專利名稱：一種鋁硅酸鹽藍色熒光粉及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鋁硅酸鹽藍色熒光粉及其制備方法。
二背景技術(shù)：
在全球能源價格高漲和全球變暖的情況下，節(jié)能降耗和環(huán)境保護比過去任何時候都更為 重要，全球通過國家政策導(dǎo)向或強制執(zhí)行的節(jié)能目標和環(huán)境保護的標準比過去更為明確和急 迫。2007年澳洲首先宣布2012年前逐漸淘汰白熾燈、歐盟相繼宣布2009年不再銷售白熾燈， 接下來加拿大、日本、美國加州都有相應(yīng)的推廣節(jié)能燈替代白熾燈計劃方案或是限制使用時 間表。我國政府近年來也推出了 "國家半導(dǎo)體照明工程"(主要指LED)的照明政策，大力 推廣并普及節(jié)能環(huán)保照明技術(shù)。
白光LED照明具有節(jié)能、環(huán)保、壽命長、低耗、低熱、高亮度、防水、防震、光束集中、 維護簡便等優(yōu)點，被認為是21世紀最有可能進入普通照明領(lǐng)域的一種新型固態(tài)冷光源和最具 發(fā)展前景的高新技術(shù)領(lǐng)域之一。目前，實現(xiàn)白光LED的常用方法是以藍光LED芯片激發(fā)黃色 熒光粉將藍光、黃光混合產(chǎn)生白光，但由于其缺少紅色成分，導(dǎo)致發(fā)光效率和顯色性較差。 為了解決上述問題， 一般采用近紫外(350 410nm)輻射的InGaN管芯(UVLED)激發(fā)三基色熒光 粉來實現(xiàn)白光LED。但是，現(xiàn)有的熒光粉適于近紫外LED用的較少，并且多采用高溫固相反 應(yīng)法、燃燒法和噴霧熱解法合成。高溫固相反應(yīng)法的專利如CN1844303A、 CN101126024A、 CN101230271A，該法制備熒光粉具有工藝簡單、成本低等優(yōu)點，但合成溫度高、物相雜、晶 粒尺寸粗大，球磨分散等方法導(dǎo)致熒光粉顆粒表面損傷，使得熒光粉性能大幅度下降。燃燒 法的專利如CN101280189A、 CN1730606A，該法制備的熒光粉具有粒徑分布窄、合成溫度低、 節(jié)能省時等優(yōu)點，但純度低、發(fā)光性能差，制備過程中有大量的氣體放出，不利于環(huán)境保護。 噴霧熱解法專利如CN101050362A，該法制備熒光粉的粒徑分布均勻、結(jié)晶度高、易于操作、 生產(chǎn)效率高等優(yōu)點，但制備出的熒光粉顆粒中易出現(xiàn)空腔，高溫焙燒后易產(chǎn)生塌陷、破碎， 影響使用效果。
因此，設(shè)計簡單易行、低成本的制備方法，并能有效合成適用于InGaN管芯激發(fā)的LED 的新型藍色熒光粉具有廣闊的市場前景。
三
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種鋁硅酸鹽藍色熒光粉及其制備方法。本發(fā)明提出的鋁硅酸鹽藍色熒光粉的制備方法，采用化學(xué)共沉淀法一次煅燒工藝合成。 該熒光粉在365nm近紫外光的激發(fā)下，發(fā)射峰位于465nm附近，適合用作InGaN管芯激發(fā)的 LED用藍色熒光粉。
本發(fā)明提出的鋁硅酸鹽藍色熒光粉的制備方法，該方法包括下列步驟-
(1) 根據(jù)化學(xué)式Ba!.xAl2Si208:xEu"中各元素化學(xué)計量比，其中0<x〈0.2，分別稱取鋇鹽、 鋁鹽、硅酸、氧化銪；再分別稱取以上藥品總質(zhì)量的0.1wt《 lwt呢的表面活性劑和助熔劑；
(2) 配制沉淀劑溶液，濃度為l 3mol/L;
