一种单基质三基色用于LED白光的硅酸盐荧光材料及其制备方法技术

一种单基质三基色用于LED白光的硅酸盐荧光材料及其制备方法，按照Ca2Y8‑x‑y‑z(SiO4)6O2:xEu

【技术实现步骤摘要】
一种单基质三基色用于LED白光的硅酸盐荧光材料及其制备方法
本专利技术属于荧光材料领域，具体涉及一种单基质三基色用于LED白光的硅酸盐荧光材料及其制备方法。
技术介绍
世界性的能源危机导致人们对节能环保材料越来越关注。发光二极管LED(light-emittingdiode)由于在节能和寿命方面表现了巨大的潜能。在照明领域，白光LED由于其高光效，低能耗，长寿命，无污染等诸多优点，成为本世纪最有前途的照明技术。白光LED相对于传统的白炽灯、荧光灯具有节能(低电压、低电流启动)、环保(无汞，废弃物可回收)、长寿命(大于100000h)、耐震动、不易损坏、瞬时启动和快响应等优点，因此白光LED是LED产业中最被看好的新兴产品，被认为是有望替代白炽灯、荧光灯和高压气体放电灯等传统光源的第四代照明光源。基于单色光LED的发展，1997年提出了组合红、绿、蓝(RGB)三基色LED芯片以合成白光固态照明光源的方案雏形。目前，商业化的白光LED器件的实现方式主要有两种：一种是在GaInN蓝光芯片上涂覆以Y3Al5O12:Ce3+为代表的黄色荧光粉，利用荧光粉的黄光和芯片的蓝光而复合形成白光。这种器件的发光颜色随荧光粉厚度以及驱动电流的变化而变化，色彩还原性、发色稳定性差、显色指数低、对显示物体颜色高的场合无法使用。第二种是在近紫外(350～410nm)芯片上涂覆红、绿、蓝三基色荧光粉，调和荧光粉发出的三基色光而得到白光。该器件的显色效果只由荧光粉决定而受芯片的影响很小，因此其显色指数较好。但是由于混合的三种荧光粉之间存在颜色再吸收以及配比调控问题，使得器件的流明效率和色彩还原性受到较大影响。而且由于三基色芯片发光的衰减速率不一致，导致其发出的白光色度不纯。因此这种方法合成的白光LED在实际应用中所占的份额非常小。因此近紫外激发的转换荧光粉(激发波长350～450nm)的发光材料日益受到人们的重视，开发新型的LED用发光材料成为光致发光材料领域的热点问题。综上所述，寻找良好的基质材料以及相适应的激活剂进而制备发光性能优异的LED用荧光材料具有重大的科学和现实意义。
技术实现思路
针对上述现有荧光材料的不足，本专利技术的目的是提供一种单基质三基色用于LED白光的硅酸盐荧光材料及其制备方法。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种单基质三基色用于LED白光的硅酸盐荧光材料，该硅酸盐荧光材料的化学式为：Ca2Y8-x-y-z(SiO4)6O2:xEu3+,yBi3+,zTb3+，其中，0＜x≤0.5，0＜y≤0.5，0＜z≤0.5。本专利技术进一步的改进在于，该硅酸盐荧光材料的化学式为：Ca2Y8-x-y-z(SiO4)6O2:xEu3+,yBi3+,zTb3+，其中，0.01≤x≤0.5，0.01≤y≤0.5，0.01≤z≤0.5。本专利技术进一步的改进在于，该硅酸盐荧光材料的化学式为：Ca2Y8-x-y-z(SiO4)6O2:xEu3+,yBi3+,zTb3+，其中，0.01≤x≤0.02，y＝0.015，0.01≤z≤0.07。一种单基质三基色用于LED白光的硅酸盐荧光材料的制备方法，包括以下步骤：步骤一、按照Ca2Y8-x-y-z(SiO4)6O2:xEu3+,yBi3+,zTb3+，0＜x≤0.5，0＜y≤0.5，0＜z≤0.5中的配比将原料和激活剂，混合，得到混合料；其中，原料为碳酸钙、氧化钇以及硅酸或原料为氧化钙、氧化钇以及硅酸；步骤二、向步骤一中所述混合料中滴入乙醇，研磨混合，直至物料混合均匀；步骤三、对步骤二中物料进行烧制反应，烧制反应在抽真空的熔封石英管内、空气气氛、氧气气氛或惰性气体中进行；步骤四、将步骤三所获得样品冷却，再次研磨，得到单基质三基色用于LED白光的硅酸盐荧光材料。本专利技术进一步的改进在于，向步骤一种的混合料中加入助溶剂后再进行步骤二。本专利技术进一步的改进在于，助溶剂为HBO3、B2O3中的一种或两种。本专利技术进一步的改进在于，助溶剂的加入量为Ca2Y8-x-y-z(SiO4)6O2的重量的0.01～0.5％。本专利技术进一步的改进在于，烧制温度为1200～1500℃，烧制时间为6～36h。本专利技术进一步的改进在于，所述激活剂为Eu2O3、Bi2O3以及Tb2O3或激活剂为Eu2O3、Bi2O3以及Tb4O7。本专利技术进一步的改进在于，冷却采用随炉冷却。本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：1、本专利技术的硅酸盐荧光材料可在近紫外光波段内被激发，很好地匹配近紫外LED芯片，发射出较为纯正的白光。2、本专利技术的硅酸盐荧光材料与其他LED用荧光材料相比，由于在一种基质中加入了多种激活剂，通过近紫外光激发，同时发射可以合成白光的蓝光、绿光和红光，因此可以提高转换效率，改善多基质荧光粉由于老化而带来的色彩变差的缺点。3、本专利技术的硅酸盐荧光材料可以通过调节各激活剂比例实现对荧光粉色温的控制。4、本专利技术的生产方法简单，原料成本廉价，材料制备过程无需使用还原性气氛，简化了设备，降低了成本，无废水废气排放，对环境友好。并且制备的材料物化性能稳定，发光性能良好，色温可控，是今后理想的白光LED用荧光粉候选材料。本专利技术的材料可用于白光LED及相关显示、照明器件。进一步，加入助熔剂利于单晶的合成，可以有效降低烧成温度。附图说明图1为实施例1制得的样品在379nm近紫外光激发下的发射光谱。图2为实施例2制得的样品在379nm近紫外光激发下的发射光谱。图3为实施例3制得的样品在379nm近紫外光激发下的发射光谱。图4为实施例4制得的样品在379nm近紫外光激发下的发射光谱。图5为1250℃制备的硅酸盐荧光材料的XRD谱图。图6为1300℃制备的XRD谱图。图7为1400℃制备的XRD谱图。图8为1500℃制备的XRD谱图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行详细说明。1、基质材料的选择：在新型LED用发光材料的研究中，硅酸盐化合物(如Zn2SiO4:Mn绿粉)由于其具有丰富的物质结构种类，优良的物理、化学稳定性，简易的制备条件，以及较大的带隙宽度，非常适合作为发光材料的基质，因此一直受到广泛关注。而且价格低廉，是优良荧光基质材料。磷灰石结构的化合物一直被认为是一种很有用途的发光和激光材料基质。磷灰石化合物家族十分庞大，化学通式为M10(TO4)6X2，M可能是二价碱土金属阳离子，也可能是三价离子或二价与三价离子的组合如稀土离子和碱土离子；[TO4]是含氧的四面体阴离子，诸如：[SiO4]，[PO4]，[VO4]，[GeO4]，[BO4]等；X是位于c轴方向大孔道内的F-、OH-、O2-、S2-等阴离子。碱土金属和稀土硅酸盐化合物的物理和化学性能稳定，晶体结构十分丰富，而且化学组成可调范围广，使得磷灰石结构的化合物在发光材料的研究中发挥着重要的作用。硅酸盐磷灰石结构特点就更加明显，其阳离子晶格格位明确，差别明显；单胞阳离子数目多，而且存在孔道自由阴离子。这些特点都十分有利于设计不同的发光中心晶体场的化学环境，加大了对发光调变的自由度，从而有利于研究发光特性的规律。目前对具有氧基磷灰石结构的硅酸盐基质进行深入系统的研究和探讨，由于磷灰石结构中的阳离子种类复杂，激活剂离子同样可以进入磷灰石的晶格，已经发现了一些很有希望的氧基硅酸盐磷灰石本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单基质三基色用于LED白光的硅酸盐荧光材料，其特征在于，该硅酸盐荧光材料的化学式为：Ca2Y8‑x‑y‑z(SiO4)6O2:xEu

