專利名稱：一種稀土摻雜的鋁酸鹽熒光粉及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于LED用熒光粉，涉及一種稀土摻雜的鋁酸鹽熒光粉及其制備方法。
背景技術(shù)：
白光LED具有環(huán)保、體積小、壽命長(zhǎng)、反應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，并克服了傳統(tǒng)白熾燈和熒光燈存在的耗電多、易碎及棄物汞污染等缺點(diǎn)。在特種照明、液晶顯示以及普通照明等方面顯示出巨大的應(yīng)用前景。目前光轉(zhuǎn)換型白光LED是最易實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的，其中最普遍的方法是:通過藍(lán)光芯片激發(fā)YAG:Ce3+黃色熒光粉，利用黃光和藍(lán)光混合得到白光。但這種類型的白光LED的發(fā)光顏色很容易受輸入電流和熒光粉涂層厚度的影響，且YAG:Ce3+的發(fā)光強(qiáng)度受環(huán)境溫度影響也很大。為解決以上問題，該領(lǐng)域?qū)⒆⒁饬χ饾u轉(zhuǎn)向采用紫外-近紫外輻射InGaN芯片激發(fā)熒光粉以實(shí)現(xiàn)白光LED。由于熒光粉混合調(diào)配及顏色再吸收等問題的存在，使得流明效率及色彩穩(wěn)定性、顯示指數(shù)等有較大的影響，近年來研制近紫外激發(fā)全色單一白光熒光粉成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題在于提供一種稀土摻雜的鋁酸鹽熒光粉及其制備方法，克服熒光粉混合調(diào)配及顏色再吸收，使得流明效率及色彩穩(wěn)定性、顯示指數(shù)等有較大的提高。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種稀土摻雜的鋁酸鹽熒光粉，該鋁酸鹽熒光粉的化學(xué)通式為CanyAl2B2O8:xRE，yR ;其中 B 為 Si 和 Ge 的組合，RE 為 Eu，0.001 ≤x ≤0.02，R 為 Mn，0.01 ≤y ≤0.35。所述的Si:Ge的摩爾比為1.5 1.95:0.05 0.5。所述的χ=0.01。所述的y 為 0.0.15 ≤y ≤0.35。一種稀土摻雜的鋁酸鹽熒光粉的制備方法，包括以下步驟:I)按照化學(xué)通式CanAl2B2O8:xRE，yR中Ca、Al、B、RE、R的摩爾比稱取含有Ca、A1、B、RE、R元素的氧化物或者碳酸鹽，并將其研磨、混合得到混合物；其中，B為Si和Ge的組合，RE 為 Eu，0.001 ≤X ≤0.05，R 為 Mn，0.01 ≤y ≤0.35 ;2)在步驟I)所制備的混合物中加入占混合物總質(zhì)量2 5t%的助熔劑，在保護(hù)氣氛條件下進(jìn)行燒結(jié)；3)將步驟2)燒結(jié)所得產(chǎn)物冷卻后取出研磨、洗滌，得到鋁酸鹽熒光粉Ca1IyAl2B2O8IxRE, yR。

所述的助熔劑為H3BO3或氟化物，所述的氟化物為Ca、B的氟化物中的一種或幾種。所述的燒結(jié)是在保護(hù)氣氛下，燒結(jié)溫度在1300°C _1550°C，燒結(jié)時(shí)間彡5小時(shí)。所述的保護(hù)氣氛為H2、N2/H2、NH3中的一種或幾種。
