专利名称：一种硅酸盐荧光粉及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种硅酸盐荧光粉及其制备方法。
背景技术：
发光二极管是ー种新型固体光源，它具有工作电压低、响应时间短、寿命长和发光效率高等优点。近年来白光LED作为新一代节能光源引起了人们的广泛关注，代表了未来照明产业的发展方向。目前国际上通常采用波长为350 470nm的fe^nN基发光二极管作为激发光源，这就要求所用荧光粉的激发光谱也要位于这个范围内。同时还要求荧光粉具有较高的热稳定性，高量子效率和小而均勻的粉末颗粒。随着研究的深入，硅酸盐体系已经成为研究的热点，在硅酸盐体系中Eu2+的掺杂以其优越的光谱特性受到了极大的关注。Eu2+ 掺杂的硅酸盐体系荧光粉具有良好的热稳定性和化学稳定性，激发和发射光谱带宽，发射光谱容易通过微结构调制，在白光LED领域具有广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的在于提出一种制备硅酸盐荧光粉的方法，采用碳粉作为还原剂和添加剂，该方法制备的荧光粉的主要发射峰分別位于绿光区和黄光区，绿色荧光粉可在 320nm 450nm光线激发下发出470nm 570nm的发射光谱，黄色荧光粉可在350nm 500nm光线激发下发出520nm 650nm的发射光谱。本发明制备的硅酸盐荧光粉具有激发谱带宽，制备方法简单、安全可靠，能量转换效率高的特点。一种硅酸盐荧光粉的制备方法，具体包括如下步骤(1)将原料按照一定的原子摩尔比进行称量，混合研磨均勻；(2)研磨均勻的混合粉末放入高温管式炉中进行初次烧结；(3)将初步烧结得到的样品研磨成粉末并加入适量碳粉，再次研磨使碳粉和样品粉末混合均勻后，放入刚玉方舟，然后将刚玉方舟放在通有氩气的高温管式炉进行二次灼烧；(4)将二次灼烧得到的块状样品重新研磨成粉末，过滤即得到所需荧光粉。其中，原料包括Li2C03，SrC03, SiO2和Eu203，制备的荧光粉通式为 Li2SrSiO4:xEu，其中 Eu 的调节范围0. 0025 彡 χ 彡 0. 1。步骤(3)中的二次烧结温度为800°C。荧光粉的主要发射峰位于黄光区，可在350nm 500nm光线激发下发出520nm 650nm的发射光谱。作为本发明的改进，原料包括Li2CO3, SrCO3, SiO2, Eu2O3, BaCO3和CeO2,制备的荧光粉通式为 Li2SryBsiトvCe s SiO4: xEu。步骤(3)中的二次烧结温度为900°C。荧光粉的主要发射峰位于绿光区，可在320nm 450nm光线激发下发出470nm 570nm的发射光谱。
本发明制备的通式为通式为Li2SryBivyCesSiO4 = XEu的硅酸盐荧光粉，可称为绿色荧光粉，其中Eu的调节范围0. 0025彡χ彡0. 1，Ce的调节范围0. 0025 く δ ^ 0.01, Sr 的调节范围0. 4 < y < 0. 6。通过改变y的大小来调节稀土离子所处的晶体场环境，从而达到调节荧光粉激发和发射光波长的目的。制备的通式为Li2SrSiO4: xEu的硅酸盐荧光粉， 可称为黄色荧光粉，通过改变χ的大小可调节荧光粉发光中心的数量，从而达到调节荧光粉发光强度的目的。本发明所述两种荧光粉可在近紫外和紫光激发下发出主发射区分别位于绿光和黄光的发射光谱。均具有激发谱带宽，制备方法简单，能量转换效率高的特点。可以与相应的LED芯片相匹配，作为三基色荧光粉用于白光LED的制备。
图1为Li2SrSiO4IxEu荧光粉XRD图谱。图2为Li2SrSiO4 = XEu荧光粉激发光谱图(监测波长576nm)。图3为Li2SrSiO4 = XEu荧光粉的发射光谱图(激发波长为421nm) 图 4 为 Li2Sr0.5Ba0.5Si04:0. OlEu2+, 0. 0075Ce3+ 焚光粉 XRD 图谱。 图5为Li2Srtl. 5B~5Si04:0.0 lEu2+，0.0075Ce3+荧光粉激发光谱图(监测波长516nm) 图6为Li2Sra5B^l5SiO4 = O. OlEu2+,0. 0075Ce3+荧光粉的发射光谱图(激发波长为382nm)
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明。实施例1 Li2SrSiO4IxEu 荧光粉的合成
Li2C03 (分析纯) 1.8473g Sr C03 (分析纯) 3.6907g Si02 (分析纯)1.502Ig
Eu203 (4N)0.0440g其中，Eu的含量的调节范围0. 0025≤χ≤0. 1。将上述原材料在玛瑙研钵中研磨一个小时左右，确保原料混合均勻。装入刚玉方舟中，在高温管式炉中600°C温度下灼烧6小吋。初次烧结冷却到一定温度后把样品取出， 粉碎并加入适量碳粉混合均勻。将掺入碳粉的样品重新装入刚玉方舟中在通有氩气或氮气的管式炉中进行二次灼烧，烧结温度为800°C，时间为3小吋。冷却后过筛，得到呈黄緑色的粉末。本实施例中各组分的用量仅是示意性的，各组分的用量可以根据实际情况进行具体选择，只要各组分的用量满足上述通式Li2SrSiO4: xEu。
