共摻雜氟鋁酸鹽基質(zhì)熒光粉及其合成方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及巧光粉領(lǐng)域。更具體地說，本發(fā)明設(shè)及一種化2^-Eu3+共滲雜氣侶酸鹽 基質(zhì)巧光粉及其合成方法與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著全球氣候變暖和能源危機(jī)日益嚴(yán)重，節(jié)約能源、減少排放、保護(hù)環(huán)境成為 當(dāng)今時(shí)代的熱點(diǎn)話題，其中尋找高效、節(jié)能的照明光源受到各行業(yè)工作者的廣泛關(guān)注。 LED(Li曲temittingdiode)是發(fā)光二極管的簡稱，是20世紀(jì)后期發(fā)明并發(fā)展起來的一種 新型光源。LED具有能耗低（只有白識(shí)燈能耗的1/8)、壽命長（幾萬小時(shí)）、無污染（無 隸）、福射光譜豐富、發(fā)光效率高、色彩還原性好、響應(yīng)速度快（WUS為單位）等優(yōu)點(diǎn)，已被 廣泛應(yīng)用于指示燈、信號(hào)燈、顯示屏、背光源、工業(yè)設(shè)備、儀器儀表、城市景觀照明、室內(nèi)外普 通照明等多種領(lǐng)域，被人們看成是取代白識(shí)燈、巧光燈和高壓氣體放電燈的第四代綠色照 明光源。
[0003] 由于白光與日光極為接近，更能較好地反映照射物體的真實(shí)顏色，所W白光發(fā)光 二極管（WhiteIi曲temittingdiode,簡稱WLED)作為照明光源具有極大的潛力。目前， 獲取WLED的主要途徑有=種：第一種是利用=基色原理和目前已能生產(chǎn)的紅、綠、藍(lán)=種 超高亮度L邸按光強(qiáng)1 : 2 : 0.38的比例混合而成白色；第二種是利用超高亮度InGaN 藍(lán)色LED,其管忍上加上少許的錠侶石惱石為主體的巧光粉，它能在藍(lán)光激發(fā)下產(chǎn)生黃綠 光，而此黃綠光又可與透出的藍(lán)光合成白光，但由于其發(fā)光中屯、Ce3+的發(fā)射在紅光部分嚴(yán) 重短缺，造成白光L邸產(chǎn)品顯色性較差，難W滿足低色溫照明需要，利用該巧光粉很難獲得 4000KW下、特別是3000KW下的低色溫的白光LED。運(yùn)種光作為照明光源，在視覺感覺上過 分陰冷，難W用于室內(nèi)照明，因此必須降低L邸燈的色溫。此外，利用該方式所產(chǎn)生白光作 為液晶顯示背光源時(shí)，顯示色域窄、色彩還原性差；第=種是研制紫外光LED,采用紫外光 激發(fā)=基色巧光粉或其他巧光粉，產(chǎn)生多色混合而成的白光，其顯色性可W得到較大提高， 運(yùn)一方法實(shí)現(xiàn)白光L邸的主要困難在于缺乏合適的紅色巧光粉。因此研制高效的紅色巧光 粉成為實(shí)現(xiàn)白光LED的關(guān)鍵。
[0004] 稀±離子中化具有比較好的發(fā)光性能，它能發(fā)射單色性好、量子效率高的紅色 巧光，已成為紅綠藍(lán)S基色中發(fā)紅光的主要材料之一?；陌l(fā)光強(qiáng)度、巧光壽命及發(fā)射峰 寬窄等性質(zhì)受基質(zhì)的影響很大，所化選擇合適的基質(zhì)，研究滲入Eu3+后巧光粉的發(fā)光性能， 是化發(fā)光材料研究的重點(diǎn)之一。氣侶酸鹽是無機(jī)發(fā)光材料中的新興家族，相比其他巧光 材料，其具有價(jià)格低廉，基質(zhì)不含稀有金屬化、Y，有較好的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)。 