一种碱土磷酸盐荧光粉及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及固态照明用荧光粉领域,具体涉及一种发射可调的碱土磷酸盐荧光粉及其制备方法。
【背景技术】
[0002]近年来,随着气候变化和环境问题日益显现,人们正在寻找替代化石燃料不排放二氧化碳的能源。白光发光二极管(LED)由于其优越的性能一高效、紧凑、耐用以及环保而备受关注。目前,白光LED已广泛地应用于日常照明,以取代传统的照明光源一白炽灯、荧光灯。
[0003]荧光粉转换的白光LED (pc-WLEDs)被视为下一代新型光源。白光LED (WLEDs)的广泛使用非常重要,它可以显著降低全球电力需求和化石燃料的使用。目前,封装白光LED有几种不同荧光粉和LED的组合:(1)蓝光InGaN LED芯片和YAG: Ce荧光粉,(2)紫外LED芯片和2-4种荧光粉,(3)紫外LED芯片和单一基质白光荧光粉。在各种荧光转换的白光LED体系中,蓝光InGaN芯片和YAG:Ce组合的缺点主要是缺少红光,导致显色指数偏低(Ra < 80),同时也阻碍了它向更宽的应用领域拓展。
[0004]为了解决蓝光LED芯片和YAG荧光粉的组合因缺少红光而导致的显色性差问题,国内外开始尝试采用紫外-近紫外(350-410 nm)辐射的GaN芯片(UV LED)激发三基色荧光粉以实现白光LED。将若干种荧光粉涂在UV LED芯片上,芯片激发荧光粉形成红、绿、蓝发光,三色光相叠加得到白光。该方法由于无法避免重吸收而导致发光效率偏低。因此,单一基质白色发光荧光粉由于其色差小、显色高、成本低而具有潜在用途。
[0005]磷酸盐作为一种传统的发光材料基质,因其烧结温度低,流明效率高以及稳定性好而受到越来越多的关注。2006年,胡学芳等发明了一种Ce、Mn激活的碱土金属磷酸盐红色荧光粉833033?7(?04)2+,<4,Mn7 (CN 101033401 A)。2007-2008 年,Zhang 等相继报道了 σ-和/?-Ca2P207:Eu2+,Mn2+荧光粉,通过能量传递,实现了可调的发光(Appl.Phys.Lett., 2007, 90, 261113; J.Electrochem.Soc., 2008, 155, H606-H610)。2011 年,Chen 等报道了 一种发射可调的(Ca,Mg, Sr) 9Y (Ρ04) 7: Eu2+, Μη2+ 荧光粉 ij.Ma ter.Chem.,2011,21,10489-10495)。2014年,余华等发明了一种紫外光激发的发射波长可调的磷酸盐荧光粉 Ca3x7Mgx(P04)2:7Eu2+ (CN 103756676 A)。
[0006]本发明以碱土磷酸盐为基质,通过固相反应制备了一种发光颜色可调的荧光粉。该突光粉可被250-450 nm范围内的光激发,发射可调且稳定性好,是一种潜在的固态照明用多色荧光粉。
【发明内容】
[0007]本发明旨在克服现有技术存在的不足,提供一种可被250-450 nm范围内的光激发,发射可调且稳定性好的固态照明用多色荧光粉。
[0008]为实现上述目的,本发明提供一种碱土磷酸盐荧光粉,化学组成通式为:(Ca! m s ^Sr,,) 3 (P04) 2: xEu2+, _rMn2+,其中 a?, 7 为摩尔分数,且 0 ( m ( 1.0,0 ^ x ^
0.05,0 < 7 < 0.20,? + I + 7 < 1.0。
[0009]为实现上述目的,本发明还提供一种该荧光粉的制备方法:按化学通式(Ca^Jr丄(P04)2: xEu2+, rMn2+,称取各元素相应的氧化物或盐类,研磨混合均匀;将上述混合物在碳还原气氛下600-1000 °C预烧6-12 h,冷却至室温后,研磨混合;再在N2/H2还原气氛下800-1400 °C煅烧8-16 h,冷却至室温后,研磨即得所需样品。