(3) 將稱取的氧化銪用適量的濃酸溶解，加入適量的去離子水后加熱至2(TC 9(TC進 行水浴處理；
(4) 將稱取好的鋇鹽、鋁鹽、表面活性劑加入上述溶液，同時攪拌，并分多次加入沉淀 劑溶液，調(diào)節(jié)溶液PH》7，繼續(xù)攪拌0.5 4小時，至反應(yīng)充分進行；
(5) 將上述溶液靜置或離心沉淀，抽濾，洗滌，烘干，得到蓬松的前驅(qū)物；
(6) 將上述前驅(qū)物和稱取好的助熔劑混合均勻；
(7) 將上述混合均勻的粉末置于有還原性氣氛保護的馬弗爐中煅燒，煅燒溫度為900 1300°C,煅燒時間為1 4小時，即得到目標產(chǎn)物。
本發(fā)明中，步驟(1)中所述鋇鹽為Ba(N03)2、 BaC03、 BaCl2'2H20中的一種；所述鋁鹽 為Al(N03)3.9H20或AlCl3;所述表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉或聚乙二醇；所述助熔劑為 H3B03、 MgF2、 Li2C03中的一種或多種。
本發(fā)明中，步驟(2)中所述沉淀劑為C2H204、 NH4HC03、 (NH4)2C03中的一種。
本發(fā)明中，步驟(3)中所述濃酸為分析純的硝酸或鹽酸。
本發(fā)明中，步驟(7)中所述所述還原性氣氛由活性碳粉燃燒法提供，或使用氮/氫混合 氣體。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果
1、 本發(fā)明制備出的熒光粉能有效吸收250 380ran范圍的激發(fā)波長，適合用作近紫外 (350 410 nm)輻射的InGaN管芯激發(fā)的藍色熒光粉。
2、 本發(fā)明制備出的熒光粉結(jié)晶性好，且具有良好的發(fā)光特性和穩(wěn)定性。
3、 本發(fā)明制備出的熒光粉結(jié)構(gòu)疏松，顆粒細小，粒徑主要分布在340 400nm之間，無 需球磨即可使用。
4、 本發(fā)明制備出的熒光粉采用一次煅燒工藝，在前軀物熱分解的同時完成摻雜，與傳統(tǒng)高溫固相法相比較，煅燒溫度低、時間短，節(jié)省能源，且原料廉價易得，工藝簡單，易于工 業(yè)化生產(chǎn)。
四

圖1是本發(fā)明所提供的一種鋁硅酸鹽藍色熒光粉的制備方法的一種工藝流程圖； 圖2是藍色熒光粉800.965八1281208:0.035￡112+的X射線衍射圖譜； 圖3是藍色熒光粉Bao.965Al2Si208:0.035Eu"監(jiān)控波長為450nm的激發(fā)光譜； 圖4是藍色熒光粉Bao.965Al2Si208:0.035Eu"激發(fā)波長為365nm的發(fā)射光譜。
五具體實施方式
實施例1
按化學(xué)式Bao.985Al2Si208:0.015Eu2+分別稱取Ba(N03)2(A.R.)0.985mol、Al(N03)3'9H20(A.R.) 2mol、 H2Si03(A.R.)2mol、 Eu2O3(99.99%)0.0075mol;再分別稱取以上藥品總質(zhì)量0.2wt。/o的表 面活性劑聚乙二醇和助熔劑H3B03;配制沉淀劑NH4HC03溶液，濃度為lmol/L;將稱取的 EU203用適量的硝酸溶解，加入適量的去離子水后加熱至25'C進行水浴處理；向上述溶液中 加入Ba(N03)2、 A1(N03)3*9H20、 H2Si03、聚乙二醇，同時攪拌，并分多次加入沉淀劑溶液， 調(diào)節(jié)PH-7，繼續(xù)攪拌4小時；靜置，抽濾，洗滌，烘干，得到蓬松的前驅(qū)物；將前驅(qū)物和稱 取好的助熔劑混合均勻后，置于有還原性氣氛保護的馬弗爐中煅燒，煅燒溫度為90(TC，煅 燒時間為4小時，即得到目標產(chǎn)物。