实施例2 Li2SryBi^yCesSiO4 = XEu 荧光粉的合成，其中 Eu 的调节范围0. 0025 ^x^0. l,Ce 的调节范围0. 0025彡δ彡0. 01，Sr的调节范围0. 4彡y彡0. 6。本实施例中，以χ = 0.01，y = 0.5，δ = 0. 0075为例，具体说明 Li2SryBa1^yCe5SiO4IxEu荧光粉的制备方法。此实施例仅是示意性的，其他配比含量組成的荧光粉的制备方法与此类似，仅是各组分含量有所区別。本实施例中所制备的荧光粉为Li2Sra5Biia5Ceacici75SiO4 = O. OlEu2+，其各组分其含量
分别为
Li2C03 (分析纯)1.8473g
Sr C03 (分析纯)1.84Mg
Ba C03 (分析纯)2. 4667g
Si02 (分析纯)1.502Ig
Eu203 (4N)0.0440g
Ce02 (4N)0.0323g将上述原材料在玛瑙研钵中研磨一个小时左右，确保原料混合均勻。装入刚玉方舟中，在高温管式炉中600°C温度下灼烧6小吋。初次烧结冷却后把样品取出，粉碎并加入适量碳粉混合均勻。将掺入碳粉的样品重新装入刚玉方舟中在通有氩气或氮气的管式炉中进行二次灼烧，烧结温度为900°C，时间为3小吋。冷却后过筛，得到呈黄緑色的粉末。Li2CO3 (分析纯)在荧光粉的制备过程中起到两种作用其ー參与基质的形成，降低了荧光粉的合成温度；其二作为电荷补偿剂使用。利用碳粉做还原剂和添加物，可以把用于产生发光中心的稀土离子由高价态还原为イ氐价态，反应式为2Eu3+ +C^^2Eu2+ +CO t，2Ce4+ +C^^2Ce3+ +COt。荧光粉制备过程中应使碳粉适当过量，以扣除其它反应对碳粉的消耗。上述实施例中各组分含量仅是示意性的，并不构成对本发明的限定，凡是在本发明构思范围内的方案都属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种硅酸盐荧光粉的制备方法，具体包括如下步骤(1)将原料按照比例称量，混合研磨均勻；(2)将研磨均勻的混合粉末放入高温管式炉中进行初次烧结；(3)将初步烧结得到的样品研磨成粉末并加入适量碳粉，再次研磨使碳粉和样品粉末混合均勻后，放入刚玉方舟，然后将刚玉方舟放在通有氩气或氮气的高温管式炉进行二次灼烧；(4)将二次灼烧得到的块状样品重新研磨成粉末，过滤即得到所需荧光粉。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述原料为Li2CO3,SrCO3, SiO2和 Eu203，制备的荧光粉通式为Li2SrSiO4:xEu，其中Eu的调节范围为0. 0025彡χ彡0. 1。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中的二次烧结温度为 800 "C。
4.根据权利要求1-3之一所述的制备方法，其特征在于，制备的荧光粉的主要发射峰位于黄光区，可在350nm 500nm光线激发下发出520nm 650nm的发射光谱。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述原料为Li2CO3,SrCO3, SiO2, Eu203, BaCO3和CeO2,制备的荧光粉通式为Li2SryBi^yCesSiO4 = XEu,其中Eu的含量调节范围0. 0025彡χ彡0. 1，Ce的含量调节范围0. 0025彡δ彡0. 01，Sr的含量调节范围 0. 4 彡 y 彡 0. 6。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中的二次烧结温度为 900 "C。
7.根据权利要求5和6所述的制备方法，其特征在于，荧光粉的主要发射峰位于绿光区，可在320nm 450nm光线激发下发出470nm 570nm的发射光谱。
全文摘要
本发明公开了一种硅酸盐荧光粉的制备方法，具体包括如下步骤(1)将原料按比例称量，混合研磨均匀；(2)研磨均匀的混合粉末放入高温管式炉中进行初次烧结；(3)将初步烧结得到的样品研磨成粉末并加入适量碳粉，再次研磨使碳粉和样品粉末混合均匀后，放入刚玉方舟，然后将刚玉方舟放在通有氩气的高温管式炉进行二次灼烧；(4)将二次灼烧得到的块状样品重新研磨成粉末，过滤即得到所需荧光粉。本发明制备的荧光粉可在近紫外和紫光激发下发出主发射区分别位于绿光和黄光的发射光谱，均具有激发谱带宽，制备方法简单，能量转换效率高的特点，可以与相应的LED芯片相匹配，作为三基色荧光粉用于白光LED的制备。
文档编号C09K11/59GK102559174SQ20111044449
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月26日 优先权日2011年12月26日
发明者熊曹水, 熊永红, 魏德玉 申请人:华中科技大学