白光ＬＥＤ用碱土氯硅酸盐基白光荧光粉及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种白光ＬＥＤ用碱土氯硅酸盐基白光荧光粉及其制备方法，该荧光粉的化学组成为Ｃａ１０（Ｓｉ２Ｏ７）３Ｃｌ２：ｘＥｕ２＋，ｙＭｎ２＋，其中ｘ和ｙ的取值范围均为１～３％。制备时，首先将四水硝酸钙和无水氯化钙溶解于去离子水中，制得溶液Ａ；配制硝酸铕溶液Ｂ；将Ｂ溶液和四水硝酸锰共同溶于溶液Ａ中，搅拌均匀后得溶液Ｃ；向溶液Ｃ中加入无水乙醇，搅拌均匀后，向其中加入正硅酸乙酯，调节ｐＨ值，继续搅拌形成溶胶；溶胶经静置熟化制成湿凝胶，再经干燥、研磨制成干凝胶粉体；将该粉体在以氢气和氮气组成的氛围中进行焙烧，最后，超声分散、干燥即可。本发明专利技术制备方法简单，对设备要求低，所制备的荧光粉粒径较小、分布均匀、分散性好，形状接近球形。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种白光LED用碱土氯硅酸盐基白光荧光粉及其制备方法。
技术介绍
荧光粉转换的白光LED(White Light Emitting Diodes，WLED)作为一种新型的固体光源，以其节能、绿色环保、寿命长且体积小等诸多优点，在照明和显示领域有着巨大的应用前景。目前荧光材料主要分为铝酸盐体系和硅酸盐体系，铝酸盐体系发光材料具有抗湿性差、稳定性差、发光颜色单一等不足；硅酸盐体系发光材料具有良好的化学稳定性和热稳定性等优势。众多的硅酸盐基质荧光材料中，稀土激活的碱土氯硅酸盐材料是一类性能优良的发光材料。碱土卤化物和碱土硅酸盐都是支持Eu2+发光的高效基质，由两者复合的碱土卤硅酸盐以其合成温度低、物理化学稳定性好和发光亮度高等优点引起了人们的高度关注。近来，相继出现用固相法合成一系列含氯硅酸盐基荧光粉，此荧光粉是一种很适合InGaN管芯激发的白光LED荧光粉，但是固相法合成此类荧光粉存在能耗大、效率低、粉体不够细、易混入杂质、对设备要求较高等缺点。在荧光粉制备过程中，粒子易团聚，需球磨减小粒径，从而使发光体的晶形受到破坏，发光性能下降。制备的荧光粉粒度较大，会有成分偏析现象，粒径分布不均匀，难以获得具有规则形状的颗粒，易存在杂相，这样会降低发光效率。若灼烧温度偏高则会烧结严重在最后研磨时会破坏激活剂所在的晶格位置从而导致发光效率的降低。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种白光LED用碱土氯硅酸盐基白光荧光粉及其制备方法，通过该方法得到的荧光粉颗粒粒径较小且分布均匀，形状规则，接近球形，分散性能好；同时，制备方法简单，对设备要求低。为实现上述目的，本专利技术提供一种白光LED用碱土氯硅酸盐基白光荧光粉，其化学组成式为Ca10(Si2O7)3Cl2:xEu2+，yMn2+，其中x和y的取值范围均为1～3％。为实现上述目的，本专利技术提供一种白光LED用碱土氯硅酸盐基白光荧光粉的制备方法，包括以下步骤：将8.5014g四水硝酸钙和0.444g无水氯化钙溶解于10～15ml去离子水中，完全溶解后，得到含有钙离子的透明溶液A；将0.007～0.0211g氧化铕Eu2O3溶解于浓度为65～68wt％的硝酸溶液中，硝酸以溶解氧化铕为宜，配制成硝酸铕Eu(NO3)3的透明溶液B；将溶液B和0.01～0.03g四水硝酸锰Mn(NO3)2·4H2O共同与溶液A进行混合，搅拌均匀后，得透明溶液C；向溶液C中加入20～24ml无水乙醇，搅拌均匀后，加入5.38ml的正硅酸乙酯，然后调节pH为2～4，接着在70℃水浴温度下通过磁力搅拌器搅拌60分钟，得到均匀、透明的Ca10(Si2O7)3Cl2:xEu2+，yMn2+前驱物溶胶；将前驱物溶胶先制成湿凝胶，再制成干凝胶，接着，将干凝胶研磨成干凝胶粉体后，将干凝胶粉体在以氢气和氮气组成的氛围中，于700～800℃焙烧4～5小时，最后，经超声分散、干燥即可，其中，氢气和氮气的体-->积比为(1～10％)∶(99～90％)。作为本专利技术的优选实施例，调节pH采用加入催化剂硝酸。作为本专利技术的优选实施例，所述湿凝胶是将前驱物溶胶在75～85℃水浴温度下静置7～9h制成。作为本专利技术的优选实施例，所述干凝胶是将湿凝胶在110～130℃干燥3～5小时制成。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下优点：本专利技术通过将反应物配置成以离子状态均匀混合的溶液，并在这一均匀溶液中形成透明溶胶，因而容易准确控制掺杂量；由本方法制备出来的荧光粉的粒径较小，分布较均匀，分散性好，形状接近球形，且该荧光粉激发后所发射出来的白光较纯正，其发射光谱具有430nm，525nm，590nm三个谱带；制备方法简单，对设备要求低。【附图说明】图1是根据实施例1所述的方法得到的白光荧光粉的发射光谱图；图2是根据实施例3所述的方法得到的白光荧光粉的发射光谱图。