專利名稱：一種硅酸鹽熒光粉及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硅酸鹽熒光粉及其制備方法。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管是ー種新型固體光源，它具有工作電壓低、響應(yīng)時間短、壽命長和發(fā)光效率高等優(yōu)點。近年來白光LED作為新一代節(jié)能光源引起了人們的廣泛關(guān)注，代表了未來照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。目前國際上通常采用波長為350 470nm的fe^nN基發(fā)光二極管作為激發(fā)光源，這就要求所用熒光粉的激發(fā)光譜也要位于這個范圍內(nèi)。同時還要求熒光粉具有較高的熱穩(wěn)定性，高量子效率和小而均勻的粉末顆粒。隨著研究的深入，硅酸鹽體系已經(jīng)成為研究的熱點，在硅酸鹽體系中Eu2+的摻雜以其優(yōu)越的光譜特性受到了極大的關(guān)注。Eu2+ 摻雜的硅酸鹽體系熒光粉具有良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，激發(fā)和發(fā)射光譜帶寬，發(fā)射光譜容易通過微結(jié)構(gòu)調(diào)制，在白光LED領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種制備硅酸鹽熒光粉的方法，采用碳粉作為還原劑和添加劑，該方法制備的熒光粉的主要發(fā)射峰分別位于綠光區(qū)和黃光區(qū)，綠色熒光粉可在 320nm 450nm光線激發(fā)下發(fā)出470nm 570nm的發(fā)射光譜，黃色熒光粉可在350nm 500nm光線激發(fā)下發(fā)出520nm 650nm的發(fā)射光譜。本發(fā)明制備的硅酸鹽熒光粉具有激發(fā)譜帶寬，制備方法簡單、安全可靠，能量轉(zhuǎn)換效率高的特點。一種硅酸鹽熒光粉的制備方法，具體包括如下步驟(1)將原料按照一定的原子摩爾比進行稱量，混合研磨均勻；(2)研磨均勻的混合粉末放入高溫管式爐中進行初次燒結(jié)；(3)將初步燒結(jié)得到的樣品研磨成粉末并加入適量碳粉，再次研磨使碳粉和樣品粉末混合均勻后，放入剛玉方舟，然后將剛玉方舟放在通有氬氣的高溫管式爐進行二次灼燒；(4)將二次灼燒得到的塊狀樣品重新研磨成粉末，過濾即得到所需熒光粉。其中，原料包括Li2C03，SrC03, SiO2和Eu203，制備的熒光粉通式為 Li2SrSiO4:xEu，其中 Eu 的調(diào)節(jié)范圍0. 0025 彡 χ 彡 0. 1。步驟(3)中的二次燒結(jié)溫度為800°C。熒光粉的主要發(fā)射峰位于黃光區(qū)，可在350nm 500nm光線激發(fā)下發(fā)出520nm 650nm的發(fā)射光譜。作為本發(fā)明的改進，原料包括Li2CO3, SrCO3, SiO2, Eu2O3, BaCO3和CeO2,制備的熒光粉通式為 Li2SryBsiトvCe s SiO4: xEu。步驟(3)中的二次燒結(jié)溫度為900°C。熒光粉的主要發(fā)射峰位于綠光區(qū)，可在320nm 450nm光線激發(fā)下發(fā)出470nm 570nm的發(fā)射光譜。
本發(fā)明制備的通式為通式為Li2SryBivyCesSiO4 = XEu的硅酸鹽熒光粉，可稱為綠色熒光粉，其中Eu的調(diào)節(jié)范圍0. 0025彡χ彡0. 1，Ce的調(diào)節(jié)范圍0. 0025 く δ ^ 0.01, Sr 的調(diào)節(jié)范圍0. 4 < y < 0. 6。通過改變y的大小來調(diào)節(jié)稀土離子所處的晶體場環(huán)境，從而達到調(diào)節(jié)熒光粉激發(fā)和發(fā)射光波長的目的。制備的通式為Li2SrSiO4: xEu的硅酸鹽熒光粉， 可稱為黃色熒光粉，通過改變χ的大小可調(diào)節(jié)熒光粉發(fā)光中心的數(shù)量，從而達到調(diào)節(jié)熒光粉發(fā)光強度的目的。本發(fā)明所述兩種熒光粉可在近紫外和紫光激發(fā)下發(fā)出主發(fā)射區(qū)分別位于綠光和黃光的發(fā)射光譜。均具有激發(fā)譜帶寬，制備方法簡單，能量轉(zhuǎn)換效率高的特點?？梢耘c相應(yīng)的LED芯片相匹配，作為三基色熒光粉用于白光LED的制備。


