一種硅酸鹽綠色熒光粉及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及發(fā)光材料及其制備方法和用途，具體地說是一種娃酸鹽綠色巧光粉及 其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 白光L邸被譽(yù)為第四代照明光源，與傳統(tǒng)照明光源相比具有體積小、響應(yīng)快、壽命 長(zhǎng)、能耗少和無污染等諸多優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于L邸背光源、移動(dòng)通訊、汽車燈、交通信號(hào)燈、 室內(nèi)外照明等領(lǐng)域，有著顯著的節(jié)能前景和龐大的應(yīng)用市場(chǎng)。
[0003] 目前，主流的白光LED是利用InGaN藍(lán)光忍片激發(fā)YAG:Ce3+巧光粉產(chǎn)生與藍(lán)光互 補(bǔ)的黃光，進(jìn)而混合來實(shí)現(xiàn)的。運(yùn)種方法不僅簡(jiǎn)單易行，工藝條件相對(duì)成熟，而且得到的白 光發(fā)光效率高、亮度好；但是，由于形成的白光中缺乏紅光發(fā)射，使得運(yùn)種白光顯色指數(shù)相 對(duì)較低、色溫較高?？梢姡\(yùn)種白光L邸對(duì)于需求量較大的普通照明來說并不理想。為了克 服運(yùn)一缺點(diǎn)，行業(yè)內(nèi)的技術(shù)人員提出了用近紫外（350-410nm)L邸忍片激發(fā)=基色巧光粉 來實(shí)現(xiàn)白光LED,運(yùn)就需要更多種類的起主導(dǎo)作用的=基色巧光粉，因此，運(yùn)類巧光粉就成 為行業(yè)內(nèi)積極開發(fā)的基材。
[0004] 近年來，娃酸鹽巧光粉W其對(duì)紫外、近紫外、藍(lán)光具有顯著的吸收性、量產(chǎn)制備成 本低廉W及良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，使其在照明系統(tǒng)中得到不斷地?cái)U(kuò)展和使用，那 么將其應(yīng)用于巧光粉轉(zhuǎn)換白光LED的制作上應(yīng)該也是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。目前，行業(yè)內(nèi)的技 術(shù)人員已對(duì)娃酸鹽基巧光材料做了一些研究，其主要的制備方法有高溫固相法、sol-gel法 和共沉淀法。如CN102643642A公開了一種納米娃酸鹽巧光粉的制備方法，采用So^gel 法合成了Sr或化滲雜的Ba2Si〇4:化巧光粉；CN102408890A公開的一種娃酸鹽綠色巧光 粉及其制備方法，也采用了Sol-gel法合成了不同堿金屬、堿±金屬離子滲雜的MzSIOa:Eu 巧光粉；雖然So^gel合成的上述巧光粉顆粒細(xì)小，也能夠在特定條件下發(fā)射綠光，但是 其均存在工藝復(fù)雜、成本高、毒性強(qiáng)、污染重，對(duì)人體危害大，不利于環(huán)境保護(hù)等缺陷。又 如CN102965102A公開了一種娃酸鹽綠色巧光粉的制備方法，該方法采用高溫固相法分S 步般燒合成：第一步在保護(hù)性氣氛下般燒合成Az ySi〇4:址U ;第二步在保護(hù)性氣氛下般燒合 成Bz xSi〇4:址U;第；步選取適當(dāng)?shù)腁/B值，在保護(hù)性氣氛下般燒合成（A，B)2押〇4:址U巧 光粉。該方法制備的巧光粉粉體表面光滑，亮度較高，發(fā)光波長(zhǎng)可W在517-540nm之間調(diào) 節(jié)，但是此制備工藝燒結(jié)時(shí)間長(zhǎng)、步驟相對(duì)繁瑣復(fù)雜，而且制備的巧光粉不能被近紫外光激 發(fā)，相對(duì)亮度較低。再如CN103468251A公開了一種L邸用娃酸鹽綠色巧光粉，其特征在于 娃酸鹽綠色巧光粉的化學(xué)表達(dá)式為8曰2 X/22yzSi〇4:Eu2+z，Li+xw化％，其中0《X《0. 