實施例2
按化學(xué)式Bao.97sAl2Si208:0.025Eu2+分別稱取BaCO3(A.R.)0.975mol、 A1(N03)3.9H20(A.R.) 2mol、 H2Si03(A.R.)2mol、 Eu2O3(99.99%)0.0125mol;再分別稱取以上藥品總質(zhì)量0.4wt。/。的表 面活性劑聚乙二醇和助熔劑MgF2;配制沉淀劑(NH4)2C03溶液，濃度為2mol/L;將稱取的 EU203用適量的硝酸溶解，加入適量的去離子水后加熱至45'C進行水浴處理；向上述溶液中 加入BaC03、 A1(N03)3*9H20、 H2Si03、聚乙二醇，同時攪拌，并分多次加入沉淀劑溶液，調(diào) 節(jié)PH-8，繼續(xù)攪拌3小時；靜置，抽濾，洗滌，烘干，得到蓬松的前驅(qū)物；將前驅(qū)物和稱取 好的助熔劑混合均勻后，置于有還原性氣氛保護的馬弗爐中煅燒，煅燒溫度為100(TC，煅燒 時間為3小時，即得到目標產(chǎn)物。
實施例3
按化學(xué)式Bao.965Al2Sb08:0.035Eu2+分別稱取Ba(N03)2(A.R.)0.965mol、Al(N03)3.9H20(A.R.) 2mol、 H2Si03(A.R.)2mol、 Eu2O3(99.99%)0.0175mol;再分別稱取以上藥品總質(zhì)量0.6wt。/。的表面活性劑聚乙二醇和助熔劑Li2C03;配制沉淀劑C2H204溶液，濃度為3mol/L;將稱取的Eu203 用適量的硝酸溶解，加入適量的去離子水后加熱至65'C進行水浴處理；向上述溶液中加入 Ba(N03)2、 A1(N03)3'9H20、 H2Si03、聚乙二醇，同時攪拌，并分多次加入沉淀劑溶液，調(diào)節(jié) PH=9，繼續(xù)攪拌2小時；靜置，抽濾，洗滌，烘干，得到蓬松的前驅(qū)物；將前驅(qū)物和稱取好 的助熔劑混合均勻后，置于有還原性氣氛保護的馬弗爐中煅燒，煅燒溫度為110(TC，煅燒時 間為2小時，即得到目標產(chǎn)物。
實施例4
按化學(xué)式Bao.955Al2Si208:0.045Eij2+分別稱取BaCO3(A.R.)0.955mol、 A1(N03)3'9H20(A.R.) 2mol、 H2Si03(A.R.)2mol、 Eu2O3(99.99%)0.0225mol;再分別稱取以上藥品總質(zhì)量0.8wt。/。的表 面活性劑聚乙二醇和混合助熔劑H3B03和MgF2(混合質(zhì)量比為1:1);配制沉淀劑(> 14)2<:03 溶液，濃度為lmol/L;將稱取的EU203用適量的硝酸溶解，加入適量的去離子水后加熱至85 'C進行水浴處理；向上述溶液中加入BaC03、 Al(N03)y9H20、 H2Si03、聚乙二醇，同時攪拌， 并分多次加入沉淀劑溶液，調(diào)節(jié)PH-9，繼續(xù)攪拌l小時；靜置，抽濾，洗漆，烘干，得到蓬 松的前驅(qū)物；將前驅(qū)物和稱取好的助熔劑混合均勻后，置于有還原性氣氛保護的馬弗爐中煅 燒，煅燒溫度為1200'C，煅燒時間為2小時，即得到目標產(chǎn)物。
實施例5