圖1為Li2SrSiO4IxEu熒光粉XRD圖譜。圖2為Li2SrSiO4 = XEu熒光粉激發(fā)光譜圖(監(jiān)測波長576nm)。圖3為Li2SrSiO4 = XEu熒光粉的發(fā)射光譜圖(激發(fā)波長為421nm) 圖 4 為 Li2Sr0.5Ba0.5Si04:0. OlEu2+, 0. 0075Ce3+ 焚光粉 XRD 圖譜。 圖5為Li2Srtl. 5B~5Si04:0.0 lEu2+，0.0075Ce3+熒光粉激發(fā)光譜圖(監(jiān)測波長516nm) 圖6為Li2Sra5B^l5SiO4 = O. OlEu2+,0. 0075Ce3+熒光粉的發(fā)射光譜圖(激發(fā)波長為382nm)
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作詳細說明。實施例1 Li2SrSiO4IxEu 熒光粉的合成
Li2C03 (分析純) 1.8473g Sr C03 (分析純) 3.6907g Si02 (分析純)1.502Ig
Eu203 (4N)0.0440g其中，Eu的含量的調(diào)節(jié)范圍0. 0025≤χ≤0. 1。將上述原材料在瑪瑙研缽中研磨一個小時左右，確保原料混合均勻。裝入剛玉方舟中，在高溫管式爐中600°C溫度下灼燒6小吋。初次燒結(jié)冷卻到一定溫度后把樣品取出， 粉碎并加入適量碳粉混合均勻。將摻入碳粉的樣品重新裝入剛玉方舟中在通有氬氣或氮氣的管式爐中進行二次灼燒，燒結(jié)溫度為800°C，時間為3小吋。冷卻后過篩，得到呈黃緑色的粉末。本實施例中各組分的用量僅是示意性的，各組分的用量可以根據(jù)實際情況進行具體選擇，只要各組分的用量滿足上述通式Li2SrSiO4: xEu。
實施例2 Li2SryBi^yCesSiO4 = XEu 熒光粉的合成，其中 Eu 的調(diào)節(jié)范圍0. 0025 ^x^0. l,Ce 的調(diào)節(jié)范圍0. 0025彡δ彡0. 01，Sr的調(diào)節(jié)范圍0. 4彡y彡0. 6。本實施例中，以χ = 0.01，y = 0.5，δ = 0. 0075為例，具體說明 Li2SryBa1^yCe5SiO4IxEu熒光粉的制備方法。此實施例僅是示意性的，其他配比含量組成的熒光粉的制備方法與此類似，僅是各組分含量有所區(qū)別。本實施例中所制備的熒光粉為Li2Sra5Biia5Ceacici75SiO4 = O. OlEu2+，其各組分其含量
分別為
Li2C03 (分析純)1.8473g
Sr C03 (分析純)1.84Mg
Ba C03 (分析純)2. 4667g
Si02 (分析純)1.502Ig
Eu203 (4N)0.0440g
Ce02 (4N)0.0323g將上述原材料在瑪瑙研缽中研磨一個小時左右，確保原料混合均勻。裝入剛玉方舟中，在高溫管式爐中600°C溫度下灼燒6小吋。初次燒結(jié)冷卻后把樣品取出，粉碎并加入適量碳粉混合均勻。將摻入碳粉的樣品重新裝入剛玉方舟中在通有氬氣或氮氣的管式爐中進行二次灼燒，燒結(jié)溫度為900°C，時間為3小吋。冷卻后過篩，得到呈黃緑色的粉末。Li2CO3 (分析純)在熒光粉的制備過程中起到兩種作用其ー參與基質(zhì)的形成，降低了熒光粉的合成溫度；其二作為電荷補償劑使用。利用碳粉做還原劑和添加物，可以把用于產(chǎn)生發(fā)光中心的稀土離子由高價態(tài)還原為イ氐價態(tài)，反應(yīng)式為2Eu3+ +C^^2Eu2+ +CO t，2Ce4+ +C^^2Ce3+ +COt。