所述的保護(hù)氣氛為N2和H2的混合，其體積比為N2:H2=3:1 99:1。所述的保護(hù)氣氛為的NH3和H2的混合，其體積比為NH3:H2=3:1 99:1。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果:本發(fā)明提供的稀土摻雜的鋁酸鹽熒光粉及其制備方法，采用常見的廉價(jià)化合物為原材料合成物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，發(fā)光性能優(yōu)良的、單一基質(zhì)的白光發(fā)射鋁酸鹽熒光粉，合成的熒光粉能夠在紫外-近紫外芯片激發(fā)下發(fā)射白色光；克服了熒光粉混合調(diào)配及顏色再吸收等問題的存在，使得流明效率及色彩穩(wěn)定性、顯示指數(shù)等有較大的提高。本發(fā)明提供的稀土摻雜的鋁酸鹽熒光粉及其制備方法，可操作性強(qiáng)，原料價(jià)格低廉，工藝窗口寬，適于大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。


圖1 為所制備的 Ca0.99_xAl2SiL95Ge0.0508:0.0lEu2+, xMn2+(x=0.15-0.35)的色坐標(biāo)和相關(guān)色溫；圖2為未加入Mn激活離子的藍(lán)色熒光粉及圖1中對(duì)應(yīng)的熒光粉的發(fā)射光譜。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，所述是對(duì)本發(fā)明的解釋而不是限定。實(shí)施例1稀土摻雜的鋁酸鹽熒光粉及其制備方法，包括以下步驟:按照Ca0 84Al2Si195Ge0 05O8I0.0lEu, 0.15Mn 化學(xué)計(jì)量比稱取 CaC03、SiO2, GeO2,A1203、Eu2O3> MnCO3以及3wt%的助熔劑H3BO3經(jīng)混合、充分研磨后；放于氧化鋁坩堝中，將坩堝置于管式爐中，在保護(hù)氣體N2:H2=3:1中以1550°C溫度燒結(jié)12小時(shí)，之后冷卻至室溫取出，研磨過篩后經(jīng)異丙醇洗滌、干燥，即得到藍(lán)白色熒光粉Caa84Al2Sih95Geatl5O8 = 0.0lEu，
0.15Mn。實(shí)施例2稀土摻雜的鋁酸鹽熒光粉及其制備方法，包括以下步驟:按照Ca0.79Al2SiL95Ge0.0508: 0.0lEu, 0.20Mn 化學(xué)計(jì)量比稱取 CaC03、SiO2, GeO2,A1203、Eu2O3> MnCO3以及2wt%的助熔劑NaF經(jīng)混合、充分研磨后；放于氧化鋁坩堝中，將坩堝置于管式爐中，在保護(hù)氣體N2:H2=9:1中以1450°C溫度燒結(jié)5小時(shí)，之后冷卻至室溫取出，研磨過篩后經(jīng)異丙醇洗滌、干燥，即得到藍(lán)白色熒光粉Ca。.79Al2SiL95Ge0.0508: 0.0IEu，
0.2OMn ο實(shí)施例3稀土摻雜的鋁酸鹽熒光粉及其制備方法，包括以下步驟:按照Ca0.74Al2SiL95Ge0 0508: 0.0lEu, 0.25Mn 化學(xué)計(jì)量比稱取 CaC03、SiO2, GeO2,Al203、Eu203、MnC03以及4wt%的助熔劑CaF2經(jīng)混合、充分研磨后；放于氧化鋁坩堝中，將坩堝置于管式爐中，在保護(hù)氣體N2:H2=95:5中以1350°C溫度燒結(jié)7小時(shí)，之后冷卻至室溫，取出研磨過篩后經(jīng)異丙醇洗滌、干燥；即得到白色熒光粉Caa74Al2S^95Geatl5O8 = 0.0lEu,0.25Mn。實(shí)施例4