按化學(xué)式Bao.945Al2Si208:0.055Eu2+分別稱取Ba(N03)2(A.R.)0.945mol、Al(N03)y9H20(A.R.) 2mol、 H2Si03(A.R.)2mol、 Eu2O3(99.99%)0.0275mol;再分別稱取以上藥品總質(zhì)量1.0wt。/。的表 面活性劑聚乙二醇和混合助熔劑H;303和Li2CCb(混合質(zhì)量比為1:1):配制沉淀劑NH4HC03 溶液，濃度為2mol/L;將稱取的Eu203用適量的硝酸溶解，加入適量的去離子水后加熱至25 'C進行水浴處理；向上述溶液中加入Ba(N03)2、 A1(N03)3'9H20、 H2Si03、聚乙二醇，同時攪 拌，并分多次加入沉淀劑溶液，調(diào)節(jié)PH-8，繼續(xù)攪拌2小時；靜置，抽濾，洗滌，烘干，得 到蓬松的前驅(qū)物；將前驅(qū)物和稱取好的助熔劑混合均勻后，再置于有還原性氣氛保護的馬弗 爐中煅燒，煅燒溫度為130(TC，煅燒時間為l小時，即得到目標產(chǎn)物。
實施例6
按化學(xué)式Bao.935Al2Sb08:0.065Eu2+分別稱取BaClr2H2O(A.R.)0.935mol、AlCl3(A.R.)2mol、 H2Si03(A.R.)2mol、 Eu2O3(99.99%)0.0325mol;再分別稱取以上藥品總質(zhì)量0.2wt。/。的表面活性 劑十二垸基苯磺酸鈉和助熔劑H3B03;配制沉淀劑(NH4)2C03溶液，濃度為3mol/L;將稱取 的EU203用適量的鹽酸溶解，加入適量的去離子水后加熱至45"C進行水浴處理；向上述溶液 中加入BaCl2-2H20、 A1C13、 H2Si03、十二烷基苯磺酸鈉，同時攪拌，并分多次加入沉淀劑溶液，調(diào)節(jié)PH-7，繼續(xù)攪拌2小時；靜置，抽濾，洗滌，烘干，得到蓬松的前驅(qū)物；將前驅(qū)物 和稱取好的助熔劑混合均勻后，再置于有還原性氣氛保護的馬弗爐中煅燒，煅燒溫度為1100
'C,煅燒時間為3小時，即得到目標產(chǎn)物。 實施例7
按化學(xué)式Bao.925Al2Si208:0.075Eu2+分別稱取Ba(N03)2(A.R.)0.925mol、Al(N03)3'9H20(A.R.) 2mol、 H2Si03(A.R.)2mol、 Eu2O3(99.99%)0.0375mol;再分別稱取以上藥品總質(zhì)量0.4wtQ/。的表 面活性劑十二烷基苯磺酸鈉和助熔劑MgF2;配制沉淀劑NH4HCCb溶液，濃度為3mol/L;將 稱取的EU203用適量的硝酸溶解，加入適量的去離子水后加熱至65。C進行水浴處理；向上述 溶液中加入Ba(N03)2、 Al(N03)y9H20、 H2Si03、十二烷基苯磺酸鈉，同時攪拌，并分多次加 入沉淀劑溶液，調(diào)節(jié)PH-8，繼續(xù)攪拌1.5小時；靜置，抽濾，洗滌，烘干，得到蓬松的前驅(qū) 物；將前驅(qū)物和稱取好的助熔劑混合均勻后，再置于有還原性氣氛保護的馬弗爐中煅燒，煅 燒溫度為90(TC，煅燒時間為l小時，即得到目標產(chǎn)物。
實施例8
按化學(xué)式800.895八1231208:0.105￡112+分別稱取8&(:12'2}120(八.11.)0.89511101、八1(:13(人11.)211101、 H2Si03(A.R.)2mol、 Eu2O3(99.99%)0.0525mol;再分別稱取以上藥品總質(zhì)量0.6^%的表面活性 劑十二烷基苯磺酸鈉和助熔劑Li2C03;配制沉淀劑(:211204溶液，濃度為lmol/L;將稱取的 EU203用適量的鹽酸溶解，加入適量的去離子水后加熱至25'C進行水浴處理；向上述溶液中 加入BaC1^2H20、 A1C13、 H2Si03、十二烷基苯磺酸鈉，同時攪拌，并分多次加入沉淀劑溶液， 調(diào)節(jié)PH-9，繼續(xù)攪拌3小時；靜置，抽濾，洗滌，烘干，得到蓬松的前驅(qū)物；將前驅(qū)物和稱 取好的助熔劑混合均勻后，再置于有還原性氣氛保護的馬弗爐中煅燒，煅燒溫度為1000'C, 煅燒時間為4小時，即得到目標產(chǎn)物。
