專利名稱：一種用于白光led的紅色熒光材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于稀土發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及用于白光LED用紅色熒光材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
LED (發(fā)光二極管)照明具有功耗低、節(jié)能環(huán)保、性能穩(wěn)定可靠、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因此有著廣闊的發(fā)展前景。由于LED本身是單色波長(zhǎng)的光，當(dāng)應(yīng)用于普通照明等場(chǎng)合時(shí)，需要將單色的LED轉(zhuǎn)化成多種波長(zhǎng)光線的混合體或白光。獲取白光LED的技術(shù)可以分為兩大類，即(1)采用發(fā)射紅、綠、藍(lán)色光線的三種LED芯片混合；(2)采用單色(藍(lán)光或紫外)LED芯片激發(fā)適當(dāng)?shù)臒晒獠牧?。目前白光LED主要是利用藍(lán)光LED芯片發(fā)出的藍(lán)光激發(fā)YAG =Ce3+黃色熒光粉來， 使熒光粉發(fā)出的黃光與透射的藍(lán)光組合發(fā)出白光。由于缺乏紅色光成分，這種白光屬于冷白光。為了使這種冷白光轉(zhuǎn)換為暖白光，可以通過添加適當(dāng)?shù)募t色熒光粉來實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)商品化的紅色熒光粉主要是氮化物紅色熒光粉，如=SrSi2AN2 =Eu2+, Sr2Si5N8 Eu2+，其穩(wěn)定性高，發(fā)光效率好。但這類發(fā)光材料的基質(zhì)合成需要高溫(1600-1700°0高壓 (5-lOatm)下完成，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的要求非?？量蹋⑶疑a(chǎn)成本也非常高。因此有必要尋找一種低溫常壓、操作簡(jiǎn)單、成本低廉、便于工業(yè)化推廣制備的新方法。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明的目的是提供一種化學(xué)性能穩(wěn)定，發(fā)光性能好，可被紫外、近紫外光、藍(lán)光LED有效激發(fā)而發(fā)紅色光的熒光材料。本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種低溫常壓合成、操作簡(jiǎn)單、成本低廉、便于工業(yè)化推廣的紅色熒光材料新的制備方法。實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種用于白光LED的紅色熒光材料，其特征在于，包括Nb2O5基質(zhì)和稀土激活離子；其化學(xué)組成為=LnxNbO4 :xLn3+, XA+ ；
其中，0. 10彡χ < 1. 00，Ln為Eu、Sm、Pr、Gd或Tb中的一種或兩種以上；A為L(zhǎng)i、Na、 K或1 中的一種或兩種以上。進(jìn)一步，所述用于白光LED的紅色熒光材料的制備方法，具體步驟包括
1)以含Ln化合物、含Nb化合物、含A化合物為原料，按照以上化學(xué)式中各元素的化學(xué)計(jì)量比，準(zhǔn)確稱取各原料，研磨使其混勻，形成混合料；
2)將步驟1)得到的混合物料放入馬弗爐空氣氣氛中高溫焙燒，焙燒溫度為1000 1400°C，焙燒時(shí)間為4 10小時(shí)；
3)將步驟2)中得到的焙燒產(chǎn)物經(jīng)過破碎，除雜，烘干等處理過程，即得到紅色熒材料。相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下有益效果
(1)本發(fā)明用于白光LED的紅色熒光材料的化學(xué)性能穩(wěn)定，發(fā)光性能好，可被紫外、近紫外光、藍(lán)光LED有效激發(fā)而發(fā)紅色光，并且熒光材料采用不含稀土元素的氧化鈮(Nb2O5) 為基質(zhì)，降低了生產(chǎn)成本。(2)本發(fā)明所制備的熒光材料化學(xué)性能穩(wěn)定，耐高溫，無毒。(3)本發(fā)明方法操作簡(jiǎn)單、成本低廉、便于工業(yè)化推廣制備；而且，溫度要求較低， 可節(jié)約大量的能源。


