專(zhuān)利名稱(chēng)：一種白光led 用全色熒光粉及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光材料，特別涉及一種白光LED用全色熒光粉及其制備方法。
背景技術(shù)：
白光LED作為一種新型的固體光源，不僅克服了傳統(tǒng)白熾燈和熒光燈存在的耗電多、易碎及棄物汞污染嚴(yán)重等缺點(diǎn)，而且具有綠色環(huán)保、壽命長(zhǎng)、體積小、反應(yīng)速度快等諸多優(yōu)點(diǎn)，他的問(wèn)世為人類(lèi)照明產(chǎn)業(yè)開(kāi)辟了新天地，被譽(yù)為繼白熾燈、日光燈、高強(qiáng)度放電(HID)燈之后的第四代照明新光源，是追求低碳經(jīng)濟(jì)的當(dāng)今社會(huì)的首選。目前，利用LED技術(shù)實(shí)現(xiàn)白光的方式有3種:(I)藍(lán)光芯片激發(fā)黃色熒光粉發(fā)出的黃光與剩余的藍(lán)光復(fù)合成白光；(2)利用近紫外LED芯片激發(fā)紅、綠、藍(lán)三基色熒光粉并有機(jī)結(jié)合組成白光；(3)利用近紫外LED芯片激發(fā)單一基質(zhì)全色熒光粉實(shí)現(xiàn)白光。目前，第一種形式是合成白光的主流形式，但器件的發(fā)光顏色隨驅(qū)動(dòng)電壓和熒光粉涂層厚度的變化而變化，色彩還原性差，顯色指數(shù)低，第二種方式因?yàn)闊晒夥刍旌衔镏g將存在顏色再吸收和配比調(diào)控問(wèn)題，流明效率和色彩還原性能受到較大影響，因此研制全色單一白光熒光粉具有十分重要的意義。硅酸鹽體系熒光粉較之其它基質(zhì)具有非常突出的特點(diǎn)，如高純二氧化硅原料價(jià)廉易得；原料和制備條件不同，可以合成不同形態(tài)的硅酸鹽；都含有硅氧四面體結(jié)構(gòu)，耐紫外光子長(zhǎng)期轟擊，化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性較高；光轉(zhuǎn)化率高，結(jié)晶性能及透光性能優(yōu)異；具有寬譜激發(fā)帶，發(fā)射光譜連續(xù)可調(diào)等。因此，稀土離子激活的硅酸鹽基熒光粉被視為一種很有前途的發(fā)光材料。常見(jiàn)的激活離子除Eu2+和Ce3+外，還有Mn2+、Eu3+、Dy3+、Tb3+等，也常被作為單一基質(zhì)白光熒光體系中的激活離子。其中最常見(jiàn)的是兩種或多種離子共摻雜(Eu2+/Mn2\ Ce3VMn2+, Eu2VMn2VTb3+)的單一基質(zhì)白光熒光粉，單一激發(fā)離子很難實(shí)現(xiàn)白光發(fā)射。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)缺陷提供一種參雜一種激活離子、靠單一激發(fā)離子實(shí)現(xiàn)發(fā)射白光的白光LED用全色熒光粉及其制備方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:—種白光LED用全色熒光粉的制備方法，包括以下步驟:I)按照化學(xué)式Sr2_xMgSi207:xTb3+，其中χ=0.005 0.2稱(chēng)取一定質(zhì)量的Tb4O7制成Tb3+溶液，控制Tb3+摩爾濃度為0.01 0.lmol/L，記為溶液A;2)按照化學(xué)式 Sr2_xMgSi207:xTb3+，其中 χ=0.005 0.2 稱(chēng)取一定質(zhì)量的 Sr(NO3)2和Mg(NO3)2.6Η20，將Sr (NO3) 2、Mg (NO3)2.6Η20、Η3Β03和尿素加入溶液A中，充分?jǐn)嚢枋蛊淙芙猓玫饺芤築，尿素與Sr (NO3)2的摩爾比為2 10 =LH3BO3與Sr (NO3)2的摩爾比為0.05:I； 3)根據(jù)溶液B中Mg的量，按照Mg =Si=I:2量取Si (OC2H5)4溶液，將Si (OC2H5)4溶液加入到無(wú)水乙醇中得到溶液C;
