一種基于近紫外光激發(fā)的白色熒光粉及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熒光粉，特別是一種基于近紫外光激發(fā)的白色熒光粉；本發(fā)明還涉及該白色熒光粉的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]Dy3+是一種可以產(chǎn)生白光的發(fā)光中心，其發(fā)光譜主要有兩個(gè)發(fā)光部分組成:一是中心波長(zhǎng)位于480 nm左右的藍(lán)發(fā)射光；二是中心波長(zhǎng)位于580 nm左右的黃發(fā)射光，兩者合成即為白光。堿土鋯酸鹽具有較高的熔點(diǎn)、良好的機(jī)械性能及化學(xué)和熱穩(wěn)定性能，具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，尤其是其中的CaZrO3通過[ZrO6]八面體的大幅度旋轉(zhuǎn)和傾斜實(shí)現(xiàn)密堆積，畸變程度大，這種結(jié)構(gòu)可以有效地阻隔摻雜離子之間的能量傳遞，有可能達(dá)到較大的淬滅濃度而產(chǎn)生較強(qiáng)的發(fā)光。
[0003]近年來，人們嘗試將Dy3+摻入堿土鋯酸鹽中，研究其發(fā)射白光的性質(zhì)，并探討了它在WLEDs (白光LED)中潛在的應(yīng)用。有報(bào)道CaZrO3: Dy3+在350-420 nm激發(fā)下具備較好的發(fā)光性質(zhì)，在351 nm近紫外光激發(fā)下可發(fā)射482 nm左右的藍(lán)光，以及575 nm左右的黃光。但到目前為止，見諸報(bào)道的CaZrO3: Dy3+的發(fā)光強(qiáng)度較低，其發(fā)光性能需要進(jìn)一步改善。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種新的基于近紫外光激發(fā)的白色熒光粉，該白色熒光粉可以被近紫外光有效激發(fā)，且發(fā)光強(qiáng)度高。
[0005]本發(fā)明所要解決的另一個(gè)技術(shù)問題是提供了前述基于近紫外光激發(fā)的白色熒光粉的一種制備方法。
[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)方案是通過以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明是一種基于近紫外光激發(fā)的白色熒光粉，其特點(diǎn)是:其化學(xué)式為(Ca1 ^gy) I JyxZrO3, x為Dy 3+的摩爾百分比系數(shù)，0.005彡於Ξ 0.15; 7為Mg2+的摩爾百分比系數(shù)，0.01彡0.30，Dy 3+為發(fā)光中心。
[0007]本發(fā)明所述的一種基于近紫外光激發(fā)的白色熒光粉，進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案是:化學(xué)式中優(yōu)選:0.01 ^ 0.06 ；0.01 ^ 0.10。進(jìn)一步優(yōu)選:X= 0.02 ; J= 0.03。
[0008]本發(fā)明所要解決的的技術(shù)問題還可以通過以下的技術(shù)方案來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明還公開了一種如以上技術(shù)方案所述的基于近紫外光激發(fā)的白色熒光粉的制備方法，其特點(diǎn)是:其步驟如下:以分析純的碳酸鈣CaCO3,碳酸鎂MgCO3S氧化鎂MgO，二氧化鋯ZrO 2以及氧化鏑Dy2O3為原料，按所述化學(xué)式組成稱取適量原料再混合均勻，然后放入坩禍中，在高溫爐中煅燒，燒結(jié)溫度為1200°C?1500°C，維持此溫度2-10小時(shí)后隨爐冷卻，取出后研磨即得白色熒光粉。
[0009]以上所述的本發(fā)明制備方法中，可以采用以下方法將原料混合均勻:將稱取的原料直接在研磨缽中混合均勻。還采用以下方法將原料混合均勻:向稱取的原料中加入適量酒精，利用磁力攪拌或球磨機(jī)進(jìn)行濕法混合，然后利用烘箱烘干。本發(fā)明所述的基于近紫外光激發(fā)的白色熒光粉用肉眼看為白色粉末，可以被近紫外光有效激發(fā)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)及技術(shù)效果如下:
1、本發(fā)明白色熒光粉相比于CaZrO3: Dy3+發(fā)光材料，其中摻雜的Mg 2+離子原料便宜易得；所得發(fā)光粉末的激發(fā)波長(zhǎng)位于300-440 nm范圍，主激發(fā)峰位于351 nm，可以被近紫外光有效激發(fā)；在近紫外光激發(fā)下，本發(fā)明白色熒光粉可發(fā)射中心波長(zhǎng)分別位于483 nm的藍(lán)光和575 nm的黃光，兩者合成即得白光。
