；图3是实施例1制备的XRD图谱，TbZnB5O10的标准图谱ICSD：404539。从图1中可以看出，本实施例的荧光粉激发谱为一宽谱，覆盖了紫外和紫光区域，激发峰位于365nm附近，光谱峰值高，说明本实施例的荧光粉可以被紫外和紫光芯片有效激发。当发射光谱的激发波长为365nm，从图2中可以看出，本实施例的荧光粉的发射为二价铕的宽带蓝光发射，发射峰位于625nm附近，说明本实施例的荧光粉适合做紫外和紫光激发的硼酸盐红色荧光粉。从图3中可以看出，本实施例的荧光粉XRD图谱与TbZnB5O10的标准图谱吻合较好，说明本实施例的荧光粉物相较纯。实施例2按照TbZn0.995(B5O10)：0.005Mn2+称取Tb4O7、ZnO、H3BO3和MnCO3，它们之间的摩尔比为0.25：0.995：5：0.005，充分研磨混合均匀后，放置刚玉坩埚中，再放入高温炉中于CO气氛下在900℃焙烧5小时，后冷却到室温，得到硼酸盐红色荧光粉。本实施例的荧光粉激发谱为一宽谱，覆盖了紫外和紫光区域，激发峰位于365nm附近，光谱峰值高，说明本实施例的荧光粉可以被紫外和紫光芯片有效激发。当发射光谱的激发波长为365nm，本实施例的荧光粉的发射为二价铕的宽带蓝光发射，发射峰位于625nm附近，说明本实施例的荧光粉适合做紫外和紫光激发的硼酸盐红色荧光粉。实施例3按照TbZn0.99(B5O10)：0.01Mn2+称取Tb4O7、ZnO、H3BO3和MnCO3，它们之间的摩尔比为0.25：0.99：5：0.01，充分研磨混合均匀后，放置刚玉坩埚中，再放入高温炉中于CO气氛下在950℃焙烧4小时，后冷却到室温，得到硼酸盐红色荧光粉。本实施例的荧光粉激发谱为一宽谱，覆盖了紫外和紫光区域，激发峰位于365nm附近，光谱峰值高，说明本实施例的荧光粉可以被紫外和紫光芯片有效激发。当发射光谱的激发波长为365nm，本实施例的荧光粉的发射为二价铕的宽带蓝光发射，发射峰位于625nm附近，说明本实施例的荧光粉适合做紫外和紫光激发的硼酸盐红色荧光粉。实施例4按照TbZn0.95(B5O10)：0.05Mn2+称取Tb4O7、ZnO、H3BO3和MnCO3，它们之间的摩尔比为0.25：0.95：5：0.05，充分研磨混合均匀后，放置刚玉坩埚中，再放入高温炉中于5%H2+95%N2（体积比）的氮氢混合气氛下在1000℃焙烧4小时，后冷却到室温，得到硼酸盐红色荧光粉。本实施例的荧光粉激发谱为一宽谱，覆盖了紫外和紫光区域，激发峰位于365nm附近，光谱峰值高，说明本实施例的荧光粉可以被紫外和紫光芯片有效激发。当发射光谱的激发波长为365nm，本实施例的荧光粉的发射为二价铕的宽带蓝光发射，发射峰位于625nm附近，说明本实施例的荧光粉适合做紫外和紫光激发的硼酸盐红色荧光粉。实施例5按照TbZn0.9(B5O10)：0.1Mn2+称取Tb4O7、ZnO、H3BO3和MnCO3，它们之间的摩尔比为0.25：0.9：5：0.1，充分研磨混合均匀后，放置刚玉坩埚中，再放入高温炉中于5%H2+95%N2（体积比）的氮氢本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种白光LED用硼酸盐红色荧光粉，其特征在于，该荧光粉具有如下化学表示式：TbZn

【技术特征摘要】
1.一种白光LED用硼酸盐红色荧光粉，其特征在于，该荧光粉具有如下化学表示式：TbZn1-x(B5O10)：xMn2+，其中，x为0.001～0.10。2.一种硼酸盐红色荧光粉的制备方法，其特征在于包括如下步骤：（1）按化学式TbZn1-x(B5O10)：xMn2+的化学计量比称取相应的原料，所述原料分别为七氧化四铽、氧化锌、硼酸和碳酸锰，其中x为0.001～0.10；（2）研磨混匀得到混合物；将该混...

【专利技术属性】
技术研发人员：余华，季振国，陈大钦，陈雷锋，钟家松，赵红挺，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33