一种铕掺杂的硼酸盐基荧光粉及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于发光材料技术领域，涉及一种铕掺杂的硼酸盐基荧光粉及其制备方法。
【背景技术】
[0002]相比于传统的照明光源，发光二极管(Light Emitting D1de，LED)具有体积小、反应快、寿命长、能耗小、无污染等诸多优点。其在照明和显示领域的应用以及节能性前景广阔。通过将LED与荧光粉组合而实现白光的工艺被广泛采用且迅速发展。稀土元素因其特有的4f层电子结构，激发光为线谱或窄带谱的优良性能，在荧光粉中倍受青睐。然而就目前来看，存在的问题在于红色荧光粉相对于蓝绿荧光粉发光效率较低，从而导致LED发光显色指数低，色温偏高。因此开发高效稳定的红色荧光粉能大幅度地推动白光LED的发展。
[0003]稀土硼酸盐具有非常稳定的物理化学性质，相对较低的合成温度以及优良的发光性能等优点，成为近几年发光材料领域的研宄热点。研宄能被近紫外和蓝光有效激发，发出强度高、纯度好的铕掺杂的硼酸盐基荧光粉具有很好的实际应用价值。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种铕掺杂的硼酸盐基荧光粉及其制备方法，该方法制备工艺简单，重现性好，制得的荧光粉性质稳定，发光性能好，适和白光LED应用。
[0005]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案来实现:
[0006]一种铕掺杂的硼酸盐基荧光粉，该荧光粉的化学通式为Na3Gd2_x(BO3)3: xEu，其中0.05 彡 X 彡 1.00。
[0007]进一步，该荧光粉的化学通式为Na3Gd2_x (BO3) 3: xEu，其中0.2彡x彡1.00。
[0008]进一步，该荧光粉的化学通式为Na3Gd2_x (BO3)3: xEu，其中0.3 < x彡0.8。
[0009]一种铕掺杂的硼酸盐基荧光粉的制备方法，包括以下步骤:
[0010](I)按照Na3Gd2_x(B03)3: xEu化学结构式中Na、Gd、B、Eu的化学计量比，其中，
0.05 ^ 1.00，将含有Na元素的固体化合物、含有Gd元素的固体化合物、含有B元素的固体化合物、含有Eu元素的固体化合物研磨并混合均匀，得到混合物；
[0011](2)将混合物于600?1000°C下在空气气氛下煅烧3?8小时，然后随炉冷却至室温，粉碎并研磨，得到铕掺杂的硼酸盐基荧光粉。
[0012]所述步骤(I)中含有Na元素的固体化合物为Na2CO3，含有Gd元素的固体化合物为Gd2O3,含有B元素的固体化合物为H3BO3,含有Eu元素的固体化合物为Eu203。
[0013]所述Gd2O3和Eu 203的纯度为99.99% ；Na 2C03和H 3B03均为分析纯。
[0014]所述步骤(I)中研磨的时间为30?60min。
[0015]所述步骤⑵中先将研磨后的原料放入刚玉坩祸中，然后在电阻炉中进行煅烧。
[0016]所述步骤(2)中以5?10 °C /min的升温速率自室温升至600?1000 °C。
[0017]所述步骤(3)中研磨的时间为10?30min。
[0018]与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果:本发明中通过采用含有Gd元素的固体化合物、含有B元素的固体化合物、含有Eu元素的固体化合物在相对较低的合成温度下通过煅烧的方式制得稀土硼酸盐，本发明采用传统固相法于空气气氛下完成制备，操作简单，煅烧温度低，制备周期短，成本较低，大规模工业化生产，备出的白光荧光粉发光强度高，色温理想，具有非常良好的实际应用潜能。
[0019]本发明的荧光粉中的BO广中B原子与3个O原子均以sp2杂化轨道结合，平面形成正三角形，使荧光粉具有优良的发光效率和稳定性，再通过向荧光粉中掺入稀土离子Eu3+，使得荧光粉的激发光谱范围为350?550nm，主要激发峰在384nm、395nm和465nm附近，其发射光谱范围为580?640nm，主峰在615nm附近。可见，本发明制得的荧光粉可被近紫外光(384nm、395nm和465nm)有效激发，发射出主峰位于615nm附近的红光，且发光强度和纯度都较高。其色坐标接近NTSC标准色坐标，能够良好匹配发光LED 二极管芯片，用于白光LED。
[0020]本发明制得的三硼酸盐的特有结构具有沿着稀土离子链的快速一维能量传递，赋予其优良的非线性特征，因此本发明制得的三硼酸盐是良好的发光基质，发光强度高。本发明所制得的稀土硼酸盐具有非常稳定的物理化学性质以及优良的发光性能等优点。
【附图说明】
[0021 ]图1是实施例3制得的Na3Gd1.7Eu0.3 (BO3) 3红色荧光粉的X射线衍射图谱与Na3Gd2 (BO3) 3标准卡片(PDF#54_0859)对比图。
[0022]图2是实施例4制得的Na3Gdh6Eua4(BO3)3红色荧光粉的激发光谱和发射光谱。
[0023]图3是实施例4制得的Na3Gdh6Eua4(BO3)3红色荧光粉的CIE色坐标图。
【具体实施方式】
[0024]下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
[0025]本发明中的稀土氧化物Gd203、Eu203的纯度为99.99%，Na 2C03、H3BO3均为分析纯。
[0026]实施例1
[0027]一种铕掺杂的硼酸盐基荧光粉，其化学通式为Na3Gd2_x (BO3)3: xEu，其中x = 0.2。
[0028]上述铕掺杂的硼酸盐基荧光粉的制备方法如下:
[0029](I)按化学式 Na3Gdh8Eua2 (BO3) 3的化学计量比，将原料 Na 2C03、Gd2O3' H3BO3' Eu2O3,研磨30min以混合均匀，得到混合物；
[0030](2)将混合物装入刚玉坩祸，置于快速升温电阻炉中，在空气气氛以5°C /min的升温速率自室温升至700°C，保温5小时，然后随炉冷却至室温，取出样品粉碎并研磨lOmin，得到化学式为Na3GduEua2 (BO3) 3的铕掺杂的硼酸盐荧光粉。
[0031]实施例2
[0032]一种铕掺杂的硼酸盐基荧光粉，其化学通式为Na3Gd2_x (BO3)3: xEu，其中x = 0.2。
[0033]上述铕掺杂的硼酸盐基荧光粉的制备方法如下:
[0034](I)按化学式 Na3Gdh8Eua2 (BO3) 3的化学计量比，将原料 Na 2C03、Gd2O3' H3BO3' Eu2O3研磨30min以混合均匀，得到混合物；
[0035](2)将混合物装入刚玉坩祸，置于快速升温电阻炉中，在空气气氛以8°C/min的升温速率自室温升至800°C，保温6小时，然后随炉冷却至室温，取出样品粉碎并研磨15min，得到化学式为Na3GduEua2 (BO3) 3的铕掺杂的硼酸盐荧光粉。
[0036]实施例3
[0037]一种铕掺杂的硼酸盐基荧光粉，其化学通式为Na3Gd2_x (BO3)3: xEu，