稀土摻雜的鋁酸鹽熒光粉及其制備方法，包括以下步驟:按照Ca0.S9Al2Si1.95Ge0.0508: 0.0lEu, 0.30Mn 化學(xué)計(jì)量比稱取 CaC03、SiO2, GeO2,A1203、Eu2O3> MnCO3以及5wt%的助熔劑BaF2經(jīng)混合、充分研磨后；放于氧化鋁坩堝中，將坩堝置于管式爐中，在保護(hù)氣體NH3中以1500°C溫度燒結(jié)10小時(shí)，之后冷卻至室溫取出，研磨過篩后經(jīng)異丙醇洗滌、干燥，即得到白色熒光粉Caa69Al2Sih95Geatl5O8 = 0.0lEu, 0.30Mn。實(shí)施例5稀土摻雜的鋁酸鹽熒光粉及其制備方法，包括以下步驟:按照Ca0.S4Al2Si1.95Ge0.0508: 0.0lEu, 0.35Mn 化學(xué)計(jì)量比稱取 CaC03、SiO2, GeO2,A1203、Eu2O3> MnCO3以及3wt%的助熔劑SrF2經(jīng)混合、充分研磨后；放于氧化鋁坩堝中，將坩堝置于管式爐中，在保護(hù)氣體NH3中以1440°C溫度燒結(jié)8小時(shí)，之后冷卻至室溫取出，研磨過篩后經(jīng)異丙醇洗滌、干燥，即得到白色熒光粉Caa64Al2Sih95Geatl5O8 = 0.0lEu, 0.35Mn。實(shí)施例6稀土摻雜的鋁酸鹽熒光粉及其制備方法，包括以下步驟:按照Ca0 82Al2Si19Ge01O8:0.0lEu, 0.17Mn 化學(xué)計(jì)量比稱取 CaC03、Si02、Ge02、Al203、Eu203、MnCO3以及3wt%的助熔劑SrF2經(jīng)混合、充分研磨后；放于氧化鋁坩堝中，將坩堝置于管式爐中，在保護(hù)氣體NH3中以1430°C溫度燒結(jié)4小時(shí)，之后冷卻至室溫取出；研磨過篩后經(jīng)異丙醇洗滌、干燥，即得到藍(lán)白色熒光粉Caa82Al2Sih9GeaiO8 = 0.01Eu，0.17Mn。實(shí)施例7
稀土摻雜的鋁酸鹽熒光粉及其制備方法，包括以下步驟:按照Ca0 77Al2Si18Ge0 2O8I0.0lEu, 0.22Mn 化學(xué)計(jì)量比稱取 CaC03、Si02、Ge02、Al203、Eu203、MnCO3以及3wt%的助熔劑SrF2經(jīng)混合、充分研磨后；放于氧化鋁坩堝中，將坩堝置于管式爐中，在保護(hù)氣體NH3中以1500°C溫度燒結(jié)7小時(shí)，之后冷卻至室溫取出，研磨過篩后經(jīng)異丙醇洗滌、干燥，即得到白色熒光粉Ca0.77Al2SiL8Ge0.208:0.0lEu,0.22Mn。實(shí)施例8稀土摻雜的鋁酸鹽熒光粉及其制備方法，包括以下步驟:按照Ca0.J58Al2Si1.6Ge0 408:0.0lEu, 0.3IMn 化學(xué)計(jì)量比稱取 CaC03、Si02、Ge02、Al203、Eu2O3^MnCO3以及l(fā)wt%的助熔劑SrF2經(jīng)混合、充分研磨后放于氧化鋁坩堝中，將坩堝置于管式爐中，在保護(hù)氣體NH3:H2=90:10中以1480°C溫度燒結(jié)8小時(shí)，之后冷卻至室溫取出，研磨過篩后經(jīng)異丙醇洗滌、干燥，即得到白色熒光粉Caa68Al2Sih6Gea4O8 = 0.0lEu, 0.31Mn。實(shí)施例9稀土摻雜的鋁酸鹽熒光粉及其制備方法，包括以下步驟:按照Ca0 75Al2Si15Ge0 5O8I0.0lEu, 0.24Mn 化學(xué)計(jì)量比稱取 CaC03、Si02、Ge02、Al203、Eu2O3^ MnCO3以及4被％的助熔劑NaF經(jīng)混合、充分研磨后；放于氧化鋁坩堝中，將坩堝置于管式爐中，在保護(hù)氣體NH3中以1460°C溫度燒結(jié)6.5小時(shí)，之后冷卻至室溫取出，研磨過篩后經(jīng)異丙醇洗滌、干燥后即得到白色熒光粉Caa75Al2Sih5Gea5O8 = 0.0lEu,0.24Mn。參見圖1、圖2，所示為實(shí)施例1 5所制備的熒光粉的色坐標(biāo)和相關(guān)色溫，以及其與未Mn激活離子的熒光粉的發(fā)射光譜，結(jié)果表明，所制備的鋁酸鹽熒光粉克服了熒光粉混合調(diào)配及顏色再吸收等問題的存在，使得流明效率及色彩穩(wěn)定性、顯示指數(shù)等有較大的提聞。
