一种可激发蓝绿光的磷灰石结构荧光粉及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种可激发蓝绿光的磷灰石结构荧光粉及其制备方法。所涉及荧光体的化学组成式为Sr3.5Y6.5-x-yO2(PO4)1.5(SiO4)4.5：xCe3+，yTb3+，其中，x和y分别是掺入基质材料Sr3.5Y0.5O2(PO4)1.5(SiO4)4.5中的稀土离子Ce3+和Tb3+的摩尔百分比，并且0.005≤x≤0.500，0.000≤y≤0.500。选择上述结构式中的氧化物、氢氧化物或者相应的盐类为原料，采用还原气氛下固相合成法来制备，即在1300～1500℃，煅烧3～8h得到所述发光材料。该荧光体可以与近紫外发光二极管相匹配，应用于三基色白光LED器件。此外，该制取方法制得的荧光粉纯度高，易于操作，不污染环境。
【专利说明】一种可激发蓝绿光的磷灰石结构荧光粉及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种可激发蓝绿光的磷灰石结构荧光粉及其制备方法【背景技术】
[0002]1996年用YAG黄光荧光粉和蓝光Ga(In)N封装得到白光发光二极管(LED)后，白光LED的发展受到许多研究者的高度关注。在实现白光LED的各种方法中，荧光粉转换法(phosphor converted w_LED, pc-LED)是已经得到应用并且具有潜力的方法。pc-LED的发光原理是:在低压直流电的激发下，Ga(In)N芯片发射蓝光(~460nm)或近紫外光(~395nm)，激发涂覆在芯片上面的荧光粉发射出可见光，并混合组成白光。用Ga(In)N基蓝光发光二极管和发射黄光的YAG:Ce3+制成的白光二极管，目前已经商品化并成功应用于人们的实际生活中。这种方法实现的白光LED具有成本低和容易生产的优点，但是光效较低，且发光的均匀度不好，光谱成分中缺少红光，造成色温偏高，因此需寻求新的荧光粉来满足白光LED应用是十分必要的。
【发明内容】
[0003]本发明目的之一是利用稀土金属Ce的蓝光发射对Tb的绿光发射的敏化作用，提供一种可被近紫外光激发的白光LED用蓝绿光发射荧光材料，Sr3.5_xY6.5_y02 (PO4) L5 (SiO4) 4.5:xEu2+, yTb3+，其中，x和y分别是掺入基质材料Sr3.5Y6.502 (PO4) L5 (SiO4) 4.5中的稀土离子Eu2+和 Tb3+ 的摩尔百分比，并且 0.005 ^ X ^ 0.500,0.000 ^ y ^ 0.500。
[0004]本发明目的之二是提供一种制备上述新型绿光型磷灰石结构荧光粉的制备方法。该制备方法简单，易于操作而且不污染环境。本发明所提供的发光材料制备的方法如下:
[0005]I)按化学组成式Sr3.A5IyO2(PO4)U (SiO4)45:xCe3+，yTb3+化学计量比准确称取锶源、硅源、磷源、二氧化铈、氧化钇以及七氧化四铽，并充分研细混匀；
[0006]2)将步骤I)得到的混合体置入坩埚，在还原气氛的高温炉中于1300°C~1500°C温度下煅烧3小时~8小时，从而得到烧成的烧结体；
[0007]3)将步骤2)得到的烧结体研磨成为粉末。
[0008]4)其特征在于，采用的锶源可以为氧化锶、可以转化为氧化锶的化合物碳酸锶至少一种。采用的磷源可以为磷酸、可以转化为磷酸的化合物磷酸氢二铵、磷酸二氢铵至少一种。采用的硅源可以为硅酸、可以转化为硅酸的化合物二氧化硅至少一种。
[0009]5)其特征在于，通过在高温炉中放置固体碳或石墨，使得高温炉内处于还原气氛下，或用体积比为1~20%: 99~80%的H2和N2混合气体的反应气氛。
[0010]本发明提供一种蓝绿光型磷灰石结构荧光粉，Sr3.5Y6.5_x_y02 (PO4) L 5 (SiO4) 4.5:xCe3+, yTb3+，其中，x和y分别是掺入基质材料Sri5Yf^O2(PO4)U(SiO4)45中的稀土离子Ce3+和Tb3+的摩尔百分比，并且0.005 ^ X ^ 0.500,0.000 ^ y ^ 0.500。荧光粉具有以下特点。