【技术特征摘要】
1.一种单基质三基色用于LED白光的硅酸盐荧光材料，其特征在于，该硅酸盐荧光材料的化学式为：Ca2Y8-x-y-z(SiO4)6O2:xEu3+,yBi3+,zTb3+，其中，0＜x≤0.5，0＜y≤0.5，0＜z≤0.5。2.根据权利要求1所述的一种单基质三基色用于LED白光的硅酸盐荧光材料，其特征在于，该硅酸盐荧光材料的化学式为：Ca2Y8-x-y-z(SiO4)6O2:xEu3+,yBi3+,zTb3+，其中，0.01≤x≤0.5，0.01≤y≤0.5，0.01≤z≤0.5。3.根据权利要求1所述的一种单基质三基色用于LED白光的硅酸盐荧光材料，其特征在于，该硅酸盐荧光材料的化学式为：Ca2Y8-x-y-z(SiO4)6O2:xEu3+,yBi3+,zTb3+，其中，0.01≤x≤0.02，y＝0.015，0.01≤z≤0.07。4.一种单基质三基色用于LED白光的硅酸盐荧光材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、按照Ca2Y8-x-y-z(SiO4)6O2:xEu3+,yBi3+,zTb3+，0＜x≤0.5，0＜y≤0.5，0＜z≤0.5中的配比将原料和激活剂，混合...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪敏强，孙志华，杨智，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61