夏志國等通過高溫固相法合成了一系列新的發(fā)光性能可調(diào)的巧光粉CazAlsOeF:Ce3^Jb3+, CazAljOeF: 0. 08Ce3+，0. 05Tb3+被發(fā)現(xiàn)有強(qiáng)烈的綠光發(fā)射，運(yùn)是基于Ce-化的高效的能 量轉(zhuǎn)移，其能量轉(zhuǎn)移效率超過90 %。在CazAlsOeF晶格中Ce"+-化3+的能量轉(zhuǎn)移機(jī)制歸因 于交換相互作用和Ce-Ce簇的形成，Ce-化簇應(yīng)該是高能量轉(zhuǎn)換效率的原因。能量傳遞的 臨界距離可用濃度澤滅法計(jì)算。Kristin等通過高溫固相法，在還原氣氛下合成了氣氧化物 巧光粉固溶體Sri.975Cen.D25Ba(AIOaF)IX(SiOs)X,通過調(diào)整成分X，最大發(fā)射波長能夠從綠色 調(diào)節(jié)到黃色，所合成系列中的一些樣品的光致發(fā)光量子產(chǎn)率被確定為70 + 5%，當(dāng)X= 0. 5 時(shí)，樣品有良好的熱性能，在160°C的光致發(fā)光強(qiáng)度只下降到室溫強(qiáng)度的82%。Won-化Ul Lee等通過高溫固相法，在還原氣氛中合成了氣氧化物S。xMxAl〇.gInD.i〇4F(M=Ca,Ba, 0. 1《X《0. 7)和Sr2.5M0.5Al1yInAFO). 05《y《0.巧）發(fā)光材料，S。xBaxAlaJn〇.i〇4F(M =Ca,Ba，0. 1《X《0.7)和Sr2.5M0.5Al1yInAFO).O5《y《0.巧）缺陷引起的自激發(fā)動(dòng) 力學(xué)光致發(fā)光光譜能清楚地被檢測到，并伴隨有明亮的澄色和黃色發(fā)射光。365nm附近激發(fā) 的氣氧化物巧光粉將適合于近紫外LED(NUV-LED)的激發(fā)轉(zhuǎn)換。
[000引在眾多氣侶酸鹽基中，化12AI14O32F2是一種良好的基質(zhì)，其具有很多優(yōu)點(diǎn)：（1)從紫 外250nm到中紅外SOOnm的寬透光范圍；（2)更低的折射率、較好的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng) 度；（3)烙點(diǎn)為1465。有很好的熱穩(wěn)定性和較低的熱膨脹系數(shù)；(4)對(duì)稀±離子的發(fā)光具 有敏化作用，基質(zhì)可W吸收能量并傳遞給稀上離子，而運(yùn)個(gè)過程中能量損失很少，在紫外激 發(fā)下有穩(wěn)定的發(fā)光效率。由于化12AI14O3化基質(zhì)中的化2+與化的離子半徑非常接近（分 別為99pm和95pm)，根據(jù)半徑匹配原則，Eu3+容易取代化2+而進(jìn)入化2唱子格化形成發(fā)光 中屯、。黃寬偉等曾W化12AI14O32F2為基質(zhì)，采用高溫固相法合成的化12AI14O32F2:化巧光 粉，其發(fā)光效果較好，但反應(yīng)物需要長時(shí)間研磨才能混合均勻，且溫度高，耗能較高，粒徑分 布不均勻，反應(yīng)不完全，且產(chǎn)品中含有少量原來的固體原料。本課題組曾利用溶膠-凝膠法 合成Ca^AliAzFz:Eu納米紅色巧光粉。
