一种铽单掺氟硼酸镁荧光粉的制备方法
【专利摘要】本发明提供一种铽单掺氟硼酸镁荧光粉的制备方法。荧光粉的化学式为Mg5_x(B03)3F:xTb3+，其中^0.OrO.09;利用低温燃烧法实现离子水平上的均匀混合，所制得的产物呈现泡沫状、疏松、不结团、易球磨，并且产品色纯度高。该方法的炉温大大降低，生产过程简便，是一种高效节能的合成方法。所得到的荧光粉在241ran紫外光激发下发射出绿色的光，可用于白光LED转换荧光粉。
【专利说明】一种铽单掺氟硼酸镁荧光粉的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于发光材料【技术领域】，具体涉及一种铽单掺氟硼酸镁荧光粉的制备方 法。
【背景技术】
[0002] 白光LED具有低能耗、绿色环保、节能等优点，将成为第四代照明光源，具有广泛 的应用前景。目前实现白光LED的方法主要有三种：一是荧光粉光转换法；二是多芯片法。 用红、绿、蓝三种颜色的LED芯片，利用三基色原理，按照一定的比例组合发出白光；三是多 量子阱法，是在一个芯片中利用多个活性层使LED芯片直接发出白光。根据技术、工艺、生 产成本等因素，荧光粉光转换法是一条成本较低、综合性能适中，较容易实现产业化的一种 方法。该方法也是目前应用最多和最为熟悉的。燃烧法是通过反应物自身发生化学反应放 热，达到着火点时，快速燃烧通过发出的能量继续维持反应，最终得到所制备的目标产物， 此方法可用来合成荧光粉。
[0003] 由于稀土硼酸盐具有物理、化学性能稳定、合成温度低以及发光性能优良等优点， 故硼酸盐是一种优异的基质材料，然而稀土离子掺杂的含卤硼酸盐荧光粉在紫外光UV或 蓝光照射下具有良好的发光性能，在过去的几十年里受到极大的关注。例如，通过向金属氧 化物中引入氟离子形成金属氟氧化物，可以降低合成和烧结温度，并且修饰其物理和化学 性能。作为荧光粉基质的卤素化合物有很多，如卤磷酸盐、卤硼酸盐、卤硅酸盐、卤铝酸盐 等；在无机材料中，这类复合物因其结构特点，可通过调整阳离子配位环境影响发光性能， 广泛受到显著关注。氟硼酸镁，化学式为Mg5 (BO3) 3F，具备上述两种化合物的优点。
【发明内容】
[0004] 为了解决已有技术的问题，本发明提供了一种铽单掺氟硼酸镁荧光粉的制备方 法。其形貌均匀，色纯度高的铽单掺氟硼酸镁荧光粉的制备方法，在241nm紫外光的激发 下得到绿光。
[0005] 本发明是通过以下技术方案实现的： 本发明的一种铽单掺氟硼酸镁荧光粉，其化学式为Mgh(BO3)3F:yrb3+，其中χ=0.〇Γ〇. 09 ； (1) 按配比，将氧化铽用质量分数69%的浓硝酸溶解，配制成0.Imol·Γ1硝酸铽溶 液（Tb(NO3)3);再将硝酸镁溶于去离子水；把两种溶液混合，配制成金属离子溶液；所述的Tb3+:Mg2+ 的摩尔比为 其中ζ=0· 01 ?0· 09 ; (2) 在步骤（1)配好的金属离子溶液中，按配比加入柠檬酸，混合均匀得到混合溶液， 其中柠檬酸与金属离子摩尔比为1:1 ; (3) 将步骤（2)所得的混合溶液放在80 °C恒温搅拌器上搅拌0.5~1h，直至全部变为 白色凝胶； (4) 将步骤（3)所得到的凝胶移入干燥箱中，于恒温220 °C恒温Ih，凝胶燃烧，得到浅 棕色蓬松粉末； (5)将步骤（4)得到的浅棕色蓬松粉末在马弗炉中煅烧处理，温度为800 °C，然后恒温 2h，得到铽单掺氟硼酸镁荧光粉。