圖1為實(shí)施例1的激發(fā)光譜圖(a)和發(fā)射光譜圖(b)。圖2為實(shí)施例2的激發(fā)光譜圖(a)和發(fā)射光譜圖(b)。圖3為實(shí)施例3的激發(fā)光譜圖(a)和發(fā)射光譜圖(b)。圖4為實(shí)施例4的激發(fā)光譜圖(a)和發(fā)射光譜圖(b)。圖5為實(shí)施例5的激發(fā)光譜圖(a)和發(fā)射光譜圖(b)。圖6為實(shí)施例6的激發(fā)光譜圖(a)和發(fā)射光譜圖(b)。圖7為實(shí)施例7的激發(fā)光譜圖(a)和發(fā)射光譜圖(b)。圖8為實(shí)施例8的激發(fā)光譜圖(a)和發(fā)射光譜圖(b)。具體實(shí)施方案
下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。一種用于白光LED的紅色熒光材料，包括Nb2O5基質(zhì)和稀土激活離子；其化學(xué)組成為L(zhǎng)nxNbO4 :xLn3+, XA+ ；
其中，0. 10彡χ < 1. 00，Ln為Eu、Sm、Pr、Gd或Tb中的一種或兩種以上；A為L(zhǎng)i、Na、 K或1 中的一種或兩種以上。所述用于白光LED的紅色熒光材料的制備方法，具體步驟如下
1)以含Ln化合物、含Nb化合物、含A化合物為原料，按照以上化學(xué)式中各元素的化學(xué)計(jì)量比，準(zhǔn)確稱取各原料，研磨使其混勻，形成混合料；2)將步驟1)得到的混合物料放入馬弗爐空氣氣氛中高溫焙燒，焙燒溫度為1000 1400°C，焙燒時(shí)間為4 10小時(shí)；3)將步驟 2)中得到的焙燒產(chǎn)物經(jīng)過破碎，除雜，烘干等處理過程，即得到紅色熒光材料。進(jìn)一步，所述Ln化合物為氧化物或硝酸鹽。所述Nb化合物為Nb的氧化物。所述 A化合物為A的鹵化物、硫酸鹽或碳酸鹽中的一種或兩種以上，其加入量為所述熒光材料總摩爾數(shù)的0. 10 15%。實(shí)施例1 制備Eutl. 6Nb0410^Li+熒光材料。按化學(xué)計(jì)量比，稱取氧化鈮Nb2O5 (99. 99%) 0. 7980克，氧化銪Eu2O3 (99. 999%) 1. 0560克和碳酸鋰Li2CO3 (分析純)0. 0369克。將上述稱取的原料置于瑪瑙研缽中充分研磨后，放入剛玉坩堝中，在空氣氣氛下于100(TC焙燒10小時(shí)，隨爐冷卻至室溫，研磨，即得本發(fā)明中EuQ.6Nb04:aiLi+紅色熒光材料。圖1為實(shí)施例1制備的Eua6Nb04:aiLi+在335nm激發(fā)下的發(fā)射光譜(左側(cè))和465nm (右側(cè))激發(fā)下的發(fā)射光譜。如圖所示，該熒光粉的可以被M0-490nm范圍的紫外、近紫外光和藍(lán)光有效激發(fā)而發(fā)出主峰波長(zhǎng)位于613nm左右的紅光而且色純度很高。實(shí)施例2 制備Gdtl. 6Nb04 ο. ^a+熒光材料。
按化學(xué)計(jì)量比，稱取氧化鈮Nb2O5 (99. 99%) 0. 7980克，氧化銪Gd2O3 (99. 999%) 1. 0875克和碳酸鈉Na2CO3 (分析純)0. 0530克。將上述稱取的原料置于瑪瑙研缽中充分研磨后，放入剛玉坩堝中，在空氣氣氛下于100(TC焙燒10小時(shí)，隨爐冷卻至室溫，研磨，即得本發(fā)明中Gda 6Nb04 ο. ^a+紅色熒光材料。圖2為實(shí)施例2制備的GdQ.6Nb04:a 0a+在330nm激發(fā)下的發(fā)射光譜(左側(cè))和465nm (右側(cè))激發(fā)下的發(fā)射光譜。如圖所示，該熒光粉的可以被M0-490nm范圍的紫外、近紫外光和藍(lán)光有效激發(fā)而發(fā)出主峰波長(zhǎng)位于613nm左右的紅光而且色純度很高。 實(shí)施例3 制備Eu。. 6Nb04 ^1Li+熒光材料。按化學(xué)計(jì)量比，稱取氧化鈮Nb2O5 (99. 99%) 0. 7980克，氧化銪Eu2O3 (99. 999%) 1. 0560克和碳酸鋰Li2CO3 (分析純)0. 0369克。