實施例9
按化學(xué)式Bac.865Al2Si2O8:0.135Eu2+分別稱取BaCl2.2H2O(A.R.)0.865mol、AlCl3(A.R.)2mol、 H2Si03(A.R.)2mol、 Eu2O3(99.99%)0.0675mol;再分別稱取以上藥品總質(zhì)量0.8wt。/。的表面活性 劑十二垸基苯磺酸鈉和混合助熔劑H3B03和LbC03(混合質(zhì)量比為1:1);配制沉淀劑C2H204 溶液，濃度為2mol/L;將稱取的Eu203用適量的鹽酸溶解，加入適量的去離子水后加熱至45 。C進行水浴處理；向上述溶液中加入BaC1^2H20、 A1C13、 H2Si03、十二烷基苯磺酸鈉，同時 攪拌，并分多次加入沉淀劑溶液，調(diào)節(jié)PH-7，繼續(xù)攪拌2.5小時；靜置，抽濾，洗滌，烘干， 得到蓬松的前驅(qū)物；將前驅(qū)物和稱取好的助熔劑混合均勻后，再置于有還原性氣氛保護的馬 弗爐中煅燒，煅燒溫度為120(TC，煅燒時間為4小時，即得到目標產(chǎn)物。實施例10
按化學(xué)式Bao.975Al2Si208:0.025Eu2+分別稱取BaCO3(A.R.)0.975mol、 AlCl3(A.R.)2mol、 H2Si03(A.R.)2mol、 Eu2O3(99.99%)0.0125mol;再分別稱取以上藥品總質(zhì)量1.0wt。/。的表面活性 劑十二垸基苯磺酸鈉和混合助熔劑H3B03和MgF2(混合質(zhì)量比為1:1);配制沉淀劑NH4HC03 溶液，濃度為2mol/L;將稱取的EU203用適量的鹽酸溶解，加入適量的去離子水后加熱至65 'C進行水浴處理；向上述溶液中加入BaC03、 A1C13、 H2Si03、十二烷基苯磺酸鈉，同時攪拌， 并分多次加入沉淀劑溶液，調(diào)節(jié)PH-8，繼續(xù)攪拌2小時；靜置，抽濾，洗滌，烘干，得到蓬 松的前驅(qū)物；將前驅(qū)物和稱取好的助熔劑混合均勻后，再置于有還原性氣氛保護的馬弗爐中 煅燒，煅燒溫度為1300'C，煅燒時間為2小時，即得到目標產(chǎn)物。
實施例11
按化學(xué)式Bao.965Al2Si208:0.035Eu2+分別稱取BaCl2.2H2O(A.R.)0.965mol、AlCl3(A.R.)2mol、 H2Si03(A.R.)2mol、 Eu2O3(99.99%)0.0175mol;再分別稱取以上藥品總質(zhì)量0.4wt。/。的表面活性 劑十二垸基苯磺酸鈉和混合助熔劑MgF2和LbC03(混合質(zhì)量比為1:1);配制沉淀劑0^204 溶液，濃度為2mol/L;將稱取的EU203用適量的鹽酸溶解，加入適量的去離子水后加熱至85 'C進行水浴處理；向上述溶液中加入BaClr2H20、 A1C13、 H2Si03、十二垸基苯磺酸鈉，同時 攪拌，并分多次加入沉淀劑溶液，調(diào)節(jié)PF^7，繼續(xù)攪拌l小時；靜置，抽濾，洗滌，烘干， 得到蓬松的前驅(qū)物；將前驅(qū)物和稱取好的助熔劑混合均勻后，再置于有還原性氣氛保護的馬 弗爐中煅燒，煅燒溫度為110(TC，煅燒時間為3小時，即得到目標產(chǎn)物。
權(quán)利要求
1、一種鋁硅酸鹽藍色熒光粉，其特征在于鋁硅酸鹽藍色熒光粉的化學(xué)表達式為Ba1-xAl2Si2O8:xEu2+，其中0<x<0.2。