[0006] 有益效果：本发明提供一种铽单掺氟硼酸镁荧光粉，其化学式为 Mgh(BO3) 3F:yrb3+，其中z=0. 01、. 09,本发明利用低温燃烧法实现离子水平上的均匀混合， 所得的产物呈现泡沫状、蓬松、不团聚、易研磨，并且产品色纯度高。本发明的方法的炉温大 大降低，生产过程简便，是一种高效节能的合成方法。这种铽单掺氟硼酸镁荧光粉的发射光 谱中心主要位于486nm, 543nm, 584nm和622nm，其中543nm的发射强度最强。
【专利附图】
【附图说明】
[0007] 图1为本发明的Mg4.99(BO3)3F=O. OlTb3+的铽单掺氟硼酸镁荧光粉的XRD图谱。
[0008] 图2为本发明的Mg4.99(BO3)3F=O. OlTb3+的铽单掺氟硼酸镁荧光粉的扫描电镜图。
[0009] 图3为本发明的Mg5_x(B03)3F:yrb3+Cr=O.OfO. 09)铽单掺氟硼酸镁荧光粉的激发 光谱。
[0010] 图4为本发明的Mg5_x(B03)3F:yrb3+Cr=O.OfO. 09)铽单掺氟硼酸镁荧光粉的发射 光谱。
[0011] 图5为本发明的Mg5_x(B03)3F:yrb3+Cr=O.OfO. 09)铽单掺氟硼酸镁荧光粉的发射 光谱对应的CIE色度图。
[0012] 图6为本发明的Mg5_x(B03)3F:yrb3+Cr=O.Of0. 09)铽单掺氟硼酸镁荧光粉的衰变 曲线图。
【具体实施方式】
[0013] 下面通过实施例对本发明作详细说明。
[0014] 实施例1 一种铽单掺氟硼酸镁荧光粉，其化学式为Mg4.99(BO3)3F:0.01Tb3+; (1) 按配比，将氧化铽用质量分数69%的浓硝酸溶解，配制成0.Imol·Γ1硝酸铽溶 液（Tb(NO3)3);再将硝酸镁溶于去离子水；把两种溶液混合，配制成金属离子溶液；所述的 Tb3+:Mg2+ 的摩尔比为 0· 01:4. 99 ; (2) 在步骤（1)配好的金属离子溶液中，按配比加入柠檬酸，混合均匀得到混合溶液， 其中柠檬酸与金属离子摩尔比为1:1 ; (3) 将步骤（2)所得的混合溶液放在80 °C恒温搅拌器上搅拌0.5~1h，直至全部变为 白色凝胶； (4) 将步骤（3)所得到的凝胶移入干燥箱中，于恒温220 °C恒温Ih，凝胶燃烧，得到浅 棕色蓬松粉末； (5) 将步骤（4)得到的浅棕色蓬松粉末在马弗炉中煅烧处理，温度为800 °C，然后恒温 2h，得到铽单掺氟硼酸镁荧光粉，化学式为Mg4.99(BO3)3F=O. 01Tb3+。
[0015] 实施例2-种铽单掺氟硼酸镁荧光粉，其化学式为Mg497(BO3)3F:0.03Tb3+; (1)按配比，将氧化铽用质量分数69%的浓硝酸溶解，配制成0.Imol·Γ1硝酸铽溶 液（Tb(NO3)3);再将硝酸镁溶于去离子水；把两种溶液混合，配制成金属离子溶液；所述的 Tb3+:Mg2+ 的摩尔比为 0· 03:4. 97 ; (2) 在步骤（1)配好的金属离子溶液中，按配比加入柠檬酸，混合均匀得到混合溶液， 其中柠檬酸与金属离子摩尔比为1:1 ; (3) 将步骤（2)所得的混合溶液放在80 °C恒温搅拌器上搅拌0.5~1h，直至全部变为 白色凝胶； (4) 将步骤（3)所得到的凝胶移入干燥箱中，于恒温220 °C恒温Ih，凝胶燃烧，得到浅 棕色蓬松粉末； (5) 将步骤（4)得到的浅棕色蓬松粉末在马弗炉中煅烧处理，温度为800 °C，然后恒温 2h，得到铽单掺氟硼酸镁荧光粉，化学式为Mg4.97 (BO3)3F=O. 03Tb3+。