[0011]1、能被近紫外光有效激发而发出绿光，变化稀土离子Ce3+和Tb3+的掺杂量可以实现发射光的发光强度可调。
[0012]2、变化稀土离子Ce3+和Mn2+的掺杂量可以实现发射光的发光颜色可调。
[0013]3、本发明的材料可与紫外芯片及红色荧光粉组装成白光LED器件。
[0014]4、本发明的材料的制备方法简单，易于操作而且不污染环境。
【专利附图】
【附图说明】 [0015]图1 (a)和(b)分别是实施例1所制备的荧光材料Sr3.5Y6.4502 (PO4) L 5 (SiO4) 4.5:0.05Ce3+，及实施例 2 所制备的 Sr3.5Y6.302 (PO4)l5 (SiO4)45:0.05Ce3+,0.15Tb3+ 的粉末 X 射线衍射(XRD)图。Sr3.A5O2(PO4)^(SiO4)45标准物质的XRD图也给出在图1中作为参考。
[0016]图2 为实施例 2 所制备的荧光材料 Sr3.5Y6.302 (PO4) L 5 (SiO4) 4.5:0.05Ce3+,0.15Th3+的激发光谱(监测光谱入em为427nm和543nm)发射光谱(激发光谱入ex为365nm)曲线示意图。
【具体实施方式】
[0017]参考以下具体实施例进一步详细描述本发明，但是本发明的保护范围不限于以下具体实施例。
[0018]实施例1:材料组成为 Sr3.5Y6.4502 (PO4)l5 (SiO4)45:0.05Ce3+
[0019]按Sr3.5Y6.4502 (PO4) l 5 (SiO4) 4.5:0.05Ce3+ 中各元素摩尔比，准确称取 0.5gSrC03>0.7047g Y203、0.1917g (NH4) 2HP04、0.2616g Si02&0.0083g CeO2 高纯度粉末原料，置于玛瑙研钵中研磨30分钟左右，使原料充分混合均匀。将混合原料转移到氧化铝坩埚中，加并把刚玉小坩埚嵌套在装有碳粉的大坩埚中，加盖置于高温反应炉中于1500°C烧结5小时，自然冷却后取出，再次研磨15分钟左右，即得单一相Sri5Yf^45O2(PO4)U(SiO4)45:0.05Ce3+荧光粉。
[0020]实施例2:材料组成为 Sr3.5Y6.402 (PO4) L 5 (SiO4) 4.5:0.05Ce3+，0.05Tb3+
[0021 ]按 Sr3.5Y6.402 (PO4) l 5 (SiO4) 4.5:0.05Ce3+，0.05Tb3+ 中各元素摩尔比，准确称取0.5g SrC03、0.6992g Y203、0.1917g (NH4) 2HP04、0.2616g Si02、0.0090g Tb4O7 及 0.0083gCeO2高纯度粉末原料，置于玛瑙研钵中研磨30分钟左右，使原料充分混合均匀。将混合原料转移到氧化铝坩埚中，加并把刚玉小坩埚嵌套在装有碳粉的大坩埚中，加盖置于高温反应炉中于1500°C烧结5小时，自然冷却后取出，再次研磨15分钟左右，即得单一相Sr3.5Y6.402 (PO4) L 5 (SiO4) 4.5:0.05Ce3+，0.05Tb3+ 荧光粉。
[0022]实施例3:材料组成为 SdO2(PO4)h5(SiO4)45:0.05Ce3+，0.15Tb3+
[0023]按Sr3.5Y6.302 (PO4) L5 (SiO4) 4.5:0.05Ce3+，0.15Tb3+ 中各元素摩尔比，准确称取0.5g SrC03、0.6883g Y203、0.1917g (NH4) 2HP04、0.2616g Si02、0.0271g Tb4O7 及 0.0083gCeO2高纯度粉末原料，置于玛瑙研钵中研磨30分钟左右，使原料充分混合均匀。将混合原料转移到氧化铝坩埚中，加并把刚玉小坩埚嵌套在装有碳粉的大坩埚中，加盖置于高温反应炉中于1500°C烧结5小时，自然冷却后取出，再次研磨15分钟左右，即得单一相Sr3.5Y6.302 (P04)L5(SiO4)45:0.05Ce3+，0.15Tb3+ 荧光粉。
[0024]实施例4:材料组成为 SdO2(PO4)h5(SiO4)45:0.05Ce3+，0.25Tb3+