熒光粉制備過程中應(yīng)使碳粉適當(dāng)過量，以扣除其它反應(yīng)對碳粉的消耗。上述實施例中各組分含量僅是示意性的，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定，凡是在本發(fā)明構(gòu)思范圍內(nèi)的方案都屬于本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種硅酸鹽熒光粉的制備方法，具體包括如下步驟(1)將原料按照比例稱量，混合研磨均勻；(2)將研磨均勻的混合粉末放入高溫管式爐中進行初次燒結(jié)；(3)將初步燒結(jié)得到的樣品研磨成粉末并加入適量碳粉，再次研磨使碳粉和樣品粉末混合均勻后，放入剛玉方舟，然后將剛玉方舟放在通有氬氣或氮氣的高溫管式爐進行二次灼燒；(4)將二次灼燒得到的塊狀樣品重新研磨成粉末，過濾即得到所需熒光粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述原料為Li2CO3,SrCO3, SiO2和 Eu203，制備的熒光粉通式為Li2SrSiO4:xEu，其中Eu的調(diào)節(jié)范圍為0. 0025彡χ彡0. 1。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中的二次燒結(jié)溫度為 800 "C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3之一所述的制備方法，其特征在于，制備的熒光粉的主要發(fā)射峰位于黃光區(qū)，可在350nm 500nm光線激發(fā)下發(fā)出520nm 650nm的發(fā)射光譜。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述原料為Li2CO3,SrCO3, SiO2, Eu203, BaCO3和CeO2,制備的熒光粉通式為Li2SryBi^yCesSiO4 = XEu,其中Eu的含量調(diào)節(jié)范圍0. 0025彡χ彡0. 1，Ce的含量調(diào)節(jié)范圍0. 0025彡δ彡0. 01，Sr的含量調(diào)節(jié)范圍 0. 4 彡 y 彡 0. 6。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中的二次燒結(jié)溫度為 900 "C。
7.根據(jù)權(quán)利要求5和6所述的制備方法，其特征在于，熒光粉的主要發(fā)射峰位于綠光區(qū)，可在320nm 450nm光線激發(fā)下發(fā)出470nm 570nm的發(fā)射光譜。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種硅酸鹽熒光粉的制備方法，具體包括如下步驟(1)將原料按比例稱量，混合研磨均勻；(2)研磨均勻的混合粉末放入高溫管式爐中進行初次燒結(jié)；(3)將初步燒結(jié)得到的樣品研磨成粉末并加入適量碳粉，再次研磨使碳粉和樣品粉末混合均勻后，放入剛玉方舟，然后將剛玉方舟放在通有氬氣的高溫管式爐進行二次灼燒；(4)將二次灼燒得到的塊狀樣品重新研磨成粉末，過濾即得到所需熒光粉。本發(fā)明制備的熒光粉可在近紫外和紫光激發(fā)下發(fā)出主發(fā)射區(qū)分別位于綠光和黃光的發(fā)射光譜，均具有激發(fā)譜帶寬，制備方法簡單，能量轉(zhuǎn)換效率高的特點，可以與相應(yīng)的LED芯片相匹配，作為三基色熒光粉用于白光LED的制備。
文檔編號C09K11/59GK102559174SQ20111044449
公開日2012年7月11日 申請日期2011年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月26日
發(fā)明者熊曹水, 熊永紅, 魏德玉 申請人:華中科技大學(xué)