一种碱土金属磷硅酸盐白色光发射荧光粉及其制造方法技术

本发明专利技术属稀土发光材料技术领域，具体为一种碱土金属磷硅酸盐白色光发射荧光粉及其制造方法。该荧光粉的组成为：Ｂａ↓［ａ］Ｓｒ↓［ｂ］Ｃａ↓［ｃ］（ＰＯ↓［４］）↓［ｘ］（ＳｉＯ↓［４］）↓［ｙ］：Ｅｕ↓［ｄ］，Ｍｎ↓［ｅ］，其中３．９≤ａ＜９，０≤ｂ≤３，０．１＜ｃ≤１，０．０１＜ｄ≤０．１，０．０１＜ｅ≤０．１，１＜ｘ≤４，０．１≤ｙ≤２。随着组成变化，该荧光粉的激发波长范围为紫外、紫光（λ↓［ｅｘｃ］＝３００～４１０ｎｍ）。该荧光粉在３６５ｎｍ激发下发射白光，色温可在４０００～１００００Ｋ之间调变，显色指数Ｒａ在７８～８８之间。该荧光粉可用做紫外紫光芯片激发的白光ＬＥＤ的单一基质发光材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属稀土发光材料
，具体涉及一种二价铕和二价锰共激活的碱土金属磷硅酸盐单一基质白色光发射荧光粉及其制备方法。
技术介绍
白光LED(发光二极管)与传统的照明光源相比较，有节能、高效、体积小、寿命长，响应速度快、驱动电压低、抗震动等优点，受到世界各国的广泛关注。在技术角度讲，有两种方法可以得到白色LED光源。一种是将红、绿、蓝三种单色LED组合产生白光；第二种是用LED去激发其他发光材料混合形成白光，即用蓝光LED配合发黄光的荧光粉，或用近紫外LED去激发红、绿、蓝三种荧光粉。红、绿、蓝三种单色LED组合产生白光的方法具有效率高、可以动态调节色温、显色性好等优点，但三种颜色LED的正向电压和光输出不同，另外他们的温度特性和光维持特性也不相同，它必须具备光输出信号取样和反馈功能，进行动态控制，以便所发出的白光的色度点的坐标保持不变，因而对电路设计的要求较高。从目前发展趋势看，将LED芯片与荧光粉组合，利用LED发射的光激发荧光粉并混合形成白光的方法，在可行性、实用性和商品化方面第二种方法都优于第一种方法。在两种使用荧光粉进行光转换的方案中，近紫外紫光芯片激发的白光LED由于白光颜色是荧光粉涂层决定的，所以光色品质、光色一致性、以及工作过程中光色稳定性方面要优于蓝光芯片与黄色荧光粉的组合。近紫外紫光芯片激发的白光LED可以使用混合红、绿、黄中两色或红、绿、蓝三基色荧光粉制得，也可使用单一基质白色发射荧光粉。由于混合物间存在颜色再吸收、能量损耗、配比调控及老化速率不同的问题，导致流明效率和显色指数等受到较大影响。因此研制单一基质白光发射荧光粉具有一定优势。本专利技术专利即提供一种可被紫外紫光和激发的单一基质白光发射荧光粉。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可被紫外紫光激发的、单一基质白色光发射荧光粉及其制备方法。本专利技术提供的白色光发射荧光粉是一种二价铕和二价锰共激活的碱土金属磷硅酸盐单一基质白色光发射荧光粉，其组成成分可由下述化学式表示：BaaSrbCac(PO4)x(SiO4)y:Eud，Mne，其中3.9≤a＜9，0≤b≤3，0.1＜c≤1，0.01＜d≤0.1，0.01＜e≤0.1，1＜x≤4，0.1＜y≤2。-->本专利技术提供的上述二价铕和二价锰共激活的碱土金属磷硅酸盐单一基质白色光发射荧光粉的制备方法包括以下步骤：(1)配料，按化学式BaaSrbCac(PO4)x(SiO4)y:Eud，Mne，其中3.9≤a＜9，0≤b≤3，0.1＜c≤1，0.01＜d≤0.1，0.01＜e≤0.1，1＜x≤4，0.1＜y≤2，称取需要量的碳酸钡、碳酸钙、碳酸锶、二氧化硅、三氧化二铕、磷酸氢二铵、碳酸锰，再称取占化学式0.5％～5％质量的助熔剂，将这些组分充分混匀；(2)烧结，将上述混合物装入刚玉坩埚，并置于高温炉中烧结，气氛为空气，烧结温度为800～1400℃，烧结时间为3～10小时；(3)还原，将烧结物在还原气氛下高温处理，处理温度为1100～1350℃，处理时间为3～5小时；(4)洗涤，烘干，在还原气氛中降到室温，将烧结物破碎，用70～85℃去离子水洗涤，120～150℃温度下烘干，即得到所需产物。本专利技术中，所述的助熔剂为SrF2，BaF2，NH4HF2，SrCl2，BaCl2，NH4Cl，H3BO3中的一种或几种，其用量为荧光粉化学式质量的0.5％～5％，优选2～3％。根据本专利技术可以得到具有化学式BaaSrbCac(PO4)x(SiO4)y:Eud，Mne的荧光粉，该荧光粉能被紫外紫光(300～410nm)有效激发，随基质阳离子Ba被Sr取代以及P/Si比及Eu，Mn浓度变化，烧结温度及程序变化，不仅激发光谱会发生变化，365nm激发下发射白光的色温在4000～11000K之间调变，显色指数Ra在78～88之间改变。因此，可将本专利技术的荧光粉用做紫外紫光芯片激发的白光LED的发光材料。表1本专利技术的部分二价铕和二价锰共激活的碱土金属磷硅酸盐发光性能(365nm激发)。附图说明图1为本专利技术的Ba5.9Ca(PO4)2(SiO4)2:Eu0.06Mn0.04荧光粉的激发光谱图(465nm监控)。图2为本专利技术的Ba5.9Ca(PO4)2(SiO4)2:Eu0.06Mn0.04荧光粉365nm激发下的发射光谱图。具体实施方式将参照附图详细说明本专利技术的优选实施方案。对于本领域的普通技术人员来说显而易见的是：在不背离本专利技术的实质和范围的情况下，可以从中进行各种改进和变化。因而，本专利技术涵盖处于所附权利要求及其等同物的范围之内的本专利技术的改进和变化。下文将说明根据本专利技术的实质关于铕激活的碱土金属磷硅酸盐荧光粉制备方法的具体实施方案。首先，称取高纯试剂碳酸钡(BaCO3)、碳酸钙(CaCO3)、碳酸锶(SrCO3)、二氧化-->硅(SiO2)、三氧化二铕(Eu2O3)、磷酸氢二铵((NH4)2HPO4)，碳酸锰(MnCO3)。其中，阴离子总量过量3～5％，Eu的浓度为每摩尔荧光粉0.02～0.10摩尔，更优为0.05～0.8，Mn的浓度为每摩尔荧光粉0.02～0.10摩尔，更优为0.05～0.8。再称取占化学式0.5％～5％质量的助熔剂，较优的为化学式2～3％质量的助熔剂。将它们在研钵中与少许无水乙醇研磨2～3小时，使其充分混匀。之后，将上述混合物干燥并装入刚玉坩埚、压实，并置于高温炉中，于800-1400℃烧结3-10小时，也可采用程序升温烧结的方式，如以8～12℃/min的速率升温到800-900℃，保持1～5小时，然后以8～12℃/min的速率升温到1300～1400℃，保持2～5小时。冷却后取出并破碎，装入原坩锅，然后在H2/N2还原(H2体积含量5～10％)中1100～1350℃还原3～5小时。在还原氛围中冷却到室温，将上述烧结物从高温炉中取出、再破碎，用80℃左右去离子水洗涤三遍(3L水/kg粉)，120～150℃烘箱烘烤6～10小时即得所需二价铕激活碱土金属磷硅酸盐荧光粉。实施例：为了保证准确性，先将所用试剂在120℃烘箱中处理8小时。按化学式称取所需量的试剂和助熔剂并加入少许无水乙醇，在研钵中研磨3小时，使其充分混匀。然后干燥并装入刚玉坩埚且压实。在烧结炉中800℃和1350℃空气中分别烧结2小时和3小时，然后在1300℃H2/N2还原气氛中(H2占10％)还原3-5小时。还原气氛中降到室温后，从高温炉中取出、破碎、洗涤、烘烤，即得所需产物。使用上述方法制备且具有化学式Ba5.9Ca(PO4)2(SiO4)2:Eu0.06Mn0.04荧光粉的激发光谱如图1所示。从图中可以看出，该粉在300～410nm范围内有很宽和较强的激发光谱，说明该荧光粉可用于长波紫外、紫光LED芯片以制造白光LED光源。该荧光粉在365nm激发下的发射光谱如图2所示。从图中可以看出，该荧光粉在蓝绿区和橙红区各有一发射带，因而组合成白光，色温为5435K，显色指数Ra＝80.1。使用上述方法制备的具有化学式BaaSrbCac(PO4)x(SiO4)y:Eud，Mne，其中3.9≤a＜9，0≤b≤3，0.1＜c≤1，0.01＜d≤0.1，0.01＜e≤0.1，1＜x≤4，0.1＜y≤2的铕锰共激活碱土金属磷硅酸盐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碱土金属磷硅酸盐白色光发射荧光粉，其特征在于组成成分由以下化学式表示：Ｂａ↓［ａ］Ｓｒ↓［ｂ］Ｃａ↓［ｃ］（ＰＯ↓［４］）↓［ｘ］（ＳｉＯ↓［４］）↓［ｙ］：Ｅｕ↓［ｄ］，Ｍｎ↓［ｅ］，其中３．９≤ａ＜９，０≤ｂ≤３，０．１＜ｃ≤１，０．０１＜ｄ≤０．１．０．０１＜ｅ≤０．１，１＜ｘ≤４，０．１＜ｙ≤２。