[0025]按Sr3.5Y6.202 (PO4) l 5 (SiO4) 4.5:0.05Ce3+，0.25Tb3+ 中各元素摩尔比，准确称取0.5g SrCO3,0.6774g Y203、0.1917g (NH4) 2HP04、0.2616g Si02、0.0452g Tb4O7 及 0.0083g
CeO2高纯度粉末原料，置于玛瑙研钵中研磨30分钟左右，使原料充分混合均匀。将混合原料转移到氧化铝坩埚中，加并把刚玉小坩埚嵌套在装有碳粉的大坩埚中，加盖置于高温反应炉中于1500°C烧结5小时，自然冷却后取出，再次研磨15分钟左右，即得单一相Sr3.5Y6.202 (PO4) L 5 (SiO4) 4.5:0.05Ce3+，0.25Tb3+ 荧光粉。
[0026]实施例5:材料组成为 Sr3.5Y6.A (PO4) L5 (SiO4)4.5:0.05Ce3+，0.35Tb3+
[0027]按Sr3.5Y6.302 (PO4) L5 (SiO4) 4.5:0.05Ce3+，0.15Tb3+ 中各元素摩尔比，准确称取
0.5g SrC03>0.6664g Y203、0.1917g (NH4) 2HP04、0.2616g Si02、0.0633g Tb4O7 及 0.0083gCeO2高纯度粉末原料，置于玛瑙研钵中研磨30分钟左右，使原料充分混合均匀。将混合原料转移到氧化铝坩埚中，加并把刚玉小坩埚嵌套在装有碳粉的大坩埚中，加盖置于高温反应炉中于1500°C烧结5小时，自然冷却后取出，再次研磨15分钟左右，即得单一相Sr3.5Y6.:02 (PO4) L 5 (SiO4) 4.5:`0.05Ce3+，0.35Tb3+ 荧光粉。
【权利要求】
1.一种可激发蓝绿光的磷灰石结构荧光粉及其制备方法，其特征在于，该荧光材料的化学组成式为 Sr3.5Y6.5_x_y02 (PO4) L 5 (SiO4) 4.5: xCe3+, yTb3+，其中，x 和 y 分别是掺入基质材料Sr3.5Y6.502 (PO4)5 (SiO4) 4.5中的稀土离子Ce3+和Tb3+的摩尔百分比，并且0.005 ^ X ^ 0.500,0.000 ^ y ^ 0.500。
2.如权利要求1所述的可激发绿色荧光的磷灰石结构荧光粉，其特征在于，采用的锶源可以为氧化锶、可以转化为氧化锶的化合物碳酸锶至少一种。采用的磷源可以为磷酸、可以转化为磷酸的化合物磷酸氢二铵、磷酸二氢铵至少一种。采用的硅源可以为硅酸、可以转化为硅酸的化合物二氧化硅至少一种。
3.助熔剂为硼酸、氟化锂、氟化钠、碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾至少一种。
4.一种制备权利要求1，2或3所述的可激发绿色荧光的磷灰石结构荧光粉的方法，包括: 1)按化学组成式Sr3.J6^O2(PO4)h5 (SiO4)45: xCe3+, yTb3+化学计量比准确称取锶源、硅源、磷源、二氧化铈、氧化钇以及氧化铽，并充分研细混匀； 2)将步骤I)得到的混合体置入坩埚，在还原气氛的高温炉中于1300°C~1500°C温度下煅烧3小时~8小时，从而得到烧成的烧结体； 3)将步骤2)得到的烧结体研磨成为粉末。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，采用的锶源可以为氧化锶、可以转化为氧化锶的化合物碳酸锶至少一种。采用的磷源可以为磷酸、可以转化为磷酸的化合物磷酸氢二铵、磷酸二氢铵至少一种。采用的硅源可以为硅酸、可以转化为硅酸的化合物二氧化硅至少一种。
6.如权利要求2所述的方法，其特`征在于，通过在高温炉中放置固体碳或石墨，使得高温炉内处于还原气氛下，或用体积比为I~20%: 99~80%的H2和N2混合气体的反应气氛。
【文档编号】C09K11/81GK103740370SQ201310666833
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年12月11日 优先权日:2013年12月11日
【发明者】廖立兵, 刘海坤, 夏志国, 张园园 申请人:中国地质大学（北京）