2、 如權(quán)利要求1所述熒光粉的制備方法，其特征在于具體步驟如下(1) 根據(jù)化學(xué)式BaLxAl2Si208:xEu"中各元素化學(xué)計量比，其中0<X<0. 2，分別稱取鋇鹽、 鋁鹽、硅酸、氧化銪；再分別稱取以上藥品總質(zhì)量的0.1wt呢 lwtW的表面活性劑和助熔劑；(2) 配制沉淀劑溶液，濃度為1 3mol/L; '(3) 將稱取的氧化銪用適量的濃酸溶解，加入適量的去離子水后加熱至2(TC 9(TC進 行水浴處理；(4) 將稱取好的鋇鹽、鋁鹽、表面活性劑加入上述溶液，同時攪拌，并分多次加入沉淀 劑溶液，調(diào)節(jié)溶液PH^7，繼續(xù)攪拌0.5 4小時，至反應(yīng)充分進行；(5) 將上述溶液靜置或離心沉淀，抽濾，洗滌，烘干，得到蓬松的前驅(qū)物；(6) 將上述前驅(qū)物和稱取好的助熔劑混合均勻；(7) 將上述混合均勻的粉末置于有還原性氣氛保護的馬弗爐中煅燒，煅燒溫度為900 1300°C,煅燒時間為1 4小時，即得到目標產(chǎn)物。
3、 如權(quán)利要求2所述的一種鋁硅酸鹽藍色熒光粉的制備方法，其特征在于該方法是使用 化學(xué)共沉淀法一次煅燒工藝制備鋁硅酸鹽藍色熒光粉。
4、 如權(quán)利要求2所述的一種鋁硅酸鹽藍色熒光粉的制備方法，其特征在于步驟(1)中 所述鋇鹽為Ba(N03)2、 BaC03、 BaCl2'2H20中的一種。
5、 如權(quán)利要求2所述的一種鋁硅酸鹽藍色熒光粉的制備方法，其特征在于步驟(1)中 所述鋁鹽為A1(N03)3'9H20或A1C13中的一種。
6、 如權(quán)利要求2所述的一種鋁硅酸鹽藍色熒光粉的制備方法，其特征在于步驟(1)中 所述表面活性劑為十六烷基苯磺酸鈉或聚乙二醇中的一種。
7、 如權(quán)利要求2所述的一種鋁硅酸鹽藍色熒光粉的制備方法，其特征在于步驟(1)中 所述助熔劑為H3B03、 MgF2、 Li2C03中的一種或多種。
8、 如權(quán)利要求2所述的一種鋁硅酸鹽藍色熒光粉的制備方法，其特征在于步驟(2)中 所述沉淀劑為C2H204、 NH4HC03、 (NH4)2C03中的一種。
9、 如權(quán)利要求2所述的一種鋁硅酸鹽藍色熒光粉的制備方法，其特征在于步驟(3)中 所述濃酸為分析純的硝酸或鹽酸。
10、如權(quán)利要求2所述的一種鋁硅酸鹽藍色熒光粉的制備方法，其特征在于步驟(7)中 所述所述還原性氣氛由活性碳粉燃燒法提供，或使用氮/氫混合氣體。
全文摘要
一種鋁硅酸鹽藍色熒光粉及其制備方法，屬于發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域，其化學(xué)式為Ba_1-xAl₂Si₂O₈:xEu²⁺，0＜x＜0.2。具體步驟為按化學(xué)式中各元素的計量比稱取鋇鹽、鋁鹽、硅酸、氧化銪及適量的表面活性劑和助熔劑；配制沉淀劑溶液；用濃酸溶解氧化銪，加適量的去離子水后進行水浴處理；再加入鋇鹽、鋁鹽、表面活性劑，攪拌，分多次加入沉淀劑溶液，調(diào)節(jié)pH≥7，繼續(xù)攪拌0.5～4小時；靜置或離心沉淀，抽濾，洗滌，烘干，得到前軀體；將前軀體和助熔劑混合均勻后，置于有還原性氣氛保護的馬弗爐中煅燒，即得所需熒光粉。本發(fā)明采用一次煅燒工藝，在前驅(qū)物熱分解的同時完成摻雜，制備出的熒光粉發(fā)光強度高、穩(wěn)定性和顯色性好，適于用作近紫外輻射的InGaN管芯激發(fā)的LED的藍色熒光粉。
文檔編號C09K11/80GK101412911SQ20081014771
公開日2009年4月22日 申請日期2008年11月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月28日
發(fā)明者朱達川, 涂銘旌, 馬明星 申請人:四川大學(xué)