[0010]2、本發(fā)明白色熒光粉的發(fā)光中心Dy3+在近紫外光激發(fā)下的發(fā)光效率高、性能好。
[0011]3、本發(fā)明制備方法采用高溫固相法在空氣中制備發(fā)光粉末，該制備工藝操作簡(jiǎn)單，實(shí)用性強(qiáng)，成本低，可以實(shí)現(xiàn)規(guī)模化工業(yè)制造。
【附圖說明】
[0012]圖1為1400 0C燒結(jié)6小時(shí)、Dy3+含量為2mol%、Mg 2+含量為3mol%樣品(Ca0.97Mg0.03) ο.98Dy0.02Zr03 (記為(a))的 XRD 圖譜;
圖2為樣品(a)的激發(fā)光譜；
圖3為樣品(a)和樣品Caa9SDyaQ2Zr03 (記為樣品(b))的激發(fā)光譜；
圖4為樣品(a)的發(fā)射光譜；
圖5為樣品(a)和樣品(b)的發(fā)射光譜。
【具體實(shí)施方式】
[0013]以下進(jìn)一步描述本發(fā)明的具體技術(shù)方案，以便于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步地理解本發(fā)明，而不構(gòu)成對(duì)其權(quán)利的限制。
[0014]實(shí)施例1，一種基于近紫外光激發(fā)的白色熒光粉:其化學(xué)式為(Ca1 ,Dy^rO3,J為Dy3+的摩爾百分比系數(shù)，J7=0.005 為Mg2+的摩爾百分比系數(shù)，尸0.01，Dy3+為發(fā)光中心。采用常規(guī)方法制備。
[0015]實(shí)施例2，一種基于近紫外光激發(fā)的白色熒光粉:其化學(xué)式為(Ca1 ,Mg； ! ,Dy^rO3,J為Dy 3+的摩爾百分比系數(shù)，J7=0.15 為Mg 2+的摩爾百分比系數(shù)，尸0.30，Dy3+為發(fā)光中心。
[0016]其制備方法步驟如下:以分析純的碳酸鈣CaCO3,碳酸鎂MgCO3S氧化鎂MgO，二氧化鋯ZrO2以及氧化鏑Dy 203為原料，按所述化學(xué)式組成稱取適量原料再混合均勻，然后放入坩禍中，在高溫爐中煅燒，燒結(jié)溫度為1200°C，維持此溫度10小時(shí)后隨爐冷卻，取出后研磨即得白色熒光粉。
[0017]實(shí)施例3，一種基于近紫外光激發(fā)的白色熒光粉:其化學(xué)式為(Ca1 ,Dy^rO3,J為Dy 3+的摩爾百分比系數(shù)，J7=0.06 為Mg 2+的摩爾百分比系數(shù)，尸0.10，Dy3+為發(fā)光中心。
[0018]其制備方法步驟如下:以分析純的碳酸鈣CaCO3,碳酸鎂MgCO3S氧化鎂MgO，二氧化鋯ZrO2以及氧化鏑Dy 203為原料，按所述化學(xué)式組成稱取適量原料再混合均勻，然后放入坩禍中，在高溫爐中煅燒，燒結(jié)溫度為1500°C，維持此溫度2小時(shí)后隨爐冷卻，取出后研磨即得白色熒光粉。
[0019]實(shí)施例4，一種基于近紫外光激發(fā)的白色熒光粉:其化學(xué)式為(Ca1 ,Mg； ! ,Dy^rO3,X為Dy 3+的摩爾百分比系數(shù)，f0.10 ;_7為Mg 2+的摩爾百分比系數(shù)，尸0.20，Dy3+為發(fā)光中心。
[0020]其制備方法步驟如下:以分析純的碳酸鈣CaCO3,碳酸鎂MgCO3S氧化鎂MgO，二氧化鋯ZrO2以及氧化鏑Dy 203為原料，按所述化學(xué)式組成稱取適量原料再混合均勻，采用以下方法將原料混合均勻:將稱取的原料直接在研磨缽中混合均勻；然后放入坩禍中，在高溫爐中煅燒，燒結(jié)溫度為1350°C，維持此溫度5小時(shí)后隨爐冷卻，取出后研磨即得白色熒光粉。
[0021]實(shí)施例5，一種基于近紫外光激發(fā)的白色熒光粉:其化學(xué)式為(Ca1 ,Mg； I ,Dy^rO3,X為Dy 3+的摩爾百分比系數(shù)，^=0.02 為Mg 2+的摩爾百分比系數(shù)，尸0.03，Dy3+為發(fā)光中心。
[0022]其制備方法步驟如下:以分析純的碳酸鈣CaCO3,碳酸鎂MgCO3S氧化鎂MgO，二氧化鋯ZrO2以及氧化鏑Dy 203為原料，按所述化學(xué)式組成稱取適量原料再混合均勻，采用以下方法將原料混合均勻:向稱取的原料原料中加入適量酒精，利用磁力攪拌或球磨機(jī)進(jìn)行濕法混合，然后利用烘箱烘干；然后放入坩禍中，在高溫爐中煅燒，燒結(jié)溫度為1400°C，維持此溫度6小時(shí)后隨爐冷卻，取出后研磨即得白色熒光粉。