[0006] 由于受f-f躍遷選律制約，化的光譜呈狹窄線狀，譜線強(qiáng)度較低，不利于吸收激 發(fā)能量。但將6113?原為化2+后，因化2+的外層電子結(jié)構(gòu)為4f65di，5d軌道裸露在外，容易受 環(huán)境的影響，可W發(fā)生4f65di- 4巧的躍遷，此躍遷發(fā)射呈寬帶，強(qiáng)度較高，巧光壽命短，發(fā) 射光譜隨基質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)的改變而發(fā)生改變，且激發(fā)光譜位于近紫外區(qū)，能很好的解決化 發(fā)光存在的問題，所W尋找一種合成方法將巧光粉中的化還原為化2+是一種很好的途徑。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的一個(gè)目的是解決至少上述問題，并提供至少后面將說明的優(yōu)點(diǎn)。
[000引本發(fā)明還有一個(gè)目的是采用燃燒法可W合成化2^-Eu3+共存的化12xA1i4032F2 :XEu巧光粉，且通過改變合成條件和激發(fā)波長，可W調(diào)整化2+離子藍(lán)光發(fā)射和化離子紅光發(fā)射 的強(qiáng)度比例，進(jìn)而合成了趨近于白光的光。
[0009] 為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的運(yùn)些目的和其它優(yōu)點(diǎn)，提供了一種Eu2^-Eu3+共滲雜氣侶酸 鹽基質(zhì)巧光粉，該巧光粉的分子式為：Cai2xA1i4〇3化：xEu，其中0. 2 <X< 0. 6,該巧光粉 的分子結(jié)構(gòu)中的化是指化2+和化共存的混合物。
[0010] 優(yōu)選的是，所述的化2^-Eu3+共滲雜氣侶酸鹽基質(zhì)巧光粉，所述X取值為0. 36。
[0011] 優(yōu)選的是，所述的化2^-Eu3+共滲雜氣侶酸鹽基質(zhì)巧光粉，其特征在于，S價(jià)館離子 與二價(jià)館離子數(shù)量的比值范圍為0. 73-1. 88。
[0012] 本發(fā)明還提供了一種技術(shù)方案：
[0013] 一種化2^-Eu3+共滲雜氣侶酸鹽基質(zhì)巧光粉的合成方法，包括W下步驟：
[0014] 步驟一、稱取硝酸巧、氣化錠，混合后，加入硝酸館溶液和硝酸侶溶液，再加入尿素 和棚酸，攬拌混勻，置于超聲波振蕩15min至得到透明溶液，即前驅(qū)體；
[0015] 步驟二、將前驅(qū)體置于預(yù)設(shè)溫度為700-1000°C的箱式高溫爐中燃燒5-15min，取 出后冷卻、研磨，得二價(jià)館和=價(jià)館共滲雜氣侶酸鹽基質(zhì)巧光粉；
[0016]其中，所述硝酸巧、硝酸館、硝酸侶按照合成一定量的化12xA1i4〇32F2 :址U中的各 元素化學(xué)計(jì)量比稱取，所述氣化錠按與合成化。xAliAzFz:址U的量W摩爾比為4-8 : 1稱 取，所述尿素按與硝酸鹽的總質(zhì)量W質(zhì)量比為1. 5-2.0 : 1稱取，所述硝酸鹽是指硝酸巧、 硝酸館和硝酸侶，所述棚酸按與合成化12xAliAzFz:址U的量W摩爾比為0. 1-0. 3 : 1稱 取。
[0017] 優(yōu)選的是，所述的化2^-Eu3+共滲雜氣侶酸鹽基質(zhì)巧光粉的合成方法，所述步驟二 中預(yù)設(shè)溫度為800-900°C。
[0018] 優(yōu)選的是，所述的化2^-Eu3+共滲雜氣侶酸鹽基質(zhì)巧光粉的合成方法，所述步驟二 中燃燒IOmin。
[0019] 優(yōu)選的是，所述的化2^-Eu3+共滲雜氣侶酸鹽基質(zhì)巧光粉的合成方法，所述氣化錠 按與合成Cai2xAli4〇32F2:址U的量W摩爾比為6 : 1稱取。
[0020] 優(yōu)選的是，所述的化2^-Eu3+共滲雜氣侶酸鹽基質(zhì)巧光粉的合成方法，所述尿素按 與硝酸鹽的總質(zhì)量W質(zhì)量比為1.5 : 1稱取。