4)將溶液C緩慢加入溶液B中，充分?jǐn)嚢?，調(diào)節(jié)pH值為2 3，在60 80°C水浴鍋中，當(dāng)形成淺褐色溶膠時(shí)從水浴鍋中取出，冷卻；5)將冷卻后的溶膠移至于剛玉坩鍋中，放入已升溫到500 700°C的馬弗爐中，待燃燒完畢后，自然冷卻至室溫，得到前驅(qū)粉體；6 )將前驅(qū)粉體在室溫下進(jìn)行超聲處理；7)將經(jīng)超聲處理后的前驅(qū)粉體放入還原氣氛的馬弗爐中，以5°C /min的升溫速率將爐溫升至800 1000°C，保溫2 10h，然后冷卻即得到白光LED用全色熒光粉。所述Tb4O7為市售Tb4O7,純度為99.99%。所述步驟2中所述Sr (NO3) 2、Mg (NO3)2.6Η20、Η3Β03、尿素均為分析純。所述步驟3中Si (OC2H5)4與無(wú)水乙醇的體積比為1:1 3。所述步驟7中還原氣氛通過(guò)裝入碳粉形·成,碳粉質(zhì)量是前驅(qū)體總質(zhì)量的10 30倍。一種白光LED用全色熒光粉，其化學(xué)式為Sr2_xMgSi207:xTb3+，其中x的取值范圍為
0.005 0.2。本發(fā)明至少具有以下有益效果:I)本發(fā)明制備的Sr2_xMgSi207:XTb3+僅參雜一種激活離子，靠一種激活離子激發(fā)就可以發(fā)射白光。2)本發(fā)明制備的Sr2_xMgSi207:xTb3+原料易得,合成成本較低。3)本發(fā)明制備的Sr2_xMgSi207:xTb3+制備工藝操作簡(jiǎn)單方便，晶體發(fā)育良好，分散性好。4)本發(fā)明制備的Sr2_xMgSi207: xTb3+在365nm紫外光的激發(fā)下實(shí)現(xiàn)全色白光發(fā)射。


圖1 本發(fā)明制備的 Sr2_xMgSi207: XTb3+ 的 XRD 圖。圖2本發(fā)明制備的Sr2_xMgSi207: xTb3+的發(fā)射光譜圖。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合具體實(shí)施實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明:以下實(shí)施案例以合成0.02mol的Sr2_xMgSi207: xTb3+為例。實(shí)施例1:I)首先按照 0.02mol 的 Srh 995MgSi2O7 = 0.005Tb3+以含Tb 的含量稱(chēng)取0.00005mol 的Tb4O7, Tb4O7為市售Tb4O7，純度為99.99%，將其置于燒杯中，向燒杯中加入質(zhì)量濃度為56 58%的硝酸溶液，在60 80°C水浴的條件不斷攪拌使其完全溶解，加入去離子水，使Tb3+的摩爾濃度為0.01mol/L,記為溶液A。2)按照 0.02mol 的 Sr1 995MgSi2O7:0.005Tb3+ 稱(chēng)取分析純的 Sr (NO3)20.0399mol,Mg(NO3)2.6H200.02mol, H3BO30.002mol、尿素0.1mol，加入到溶液A中，充分?jǐn)嚢枋蛊淙芙?，得到溶液B。3)量取Si (OC2H5)4和無(wú)水乙醇各4.5mL，將Si (OC2H5) 4加入到無(wú)水乙醇中得到溶液C0
4)將溶液C緩慢加入到溶液B中，充分?jǐn)嚢?，調(diào)節(jié)pH值為2 3，在60°C水浴鍋中，當(dāng)形成淺褐色溶膠時(shí)從水浴鍋中取出，冷卻。5)將冷卻后的溶膠移至于剛玉坩鍋中，放入已升溫到700°C的馬弗爐中，待燃燒完畢后，自然冷卻至室溫，得到前驅(qū)粉體。6)將前驅(qū)粉體室溫下超聲處理5 IOmin。7)將超聲處理后的前驅(qū)粉體放入還原氣氛的馬弗爐中，以5°C /min的升溫速率將爐溫升至800°C，保溫2h，冷卻得到白光LED用全色熒光粉。所述還原氣氛通過(guò)裝入碳粉，碳粉質(zhì)量是前驅(qū)體總質(zhì)量的10倍。實(shí)施例2:I)首先按照 0.02mol 的 Srh99MgSi2O7 = 0.0lTb3+ 以含 Tb 的含量稱(chēng)取 0.0OOlmol 的Tb4O7，將其置于燒杯中，向燒杯中加入質(zhì)量濃度為56 58%的硝酸溶液，在60 80°C水浴的條件不斷攪拌使其完全溶解。