[0023]用PANalytical V pert Pro MPD X射線衍射儀(XRD)分析樣品的結(jié)晶形態(tài)。參照?qǐng)D1，圖1為1400 0C燒結(jié)6小時(shí)、Dy3+含量為2mol%、Mg 2+含量為3mol%樣品(Ca0.97Mg0.03)ο.98Dy0.02Zr03 (記為(a))的 XRD 圖譜，其結(jié)構(gòu)呈單一的 CaZrO3相，與 JCPDS35-0790 一致，并未出現(xiàn)與Mg2+或Dy 3+有關(guān)的雜相，說明這些離子已經(jīng)完全占據(jù)Ca 2+或Zr 4+的格位。其它燒結(jié)溫度不同或摻雜離子含量不同的樣品的XRD圖與該樣品類似，只是峰的強(qiáng)度不同。因此，可以確定所得樣品為鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的CaZrO3S材料。
[0024]利用HITACHI F-7000型熒光分光光度計(jì)測(cè)試樣品的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜。參照?qǐng)D2 — 5，圖2為樣品(a)的激發(fā)光譜，圖3為樣品(a)和樣品Caa9sDyaraZrO3 (記為樣品(b))的激發(fā)光譜，激發(fā)峰分布在300-440 nm范圍內(nèi)，主激發(fā)峰值為351 nm (發(fā)射譜監(jiān)測(cè)波長(zhǎng)為Xem = 483 nm )，對(duì)應(yīng)于Dy3+的6H15/2— 6P7/2特征激發(fā)。可以發(fā)現(xiàn)，(a)樣品的激發(fā)峰值遠(yuǎn)高于(b)樣品。圖4為樣品(a)的發(fā)射光譜，圖5為樣品(a)和樣品(b)的發(fā)射光譜，包括以483 nm的藍(lán)光和以575 nm的黃光為中心的兩個(gè)強(qiáng)發(fā)射峰(激發(fā)譜監(jiān)測(cè)波長(zhǎng)為Aex=351 nm )，分別對(duì)應(yīng)于Dy3+的4F9/2— %15/2和4F9/2— %13/2的躍迀?？梢园l(fā)現(xiàn)，(a)樣品的發(fā)射峰值也遠(yuǎn)高于(b)樣品。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于近紫外光激發(fā)的白色熒光粉，其特征在于:其化學(xué)式為(Ca1 ,Dy^rO3, x為Dy 3+的摩爾百分比系數(shù)，0.005彡K 0.15 ; 7為Mg2+的摩爾百分比系數(shù)，0.01彡0.30，Dy3+為發(fā)光中心。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于近紫外光激發(fā)的白色熒光粉，其特征在于，化學(xué)式中:0.01 ^ 0.06 ；0.01 ^ 0.10。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于近紫外光激發(fā)的白色熒光粉，其特征在于，化學(xué)式中:X= 0.02 ； y= 0.03。4.一種如權(quán)利要求1或2或3所述的基于近紫外光激發(fā)的白色熒光粉的制備方法，其特征在于:其步驟如下:以分析純的碳酸鈣CaCO3，碳酸鎂MgCO3S氧化鎂MgO，二氧化鋯ZrO2以及氧化鏑Dy 203為原料，按所述化學(xué)式組成稱取適量原料再混合均勻，然后放入坩禍中，在高溫爐中煅燒，燒結(jié)溫度為1200°C?1500°C，維持此溫度2-10小時(shí)后隨爐冷卻，取出后研磨即得白色熒光粉。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，采用以下方法將原料混合均勻:將稱取的原料直接在研磨缽中混合均勻。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于，采用以下方法將原料混合均勻:向稱取的原料中加入適量酒精，利用磁力攪拌或球磨機(jī)進(jìn)行濕法混合，然后利用烘箱烘干。
【專利摘要】本發(fā)明是一種基于近紫外光激發(fā)的白色熒光粉：其化學(xué)式為(Ca1-<i>y</i>Mg<i>y</i>)1-<i>x</i>Dy<i>x</i>ZrO3，<i>x</i>為Dy3+的摩爾百分比系數(shù)，0.005≤<i>x</i>≤0.15；<i>y</i>為Mg2+的摩爾百分比系數(shù)，？0.01≤<i>y</i>≤0.30，Dy3+為發(fā)光中心。本發(fā)明還公開了一種基于近紫外光激發(fā)的白色熒光粉的制備方法：以分析純的碳酸鈣CaCO3，碳酸鎂MgCO3或氧化鎂MgO，二氧化鋯ZrO2以及氧化鏑Dy2O3為原料，混合均勻，然后放入坩堝中煅燒，取出后研磨即得白色熒光粉。本發(fā)明白色熒光粉摻雜的Mg2+離子原料便宜易得；可以被近紫外光有效激發(fā)；發(fā)光效率高、性能好。
【IPC分類】C09K11/67
【公開號(hào)】CN105112053
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510656174
【發(fā)明人】盧佃清, 徐超
【申請(qǐng)人】淮海工學(xué)院
【公開日】2015年12月2日
【申請(qǐng)日】2015年10月12日