[0016] 实施例3 -种铽单掺氟硼酸镁荧光粉，其化学式为Mg495(BO3)3F:0.05Tb3+; (1) 按配比，将氧化铽用质量分数69%的浓硝酸溶解，配制成0.Imol·Γ1硝酸铽溶 液（Tb(NO3)3);再将硝酸镁溶于去离子水；把两种溶液混合，配制成金属离子溶液；所述的 Tb3+:Mg2+ 的摩尔比为 0· 05:4. 95 ; (2) 在步骤（1)配好的金属离子溶液中，按配比加入柠檬酸，混合均匀得到混合溶液， 其中柠檬酸与金属离子摩尔比为1:1 ; (3) 将步骤（2)所得的混合溶液放在80 °C恒温搅拌器上搅拌0.5~1h，直至全部变为 白色凝胶； (4) 将步骤（3)所得到的凝胶移入干燥箱中，于恒温220 °C恒温Ih，凝胶燃烧，得到浅 棕色蓬松粉末； (5) 将步骤（4)得到的浅棕色蓬松粉末在马弗炉中煅烧处理，温度为800 °C，然后恒温 2h，得到铽单掺氟硼酸镁荧光粉，化学式为Mg4.95 (BO3)3F=O. 05Tb3+。
[0017] 实施例4 一种铽单掺氟硼酸镁荧光粉，其化学式为Mg4.93 (BO3) 3F: 0. 07Tb3+ ; (1) 按配比，将氧化铽用质量分数69%的浓硝酸溶解，配制成0.Imol·Γ1硝酸铽溶 液（Tb(NO3)3);再将硝酸镁溶于去离子水；把两种溶液混合，配制成金属离子溶液；所述的 Tb3+:Mg2+ 的摩尔比为 0· 07:4. 93 ; (2) 在步骤（1)配好的金属离子溶液中，按配比加入柠檬酸，混合均匀得到混合溶液， 其中柠檬酸与金属离子摩尔比为1:1 ; (3) 将步骤（2)所得的混合溶液放在80 °C恒温搅拌器上搅拌0.5~1h，直至全部变为 白色凝胶； (4) 将步骤（3)所得到的凝胶移入干燥箱中，于恒温220 °C恒温Ih，凝胶燃烧，得到浅 棕色蓬松粉末； (5) 将步骤（4)得到的浅棕色蓬松粉末在马弗炉中煅烧处理，温度为800 °C，然后恒温 2h，得到铽单掺氟硼酸镁荧光粉，化学式为Mg4.93 (BO3)3F=O. 07Tb3+。
[0018] 实施例5 -种铽单掺氟硼酸镁荧光粉，其化学式为Mg491(BO3)3F:0.09Tb3+; (1) 按配比，将氧化铽用质量分数69%的浓硝酸溶解，配制成0.Imol·Γ1硝酸铽溶 液（Tb(NO3)3);再将硝酸镁溶于去离子水；把两种溶液混合，配制成金属离子溶液；所述的 Tb3+:Mg2+ 的摩尔比为 0· 09:4. 91 ; (2) 在步骤（1)配好的金属离子溶液中，按配比加入柠檬酸，混合均匀得到混合溶液， 其中柠檬酸与金属离子摩尔比为1:1 ; (3) 将步骤（2)所得的混合溶液放在80 °C恒温搅拌器上搅拌0.5~1h，直至全部变为 白色凝胶； (4) 将步骤（3)所得到的凝胶移入干燥箱中，于恒温220 °C恒温Ih，凝胶燃烧，得到浅 棕色蓬松粉末； (5) 将步骤（4)得到的浅棕色蓬松粉末在马弗炉中煅烧处理，温度为800 °C，然后恒温 2h，得到铽单掺氟硼酸镁荧光粉，化学式为Mg4.91 (BO3)3F: 0. 09Tb3+。
【权利要求】
1. 一种铽单掺氟硼酸镁荧光粉，其特征在于，其步骤和条件如下：所述的荧光粉化学 式为Mg5_x(B03)3F:yrb3+，其中Z=O.Ol?0· 09; (1) 按配比，将氧化铽用质量分数69%的浓硝酸溶解，配制成0.Imol·Γ1硝酸铽溶 液（Tb(NO3)3);再将硝酸镁溶于去离子水；把两种溶液混合，配制成金属离子溶液；所述的Tb3+:Mg2+ 的摩尔比为 其中ζ=0· 01 ?0· 09; (2) 在步骤（1)配好的金属离子溶液中，按配比加入柠檬酸，混合均匀得到混合溶液， 其中柠檬酸与金属离子摩尔比为1:1 ; (3) 将步骤（2)所得的混合溶液放在80 °C恒温搅拌器上搅拌0.5~1h，直至全部变为 白色凝胶； (4) 将步骤（3)所得到的凝胶移入干燥箱中，于恒温220 °C恒温Ih，凝胶燃烧，得到浅 棕色蓬松粉末； (5) 将步骤（4)得到的浅棕色蓬松粉末在马弗炉中煅烧处理，温度为800 °C，然后恒温 2h，得到铽单掺氟硼酸镁荧光粉，化学式为Mgh(BO3) 3F:yrb3+，其中Z=O. 01?0. 09。