權(quán)利要求
1.一種稀土摻雜的鋁酸鹽熒光粉，其特征在于，該鋁酸鹽熒光粉的化學(xué)通式為Ca1^yAl2B2O8:xRE, yR ;其中 B 為 Si 和 Ge 的組合，RE 為 Eu，0.001 ^ x ^ 0.02，R 為 Mn，0.01 彡 y 彡 0.35。
2.如權(quán)利要求1所述的稀土摻雜的鋁酸鹽熒光粉，其特征在于，Si=Ge的摩爾比為1.5 1.95:0.05 0.5。
3.如權(quán)利要求1所述的稀土摻雜的鋁酸鹽熒光粉，其特征在于，所述的x=0.01。
4.如權(quán)利要求1所述的稀土摻雜的鋁酸鹽熒光粉，其特征在于，所述的y為0.0.15 彡 y 彡 0.35。
5.一種稀土摻雜的鋁酸鹽熒光粉的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)按照化學(xué)通式Ca1^Al2B2O8:xRE，yR中Ca、Al、B、RE、R的摩爾比稱取含有Ca、Al、B、RE、R元素的氧化物或者碳酸鹽，并將其研磨、混合得到混合物；其中，B為Si和Ge的組合，RE 為 Eu，0.001 彡 X 彡 0.05，R 為 Mn，0.01 彡 y 彡 0.35 ; 2)在步驟I)所制備的混合物中加入占混合物總質(zhì)量2 5t%的助熔劑，在保護(hù)氣氛條件下進(jìn)行燒結(jié)； 3)將步驟2)燒結(jié)所得產(chǎn)物冷卻后取出研磨、洗漆，得到鋁酸鹽熒光粉Ca1IyAl2B2O8IxRE, yR。
6.如權(quán)利要求5所述的稀土摻雜的鋁酸鹽熒光粉的制備方法，其特征在于，所述的助熔劑為H3BO3或氟化物。
7.如權(quán)利要求5所述的稀土摻雜的鋁酸鹽熒光粉的制備方法，其特征在于，所述的燒結(jié)是在保護(hù)氣氛下，燒結(jié)溫度在1300°C 1550°C，燒結(jié)時(shí)間彡5小時(shí)。
8.如權(quán)利要求7所述的稀土摻雜的鋁酸鹽熒光粉的制備方法，其特征在于，所述的保護(hù)氣氛為H2、N2/H2、NH3中的一種或幾種。
9.如權(quán)利要求8所述的稀土摻雜的鋁酸鹽熒光粉的制備方法，其特征在于，所述的保護(hù)氣氛為N2和H2的混合，其體積比為N2:H2=3:1 99:1。
10.如權(quán)利要求8所述的稀土摻雜的鋁酸鹽熒光粉的制備方法，其特征在于，所述的保護(hù)氣氛為的NH3和H2的混合，其體積比為NH3:H2=3:1 99:1。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種稀土摻雜的鋁酸鹽熒光粉及其制備方法，該鋁酸鹽熒光粉的化學(xué)通式為Ca1-x-yAl2B2O8:xRE，yR；其中B為Si和Ge的組合，RE為Eu，0.001≤x≤0.02，R為Mn，0.01≤y≤0.35。按照化學(xué)通式稱取原料后與助熔劑，在保護(hù)氣氛條件下進(jìn)行燒結(jié)；燒結(jié)所得產(chǎn)物冷卻后取出研磨、洗滌，得到鋁酸鹽熒光粉。本發(fā)明克服了熒光粉混合調(diào)配及顏色再吸收等問題的存在，使得流明效率及色彩穩(wěn)定性、顯示指數(shù)等有較大的提高。
文檔編號(hào)C09K11/66GK103074057SQ20121057545
公開日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者蘇醒宇 申請(qǐng)人:彩虹集團(tuán)公司