25,0 <y《0.02,0<Z《0.1。該巧光粉發(fā)光強(qiáng)度高、穩(wěn)定性和顯色性好，適于用作近紫外福射 的InGaN管忍激發(fā)的L邸的綠色巧光粉，但是該巧光粉制備工藝復(fù)雜，而且其激發(fā)光譜和發(fā) 光光譜相對(duì)較窄，在白光L邸照明上不利于人眼色度顯示。此外，現(xiàn)有技術(shù)中娃酸鹽基巧光 粉采用高溫固相法通常需要在1450-1800°C下進(jìn)行高溫般燒，溫度較高，耗能大，工藝條件 難W操控。因此，開發(fā)更多發(fā)光亮度好、易于生產(chǎn)控制W及激發(fā)光譜和發(fā)射光譜寬等各方面 性能更為優(yōu)異的綠色巧光粉是當(dāng)前行業(yè)內(nèi)積極探索的課題。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽〇化]本發(fā)明的目的是提供一種娃酸鹽綠色巧光粉及其制備方法和應(yīng)用，解決現(xiàn)有娃酸 鹽綠色巧光粉發(fā)光相對(duì)亮度差、制備工藝難W控制W及激發(fā)光譜和發(fā)射光譜相對(duì)較窄的問 題；W開發(fā)更多種類的能在近紫外光激發(fā)下發(fā)綠光的性能更為優(yōu)異的娃酸鹽巧光材料，為 制作白光LED提供更多選擇。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過W下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種娃酸鹽綠色巧光粉，該巧光 粉的化學(xué)通式為S。zAz2yxAlyLiyEUxSiO"式中A為Ba、Ca中的一種或兩者任意比例 的混合體，且〇<x《0.l，0<y《0. 025,0. 5《z《1;所述通式中優(yōu)選x:y= 4:l， 即Al、Li、Eu的摩爾比為Al:Li:Eu=l:l:4;更優(yōu)選：Sr:A:Al:Li:Eu:Si的摩爾比為 1. 5:0. 47:0. 005:0. 005:0. 02:1，在優(yōu)選條件下的巧光粉相對(duì)亮度更高，其綜合性能更為優(yōu) 異。
[0007] 本發(fā)明還提供了一種娃酸鹽綠色巧光粉的制備方法，包括W下步驟： 陽00引 （a)按照化學(xué)通式化zAz2yxAlyLiyEUxSiO沖元素的摩爾比稱取含有Sr、Si、Al、A、 Li、化元素的氧化物或碳酸鹽，混合，研磨，得混合物，所述化學(xué)通式中A為Ba、Ca中至少一 種，且 0<x《0.l，0<y《0. 025,0. 5《Z《1 ;
[0009] (b)在混合物中加入占所述混合物總質(zhì)量0. 5-5%的催化劑，在還原氣氛條件下 升溫至1250-1450,保溫l-3h，自然降至室溫，得巧光粉粗品；
[0010] (C)將所述巧光粉粗品研磨、稀醇洗涂、干燥，即得娃酸鹽綠色巧光粉。 1] 本發(fā)明提供的制備方法中步驟化）所述的催化劑為是H3BO3、LiF、畑典1、NaF或A 元素的氣化物中的一種或兩種W上任意比例的混合物。
[0012] 本發(fā)明提供的制備方法中步驟化）所述的升溫溫度優(yōu)選為1300-1400°c，保溫時(shí) 間優(yōu)選化；優(yōu)選1380°C保溫化，在此反應(yīng)條件下，所得巧光粉的相對(duì)發(fā)光亮度更高。
[0013] 本發(fā)明提供的制備方法中步驟化）所述的還原氣氛是指成、&混合氣體形成的還 原氣氛；優(yōu)選地，成和H2的體積比范圍為3-9:1。
[0014] 本發(fā)明提供的制備方法中步驟化）所述升溫的升溫速率為5-10°C/min。
[0015] 本發(fā)明提供的制備方法中步驟（C)所述研磨至〇5。為8-12ym。
[0016] 本發(fā)明提供的制備方法中步驟（C)所述稀醇是指質(zhì)量百分比濃度為5% -20%的 乙醇水溶液。
[0017] 本發(fā)明提供的制備方法中步驟（C)所述干燥的溫度為40-80°C，干燥時(shí)間2-化。