【具体实施方式】本专利技术白光荧光粉的化学组成式为Ca10(Si2O7)3Cl2:xEu2+，yMn2+，其中x和y的允许值范围皆为1～3％。实施例1：步骤1：按照化学组成式为Ca10(Si2O7)3Cl2:3％Eu2+，1％Mn2+，分别称取8.5014g四水硝酸钙Ca(NO3)2·4H2O、0.4440g无水氯化钙CaCl2、0.0211g氧化铕Eu2O3，以及0.0100g四水硝酸锰Mn(NO3)2·4H2O，然后，量取5.38ml正硅酸乙酯TEOS(C8H20O4Si)；步骤2：1)将步骤1称量好的四水硝酸钙Ca(NO3)2·4H2O和无水氯化钙CaCl2在室温下溶解于10ml的去离子水中，搅拌10分钟后得透明溶液A；2)将氧化铕Eu2O3溶解于浓度为65～68wt％的硝酸溶液中，硝酸以溶解氧化铕为宜，配制成硝酸铕Eu(NO3)3的透明溶液B；3)将溶液B和四水硝酸锰Mn(NO3)2·4H2O共同与溶液A进行混合，搅拌10分钟后，将混合液静置，得到透明的溶液C；4)向溶液C中加入20ml无水乙醇，搅拌10分钟后，向其中加入步骤1量取好的TEOS，然后滴加浓度为65～68wt％的硝酸溶液，调节pH为2～3，接着在70℃水浴温度下，通过磁力搅拌器搅拌60分钟，静置后得均匀、透明的Ca10(Si2O7)3Cl2:0.03Eu2+，0.01Mn2+的前驱物溶胶；步骤3：将前驱物溶胶在80℃水浴温度下静置7h，得到湿凝胶，再将湿凝胶在120℃下烘干4h，得到干凝胶，然后将干凝胶在玛瑙研钵中研磨成干凝胶粉体；将得到的干凝胶粉体置于刚玉坩埚内，在氢气与氮气的体积比为(1～10％)∶(99～90％)的氛围中，于750℃焙烧4小时后，再经超声分散、60℃干燥，即得用于白光LED的含氯氯硅酸盐基白光荧光粉。参阅图1所述，其中，曲线a是掺Eu的浓度为3％、Mn的浓度为0％时的白光荧光-->粉的发射光谱图；曲线b是由实施例1的方法得到的白光荧光粉的发射光谱图，从中得知，该发射光谱具有430nm，525nm，590nm三个谱带，三个谱带叠加使Ca10(Si2O7)3Cl2:0.03Eu2+:0.01Mn2+实现了白光发射。实施例2：步骤1：按照化学组成式为Ca10(Si2O7)3Cl2:3％Eu2+，3％Mn2+，分别称取8.5014g四水硝酸钙Ca(NO3)2·4H2O、0.4440g无水氯化钙CaCl2、0.0211g氧化铕Eu2O3，以及0.0300g四水硝酸锰Mn(NO3)2·4H2O，然后，量取5.38ml正硅酸乙酯TEOS(C8H20O4Si)；步骤2：1)将步骤1称量好的四水硝酸钙Ca(NO3)2·4H2O和无水氯化钙CaCl2在室温下溶解于13ml的去离子水中，搅拌10分钟后得透明溶液A；2)将氧化铕Eu2O3溶解于浓度为65～68wt％的硝酸溶液中，硝酸以溶解氧化铕为宜，配制成硝酸铕Eu(NO3)3的透明溶液B；3)将溶液B和四水硝酸锰Mn(NO3)2·4H2O共同与溶液A进行混合，搅拌10分钟后，将混合液静置，得到透明溶液C；4)向溶液C中加入23ml无水乙醇，搅拌均匀后，向其中加入步骤1量取好的TEOS，然后滴加浓度为65～68wt％的硝酸，调节pH为2～3，接着，在70℃水浴温度下通过磁力搅拌器搅拌60分钟，静置后得均匀、透明的Ca10(Si2O本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种白光ＬＥＤ用碱土氯硅酸盐基白光荧光粉，其特征在于：其化学组成式为Ｃａ↓［１０］（Ｓｉ↓［２］Ｏ↓［７］）↓［３］Ｃｌ↓［２］：ｘＥｕ↑［２＋］，ｙＭｎ↑［２＋］，其中ｘ和ｙ的取值范围均为１～３％。

【技术特征摘要】
1.一种白光LED用碱土氯硅酸盐基白光荧光粉，其特征在于：其化学组成式为Ca10(Si2O7)3Cl2:xEu2+，yMn2+，其中x和y的取值范围均为1～3％。2.如权利要求1所述的白光LED用碱土氯硅酸盐基白光荧光粉的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：将8.5014g四水硝酸钙和0.444g无水氯化钙溶解于10～15ml去离子水中，完全溶解后，得到含有钙离子的透明溶液A；将0.007～0.0211g氧化铕Eu2O3溶解于浓度为65～68wt％的硝酸溶液中，硝酸以溶解氧化铕为宜，配制成硝酸铕Eu(NO3)3的透明溶液B；将溶液B和0.01～0.03g四水硝酸锰Mn(NO3)2·4H2O共同与溶液A进行混合，搅拌均匀后，得透明溶液C；向溶液C中加入20～24ml无水乙醇，搅拌均匀后，...

【专利技术属性】
技术研发人员：宁青菊，顾苏杭，史永胜，王邦卿，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]