加入去離子水，使Tb3+的摩爾濃度為0.01mol/L,記為溶液A02)按照 0.02mol 的 Sr199MgSi2O7Zci tllTb3+ 稱(chēng)取 Sr (NO3)20.0398mol,Mg(NO3)2.6H200.02mol, H3BO30.002mol、尿素0.1mol，加入到溶液A中，充分?jǐn)嚢枋蛊淙芙?，得到溶液B。3)量取Si (OC2H5)4和無(wú)水乙醇各4.5mL，將Si (OC2H5) 4加入到無(wú)水乙醇中得到溶液C0`4)將溶液C緩慢加入到溶液B中，充分?jǐn)嚢?，調(diào)節(jié)pH值為2 3，在60°C水浴鍋中，當(dāng)形成淺褐色溶膠時(shí)從水浴鍋中取出，冷卻。5)將冷卻后的溶膠移至于剛玉坩鍋中，放入已升溫到600°C的馬弗爐中，待燃燒完畢后，自然冷卻至室溫，得到前驅(qū)粉體。6)將前驅(qū)粉體室溫下超聲處理5 IOmin。7)將超聲處理后的前驅(qū)粉體放入還原氣氛的馬弗爐中，以5°C /min的升溫速率將爐溫升至900°C，保溫2h，冷卻得到白光LED用全色熒光粉。所述還原氣氛通過(guò)裝入碳粉，碳粉質(zhì)量是前驅(qū)體總質(zhì)量的10倍。實(shí)施例3:I)首先按照 0.02mol 的 Srh95MgSi2O7 = 0.05Tb3+ 以含 Tb 的含量稱(chēng)取 0.0005mol 的Tb4O7，將其置于燒杯中，向燒杯中加入質(zhì)量濃度為56 58%的硝酸溶液，在70°C水浴的條件不斷攪拌使其完全溶解。加入去離子水，使Tb3+的摩爾濃度為0.02mol/L,記為溶液A。2)按照 0.02mol 的 Sr195MgSi2O7 = 0.05Tb3+ 稱(chēng)取 Sr (NO3) 20.039mol，Mg(NO3)2.6H200.02mol, H3BO30.002mol、尿素0.4mol，加入到溶液A中，充分?jǐn)嚢枋蛊淙芙?，得到溶液B。3)量取Si (OC2H5)44.5mL，無(wú)水乙醇6mL，將Si (OC2H5)4加入到無(wú)水乙醇中得到溶液C04)將溶液C緩慢加入到溶液B中，充分?jǐn)嚢?，調(diào)節(jié)pH值為2 3，在70°C水浴鍋中，當(dāng)形成淺褐色溶膠時(shí)從水浴鍋中取出，冷卻。5)將冷卻后的溶膠移至于剛玉坩鍋中，放入已升溫到500°C的馬弗爐中，待燃燒完畢后，自然冷卻至室溫，得到前驅(qū)粉體。
6)將前驅(qū)粉體室溫下超聲處理5 IOmin。7)將超聲處理后的前驅(qū)粉體放入還原氣氛的馬弗爐中，以5°C /min的升溫速率將爐溫升至850°C，保溫2h，冷卻得到白色熒光粉。所述還原氣氛通過(guò)裝入碳粉,碳粉質(zhì)量是前驅(qū)體總質(zhì)量的30倍。實(shí)施例4:I)首先按照 0.02mol 的 Srh9MgSi2O7 = 0.1Tb3+ 以含 Tb 的含量稱(chēng)取 0.0Olmol 的Tb4O7，將其置于燒杯中，向燒杯中加入質(zhì)量濃度為56 58%的硝酸溶液，在80°C水浴的條件不斷攪拌使其完全溶解。加入去離子水，使Tb3+的摩爾濃度為0.04mol/L,記為溶液A。2)按照 0.02mol 的 Sr1.9MgSi207: 0.1Tb3+ 稱(chēng)取 Sr (NO3) 20.038mol，Mg(NO3)2.6Η200.02moI,H3BO30.002mol、尿素0.24mol，加入到溶液A中，充分?jǐn)嚢枋蛊淙芙?，得到溶液B。3)量取Si (OC2H5)44.5mL，無(wú)水乙醇5mL，將Si (OC2H5)4加入到無(wú)水乙醇中得到溶液C04)將溶液C緩慢加入到溶液B中，充分?jǐn)嚢?，調(diào)節(jié)pH值為2 3，在80°C水浴鍋中，當(dāng)形成淺褐色溶膠時(shí)從水浴鍋中取出，冷卻。5)將冷卻后的溶膠移至于剛玉坩鍋中，放入已升溫到550°C的馬弗爐中，待燃燒完畢后，自然冷卻至室溫，得到前驅(qū)粉體。