2. -种根据权利要求1所述的一种铽单掺氟硼酸镁荧光粉的制备方法，其特征 在于，其步骤和条件如下：所述的荧光粉为一种铽单掺氟硼酸镁荧光粉，其化学式为 Mg4.99(BO3)3F：O-OlTb3+; (1) 按配比，将氧化铽用质量分数69%的浓硝酸溶解，配制成0.Imol·Γ1硝酸铽溶 液（Tb(NO3)3);再将硝酸镁溶于去离子水；把两种溶液混合，配制成金属离子溶液；所述的 Tb3+:Mg2+ 的摩尔比为 0· 01:0. 99 ; (2) 在步骤（1)配好的金属离子溶液中，按配比加入柠檬酸，混合均匀得到混合溶液， 其中柠檬酸与金属离子摩尔比为1:1 ; (3) 将步骤（2)所得的混合溶液放在80 °C恒温搅拌器上搅拌0.5~1h，直至全部变为 白色凝胶； (4) 将步骤（3)所得到的凝胶移入干燥箱中，于恒温220 °C恒温Ih，凝胶燃烧，得到浅 棕色蓬松粉末； (5) 将步骤（4)得到的浅棕色蓬松粉末在马弗炉中煅烧处理，温度为800 °C，然后恒温 2h，得到铽单掺氟硼酸镁荧光粉，化学式为Mg4.99 (BO3) 3F: 0. 01Tb3+。
3. -种根据权利要求1所述的一种铽单掺氟硼酸镁荧光粉的制备方法，其特征 在于，其步骤和条件如下：所述的荧光粉为一种铽单掺氟硼酸镁荧光粉，其化学式为 Mg4.97(B03)3F:0. 03Tb3+;所述的步骤（1)，Tb3+ =Mg2+的摩尔比为0.03:0. 97 ;其余的同权利要 求2。
4. 一种根据权利要求1所述的一种铽单掺氟硼酸镁荧光粉的制备方法，其特征 在于，其步骤和条件如下：所述的荧光粉为一种铽单掺氟硼酸镁荧光粉，其化学式为 Mg4.95(B03)3F:0. 05Tb3+;所述的步骤（1)，Tb3+ =Mg2+的摩尔比为0.05:0. 95 ;其余的同权利要 求2。
5. -种根据权利要求1所述的一种铽单掺氟硼酸镁荧光粉的制备方法，其特征 在于，其步骤和条件如下：所述的荧光粉为一种铽单掺氟硼酸镁荧光粉，其化学式为 Mg4.93(BO3)3F=O. 07Tb3+;所述的步骤（1)，Tb3+ =Mg2+的摩尔比为0.07:0. 93 ;其余的同权利要 求2。
6. -种根据权利要求1所述的一种铽单掺氟硼酸镁荧光粉的制备方法，其特征 在于，其步骤和条件如下：所述的荧光粉为一种铽单掺氟硼酸镁荧光粉，其化学式为 Mg491 (BO3)3F=O. 09Tb3+;所述的步骤（1)，Tb3+ =Mg2+的摩尔比为0.09:0. 91 ;其余的同权利要 求2。
7. 根据权利要求1所述的一种铽单掺氟硼酸镁的制备方法，其特征在于，所述荧光粉 呈泡沫状、蓬松、不团聚，易研磨，生产过程简单、产品色纯度高。
【文档编号】C09K11/63GK104212446SQ201310214008
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2013年6月3日 优先权日:2013年6月3日
【发明者】闫景辉, 张清侠, 朱丹 申请人:长春理工大学