將上述稱取的原料置于瑪瑙研缽中充分研磨后，放入剛玉坩堝中，在空氣氣氛下于1200°C焙燒8小時(shí)，隨爐冷卻至室溫，研磨，即得本發(fā)明中EuQ.6Nb04:aiLi+紅色熒光材料。圖3為實(shí)施例3制備的Eua6Nb04:Q. ^i+在335nm激發(fā)下的發(fā)射光譜(左側(cè))和465nm (右側(cè))激發(fā)下的發(fā)射光譜。如圖所示，該熒光粉的可以被M0-490nm范圍的紫外、近紫外光和藍(lán)光有效激發(fā)而發(fā)出主峰波長(zhǎng)位于613nm左右的紅光而且色純度很高。實(shí)施例4 制備Gdtl. 6Nb04 ο. ^a+熒光材料。按化學(xué)計(jì)量比，稱取氧化鈮Nb2O5 (99. 99%) 0. 7980克，氧化銪Gd2O3 (99. 999%) 1. 0875克和碳酸鈉Na2CO3 (分析純)0. 0530克。將上述稱取的原料置于瑪瑙研缽中充分研磨后，放入剛玉坩堝中，在空氣氣氛下于1200°C焙燒8小時(shí)，隨爐冷卻至室溫，研磨，即得本發(fā)明中GdQ.6Nb04:aiNa+紅色熒光材料。圖4為實(shí)施例4制備的GdQ.6Nb04:a 0a+在330nm激發(fā)下的發(fā)射光譜(左側(cè))和465nm (右側(cè))激發(fā)下的發(fā)射光譜。如圖所示，該熒光粉的可以被M0-490nm范圍的紫外、近紫外光和藍(lán)光有效激發(fā)而發(fā)出主峰波長(zhǎng)位于613nm左右的紅光而且色純度很高。實(shí)施例5 制備 Eua5NbO4^tl3Sm3+W1Li+ 熒光材料。按化學(xué)計(jì)量比，稱取氧化鈮Nb2O5 (99. 99%) 0. 5320克，氧化銪Eu2O3 (99. 999%) 0. 7040克和氧化釤Sm2O3O. 0523克和碳酸鋰Li2CO3 (分析純)0. 0369克。將上述稱取的原料置于瑪瑙研缽中充分研磨后，放入剛玉坩堝中，在空氣氣氛下于1300°C焙燒6小時(shí)，隨爐冷卻至室溫，研磨，即得本發(fā)明中Eutl. 5Nb04 ο. O3Sm3+, 0. ^i+紅色熒光材料。圖5為實(shí)施例5制備的Eu。.5Nb04:。.Q3Sm3+^1Li+在355nm激發(fā)下的發(fā)射光譜(左側(cè)) 和470nm (右側(cè))激發(fā)下的發(fā)射光譜。如圖所示，該熒光粉的可以被M0-490nm范圍的紫外、 近紫外光和藍(lán)光有效激發(fā)而發(fā)出主峰波長(zhǎng)位于613nm左右的紅光而且色純度很高。實(shí)施例6 制備 Eua5NbO4^tl3Sm3+W1K+ 熒光材料。按化學(xué)計(jì)量比，稱取氧化鈮Nb205(99. 99%)0. 5320 克，氧化銪 Eu203(99. 99%)0. 7040 克和氧化釤Sm2O3 (99. 99%) 0. 0523克和碳酸鉀K2CO3 (分析純)0. 0691克。將上述稱取的原料置于瑪瑙研缽中充分研磨后，放入剛玉坩堝中，在空氣氣氛下于1300°C焙燒6小時(shí)，隨爐冷卻至室溫，研磨，即得本發(fā)明中Eua5NbO4^tl3Sm3+M1K+紅色熒光材料。圖6為實(shí)施例6制備的Eua5NbO4^tl3Sm3+M1K+在370nm激發(fā)下的發(fā)射光譜(左側(cè)) 和465nm (右側(cè))激發(fā)下的發(fā)射光譜。如圖所示，該熒光粉的可以被M0-490nm范圍的紫外、 近紫外光和藍(lán)光有效激發(fā)而發(fā)出主峰波長(zhǎng)位于612nm左右的紅光而且色純度很高。
實(shí)施例7 制備 Gda5NbO4^tl3Eu3+W1Li+ 熒光材料。按化學(xué)計(jì)量比，稱取氧化鈮Nb205(99. 99%)0. 5320 克，氧化釓 Gd203(99. 99%)0. 7250 克，氧化銪Eu2O3 (99. 999900.05 克和碳酸鋰Li2CO3 (分析純)0. 0369克。將上述稱取的原料置于瑪瑙研缽中充分研磨后，放入剛玉坩堝中，在空氣氣氛下于1300°C焙燒6小時(shí)，隨爐冷卻至室溫，研磨，即得本發(fā)明中Gdtl. 5Nb04 ο. O3Eu3+, ο. ^i+紅色熒光材料。圖7為實(shí)施例7制備的Gd。.5Nb04:。.C3Eu3+^1Li+在370nm激發(fā)下的發(fā)射光譜(左側(cè)) 和465nm (右側(cè))激發(fā)下的發(fā)射光譜。