6)將前驅(qū)粉體室溫下超聲處理5 IOmin。7)將超聲處理后的前驅(qū)粉體放入還原氣氛的馬弗爐中，以5°C /min的升溫速率將爐溫升至900°C，保溫2h，冷卻得到白色熒光粉。所述還原氣氛通過(guò)裝入碳粉，碳粉質(zhì)量是前驅(qū)體總質(zhì)量的15倍。實(shí)施例5:I)首先按照 0.02mol 的 Srh8MgSi2O7 = 0.2Tb3+ 以含 Tb 的含量稱(chēng)取 0.002mol 的Tb4O7，將其置于燒杯中，向燒杯中加入質(zhì)量濃度為56 58%的硝酸溶液，在80°C水浴的條件不斷攪拌使其完全溶解。加入去離子水，使Tb3+的摩爾濃度為0.04mol/L,記為溶液A。2)按照 0.02mol 的 Sr1.8MgSi207: 0.2Tb3+ 稱(chēng)取 Sr (NO3) 20.036mol，Mg(NO3)2.6Η200.02moI,H3BO30.002mol、尿素0.24mol，加入到溶液A中，充分?jǐn)嚢枋蛊淙芙?，得到溶液B。3)量取Si (OC2H5)44.5mL，無(wú)水乙醇9mL，將Si (OC2H5)4加入到無(wú)水乙醇中得到溶液C04)將溶液C緩慢加入到溶液B中，充分?jǐn)嚢?，調(diào)節(jié)pH值為2 3，在70°C水浴鍋中，當(dāng)形成淺褐色溶膠時(shí)從水浴鍋中取出，冷卻。5)將冷卻后的溶膠移至于剛玉坩鍋中，放入已升溫到500°C的馬弗爐中，待燃燒完畢后，自然冷卻至室溫，得到前驅(qū)粉體。6)將前驅(qū)粉體室溫下超聲處理5 IOmin。7)將超聲處理后的前驅(qū)粉體放入還原氣氛的馬弗爐中，以5°C /min的升溫速率將爐溫升至1000°c，保溫2h， 冷卻得到白色熒光粉。所述還原氣氛通過(guò)裝入碳粉，碳粉質(zhì)量是前驅(qū)體總質(zhì)量的20倍。實(shí)施例6:
I)首先按照 0.02mol 的 Sr1 995MgSi2O7 = 0.005Tb3+ 以含 Tb 的含量稱(chēng)取 0.00005mol的Tb4O7,所述Tb4O7純度為99.99%，將其置于燒杯中，向燒杯中加入質(zhì)量濃度為56 58%的硝酸溶液，在60 80°C水浴的條件不斷攪拌使其完全溶解，加入去離子水，使Tb3+的摩爾濃度為0.lmol/L，記為溶液A。2)按照 0.02mol 的 Sr1 995MgSi2O7:0.005Tb3+ 稱(chēng)取分析純的 Sr (NO3)20.0399mol,Mg(NO3)2.6Η200.02moI,H3BO30.002mol、尿素0.08mol，加入到溶液A中，充分?jǐn)嚢枋蛊淙芙猓玫饺芤築。3)量取Si (OC2H5)44.5mL，無(wú)水乙醇各13.5mL，將Si (OC2H5)4加入到無(wú)水乙醇中得到溶液C。4)將溶液C緩慢加入到溶液B中，充分?jǐn)嚢瑁{(diào)節(jié)pH值為2 3，在60°C水浴鍋中，當(dāng)形成淺褐色溶膠時(shí)從水浴鍋中取出，冷卻。5)將冷卻后的溶膠移至于剛玉坩鍋中，放入已升溫到700°C的馬弗爐中，待燃燒完畢后，自然冷卻至室溫，得到前驅(qū)粉體。6)將前驅(qū)粉體室溫下超聲處理5 IOmin。

7)將超聲處理后的前驅(qū)粉體放入還原氣氛的馬弗爐中，以5°C /min的升溫速率將爐溫升至800°C，保溫10h，冷卻得到白光LED用全色熒光粉。所述還原氣氛通過(guò)裝入碳粉，碳粉質(zhì)量是前驅(qū)體總質(zhì)量的10倍。圖1為本發(fā)明制備的Sr2_xMgSi207:xTb3+的XRD圖，由圖1可看出本發(fā)明制備的Sr2^xMgSi2O7: XTb3+熒光粉結(jié)晶性能好，相純度高。圖2為本發(fā)明制備的Sr2_xMgSi207:xTb3+的發(fā)射光譜圖，由圖2可看出本發(fā)明制備的 Sr2_xMgSi207: xTb3+ 在 365nm 紫外光激發(fā)下在 489nm、550nm、550nm、615nm 分別有一個(gè)發(fā)射峰，實(shí)現(xiàn)全色白光發(fā)射。
權(quán)利要求