[0018] 本發(fā)明制備的所述娃酸鹽綠色巧光粉能夠在藍(lán)光或近紫外光激發(fā)下可穩(wěn)定地發(fā) 射出514-540nm的綠光，而且光轉(zhuǎn)換效率高，發(fā)光相對(duì)亮度強(qiáng)，能夠被L邸所利用，并在照明 或顯示系統(tǒng)中得到應(yīng)用。
[0019] 本發(fā)明通過選擇特定的原料和配方比例，在還原氣氛下和特定的溫度條件下采用 高溫固相法一步合成了能在藍(lán)光或近紫外波段有效激發(fā)并發(fā)射出綠光的巧光材料；特別是 通過在基質(zhì)中引入了特定比例的金屬離子Li\Al3+和稀±離子化2+，采用了特定的合成溫 度，使最終得到的巧光粉具有較強(qiáng)的相對(duì)亮度W及較寬的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜，而且降低 了成本，使制備工藝更易于工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明提供的娃酸鹽綠色巧光粉能夠在250-460nm 范圍（尤其是380皿左右）內(nèi)具有強(qiáng)的吸收，較YAG:Ce和CN103468251A公開的娃酸鹽產(chǎn)品 的激發(fā)光譜更寬，它可W和250m-460nm不同波段的忍片相匹配，并有效地發(fā)射出峰值波長(zhǎng) 位于514nm-540皿的長(zhǎng)波可見光，其不但可W應(yīng)用于藍(lán)光忍片，還可W與紫外光忍片匹配 使用，是一種適合于白光L邸器件應(yīng)用的新型綠色巧光粉；其制備方法采用了高溫固相法， 但其高溫條件僅為1250-1450°C，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)反應(yīng)條件1450-1800°C?？梢姡景l(fā)明提供 的巧光粉與現(xiàn)有娃酸鹽巧光粉相比，其具有更高的相對(duì)發(fā)光亮度、更寬的吸收波譜和發(fā)射 波譜，是一種粉體粒度均勻、結(jié)晶性能好、發(fā)光性能好、平均粒徑小的新型綠色發(fā)光巧光材 料。其方法與傳統(tǒng)制備方法相比，其步驟更為簡(jiǎn)單易行，其燒結(jié)溫度相對(duì)較低、更容易操作 控制，對(duì)設(shè)備要求低，環(huán)境友好，適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
[0020] 因此，本發(fā)明提供的綠色巧光粉適合于配合其他基色的巧光粉組合得到的白色 L邸器件，也適于在辦公室照明系統(tǒng)、工廠照明系統(tǒng)、家居照明系統(tǒng)、道路照明系統(tǒng)、裝飾照 明系統(tǒng)、汽車照明系統(tǒng)W及指示器照明系統(tǒng)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。
【附圖說明】
[0021] 圖1為實(shí)施例4得到的巧光粉的激發(fā)光譜，該巧光粉在250-460nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)都 能被有效激發(fā)。
[00巧圖2為實(shí)施例4得到的巧光粉的發(fā)射光譜，譜帶處于514-540nm范圍，發(fā)射峰值波 長(zhǎng)可在514-540nm調(diào)節(jié)。 陽02引圖3為實(shí)施例4得到的巧光粉的粒度分布SEM圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 下面實(shí)施例用于進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明，但不W任何形式限制本發(fā)明。 陽〇2引實(shí)施例1
[0026] 按照Sri.日Ca〇.47Al。.。。日Li。.。。日E%〇2Si〇4化學(xué)通式中元素的摩爾比稱取含有Sr、Si、 Al、Ca