如圖所示，該熒光粉的可以被M0-490nm范圍的紫外、 近紫外光和藍(lán)光有效激發(fā)而發(fā)出主峰波長(zhǎng)位于613nm左右的紅光而且色純度很高。實(shí)施例8 制備 Gda5NbO4^tl3Eu3+W1K+ 熒光材料。按化學(xué)計(jì)量比，稱取氧化鈮Nb205(99. 99%)0. 5320 克，氧化釓 Gd203(99. 99%)0. 7250 克，氧化銪Eu2O3 (99. 999%) 0. 0528克和碳酸鉀K2CO3 (分析純)0. 0691克。將上述稱取的原料置于瑪瑙研缽中充分研磨后，放入剛玉坩堝中，在空氣氣氛下于1400°C焙燒4小時(shí)，隨爐冷卻至室溫，研磨，即得本發(fā)明中Gda5NbO4^tl3Eu3+W1K+紅色熒光材料。圖8為實(shí)施例8制備的Gda5NbO4^tl3Eu3+W1K+在370nm激發(fā)下的發(fā)射光譜(左側(cè)) 和465nm (右側(cè))激發(fā)下的發(fā)射光譜。如圖所示，該熒光粉的可以被M0-490nm范圍的紫外、 近紫外光和藍(lán)光有效激發(fā)而發(fā)出主峰波長(zhǎng)位于613nm左右的紅光而且色純度很高。
權(quán)利要求
1.一種用于白光LED的紅色熒光材料，其特征在于，采用Nb2O5為基質(zhì)，采用稀土離子為激活離子；其化學(xué)組成為=LnxNbO4 :xLn3+, XA+ ；其中，0. 10彡χ < 1. 00，Ln為Eu、Sm、Pr、Gd或Tb中的一種或兩種以上；A為L(zhǎng)i、Na、 K或1 中的一種或兩種以上。
2.一種如權(quán)利要求1所述用于白光LED的紅色熒光材料的制備方法，其特征在于1)以含Ln化合物、含Nb化合物、含A化合物為原料，按照以上化學(xué)式中各元素的化學(xué)計(jì)量比，準(zhǔn)確稱取各原料，研磨使其混勻，形成混合料；2)將步驟1)得到的混合物料放入馬弗爐空氣氣氛中高溫焙燒，焙燒溫度為1000 1400°C，焙燒時(shí)間為4 10小時(shí)；3)將步驟2)中得到的焙燒產(chǎn)物經(jīng)過破碎，除雜，烘干等處理過程，即得到紅色熒光材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述用于白光LED的紅色熒光材料的制備方法，其特征在于，所述 Ln化合物為氧化物或硝酸鹽。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述用于白光LED的紅色熒光材料的制備方法，其特征在于，所述 Nb化合物為Nb的氧化物。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述用于白光LED的紅色熒光材料的制備方法，其特征在于，所述 A化合物為A的鹵化鹽、硫酸鹽或碳酸鹽中的一種或兩種以上，其加入量為所述發(fā)光材料總摩爾數(shù)的0. 10" 15%ο
全文摘要
本發(fā)明公開一種用于白光LED的紅色熒光材料，包括Nb2O5基質(zhì)和稀土激活離子；其化學(xué)組成為L(zhǎng)nxNbO4xLn3+，xA+；其中，0.10≤x＜1.00，Ln為Eu、Sm、Pr、Gd或Tb中的一種或兩種以上；A為L(zhǎng)i、Na、K或Rb中的一種或兩種以上。所述紅色熒光材料的制備方法，包括以含Ln化合物、含Nb化合物、含A化合物為原料，按照以上化學(xué)式中各元素的化學(xué)計(jì)量比，準(zhǔn)確稱取各原料，研磨使其混勻，形成混合料；將得到的混合物料放入馬弗爐空氣氣氛中高溫焙燒，焙燒溫度1000～1400℃，焙燒時(shí)間為4～10小時(shí)；將焙燒產(chǎn)物經(jīng)過破碎，除雜，烘干等處理即得。本發(fā)明紅色熒光材料具有化學(xué)性能穩(wěn)定，耐高溫，發(fā)光性能好等特點(diǎn)；制備方法操作簡(jiǎn)單、無污染、溫度要求低，節(jié)約能源，利于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C09K11/78GK102492423SQ201110426758
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月19日
發(fā)明者張偌雨, 張娜, 文波, 楊柳, 湯安 申請(qǐng)人:重慶市科學(xué)技術(shù)研究院