1.一種白光LED用全色熒光粉的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)按照化學(xué)式Sr2_xMgSi207:xTb3+，其中x=0.005 0.2稱(chēng)取一定質(zhì)量的Tb4O7制成Tb3+溶液，控制Tb3+摩爾濃度為0.01 0.lmol/L，記為溶液A; 2)按照化學(xué)式Sr2_xMgSi207:xTb3+，其中x=0.005 0.2稱(chēng)取一定質(zhì)量的Sr(NO3)2和Mg(NO3)2.6H20，將Sr (NO3) 2、Mg(NO3)2.6H20、H3BO3和尿素加入溶液A中，充分?jǐn)嚢枋蛊淙芙?，得到溶液B，尿素與Sr (NO3)2的摩爾比為2 10 =LH3BO3與Sr (NO3)2的摩爾比為0.05:I； 3)根據(jù)溶液B中Mg的量，按照Mg=Si=I:2量取Si (OC2H5)4溶液，將Si (OC2H5)4溶液力口入到無(wú)水乙醇中得到溶液C; 4)將溶液C緩慢加入溶液B中，充分?jǐn)嚢?，調(diào)節(jié)pH值為2 3，在60 80°C水浴鍋中，當(dāng)形成淺褐色溶膠時(shí)從水浴鍋中取出，冷卻； 5)將冷卻后的溶膠移至于剛玉坩鍋中，放入已升溫到500 700°C的馬弗爐中，待燃燒完畢后，自然冷卻至室溫，得到前驅(qū)粉體； 6)將前驅(qū)粉體在室溫下進(jìn)行超聲處理； 7)將經(jīng)超聲處理后的前驅(qū)粉體放入還原氣氛的馬弗爐中，以5°C/min的升溫速率將爐溫升至800 1000°C，保溫2 10h，然后冷卻即得到白光LED用全色熒光粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光LED用全色熒光粉的制備方法，其特征在于:所述Tb4O7為市售Tb4O7,純度為99.99%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所 述的白光LED用全色熒光粉的制備方法，其特征在于:所述步驟2中所述Sr (NO3) 2、Mg (NO3)2.6Η20、Η3Β03、尿素均為分析純。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光LED用全色熒光粉的制備方法，其特征在于:所述步驟3中Si (OC2H5)4與無(wú)水乙醇的體積比為1:1 3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的白光LED用全色熒光粉的制備方法，其特征在于:所述步驟7中還原氣氛通過(guò)裝入碳粉形成，碳粉質(zhì)量是前驅(qū)體總質(zhì)量的10 30倍。
6.一種白光LED用全色熒光粉，其特征在于:其化學(xué)式為Sr2_xMgSi207:xTb3+，其中x的取值范圍為0.005 0.2。
全文摘要
一種白光LED用全色熒光粉及其制備方法，稱(chēng)取一定質(zhì)量的Tb4O7，制成Tb3+溶液，記為溶液A;稱(chēng)取Sr(NO3)2、Mg(N03)2·6H2O、H3BO3、尿素，加入到溶液A中，充分?jǐn)嚢枋蛊淙芙?，得到溶液B;將Si(OC2H5)4加入到無(wú)水乙醇中得到溶液C;將溶液C加入溶液B中，形成淺褐色溶膠;將冷卻后的溶膠燃燒完畢后，自然冷卻至室溫，得到前驅(qū)粉體;將前驅(qū)粉體放入還原氣氛的馬弗爐中，保溫2～10h，冷卻后得到熒光粉,本發(fā)明的制備的熒光粉僅參雜一種激活離子，靠一種激活離子激發(fā)就可以發(fā)射白光，合成成本較低,制備工藝操作簡(jiǎn)單，晶體發(fā)育良好，分散性好。
文檔編號(hào)C09K11/59GK103074055SQ201310027088
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2013年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月24日
發(fā)明者寧青菊, 喬暢君, 李向龍, 高丹鵬, 于成龍, 史永勝 申請(qǐng)人:陜西科技大學(xué)