[0010]所述的相应盐类为碳酸盐,硝酸盐,草酸盐或磷酸酸式盐。
[0011]本发明的荧光粉可被250-450 nm范围内的光激发,发光颜色不仅从蓝色到红色可调,还可实现白光发射且稳定性好,是一种极具潜力的固态照明用多色荧光粉。
[0012]与现有技术相比,本发明具有如下有益效果:
(1)本发明的荧光粉激发带非常宽,在250-450nm范围内具有强吸收,特别适合紫外-近紫外LED芯片激发;
(2)本发明的荧光粉发射可调,改变掺杂离子浓度,可以实现多色发光;
(3)本发明的荧光粉紫外激发后发射蓝,青,红三个波段的光,三色光叠加可以得到单一基质白光;
(4)本发明的荧光粉结构稳定,合成方法简单,便于规模化生产。
【附图说明】
[0013]图1是实施例1中Ca2.994 (P04)2:0.006Eu2+荧光粉的激发和发射光谱图。
[0014]图2是实施例3中Ca2.946 (P04)2:0.024Eu2+, 0.03Mn2+荧光粉的激发和发射光谱图。
[0015]图3是实施例5中Ca2.676SrQ.3(P04)2:0.024Eu2+荧光粉的激发和发射光谱图。
[0016]图4是实施例7中Ca2.616Sra3(P04)2:0.024Eu2+, 0.06Mn2+荧光粉的激发和发射光谱图。
[0017]图5 是实施例 10 中 Ca2.346Sra6(P04)2:0.024Eu2+, 0.03Mn2+ 荧光粉的发射光谱图。
【具体实施方式】
[0018]实施例1:Ca2.994 (P04)2:0.006Eu2+ 荧光粉的合成
按化学计量比称取碳酸钙(CaC03) 0.39 79 g,磷酸氢钙(CaHP04.2Η20) 1.3767 g,氧化铕(Eu203) 0.0042 g,在玛瑙研钵中研磨混合,置于刚玉坩埚中,在碳还原气氛下800 °C预烧4 h。冷却至室温后,研磨混合,再在N2/H2还原气氛下1150 °C煅烧8 h,冷却至室温后,研磨即得所需样品。该荧光粉可被250-400 nm范围内的光激发,是一种潜在的固态照明用蓝色荧光粉。
[0019]实施例2:Ca2.970 (P04)2:0.03Eu2+ 荧光粉的合成
按化学计量比称取碳酸钙(CaC03) 0.38 8 3 g,磷酸氢钙(CaHP04.2Η20) 1.3767 g,氧化铕(Eu203) 0.0211 g,在玛瑙研钵中研磨混合,置于刚玉坩埚中,在碳还原气氛下800 °(:预烧4 h。冷却至室温后,研磨混合,再在N2/H2还原气氛下1150 °C煅烧8 h,冷却至室温后,研磨即得所需样品。该荧光粉可被250-400 nm范围内的光激发,是一种潜在的固态照明用蓝色荧光粉。
[0020]实施例3:Ca2.946 (P04)2:0.024Eu2+, 0.03Mn2+ 荧光粉的合成按化学计量比称取碳酸钙(CaC03) 0.58 9 7 g,磷酸二氢铵(ΝΗ4Η2Ρ04) 0.4601 g,氧化铕(Eu203) 0.0084 g,碳酸猛(MnC03) 0.00 69 g,在玛瑙研钵中研磨混合,置于刚玉i甘祸中,在碳还原气氛下1000 °C预烧5 h。冷却至室温后,研磨混合,再在N2/H2还原气氛下1200 °C煅烧10 h,冷却至室温后,研磨即得所需样品。该荧光粉可被250-400 nm范围内的光激发,发射可调且稳定性好,是一种潜在的固态照明用红色荧光粉。
[0021]实施例4:Ca2.856 (P04)2:0.024Eu2+, 0.12Mn2+ 荧光粉的合成
按化学计量比称取碳酸钙(CaC03) 0.57 1 7 g,磷酸二氢铵(ΝΗ4Η2Ρ04) 0.4601 g,氧化铕(Eu203) 0.0084 g,碳酸锰(MnC03)