【技术特征摘要】
1. 一种碱土金属磷硅酸盐白色光发射荧光粉，其特征在于组成成分由以下化学式表示：BaaSrbCac(PO4)x(SiO4)y:Eud，Mne，其中3.9≤a＜9，0≤b≤3，0.1＜c≤1，0.01＜d≤0.1，0.01＜e≤0.1，1＜x≤4，0.1＜y≤2。2. 根据权利要求1所述的碱土金属磷硅酸盐白色光发射荧光粉，其特征在于该荧光粉可被紫外紫光激发，365nm激发下发射的白光色温在4000～10000K之间，显色指数Ra在78～88之间。3. 如权利要求1所述的碱土金属磷硅酸盐白色光发射荧光粉的制备方法，其特征在于具体步骤如下：(1)配料，按化学式BaaSrbCac(PO4)x(SiO4)y:Eud，Mne，其中3.9≤a＜9，0≤b≤3，0.1＜c≤1，0.01＜d≤0.1，0.01＜e≤0.1，1＜x≤4，0.1＜y≤2，称取需要量的碳酸钡、碳酸钙、碳酸锶、二氧化硅、三氧化二铕、磷酸氢二铵、碳酸锰，再称取占化学式0....

【专利技术属性】
技术研发人员：闫世润，胡学芳，杨浩，万国江，胡建国，马林，
申请(专利权)人：复旦大学，江门市科恒实业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]