一种用于紫光激发的窄带蓝光玻璃陶瓷及其制备方法与应用

本发明属于固体发光材料，具体涉及一种用于紫光激发的窄带蓝光玻璃陶瓷及其制备方法与应用。

背景技术：

1、玻璃陶瓷是一类在玻璃基体中存在一系列纳米/微米颗粒的荧光材料，它兼具玻璃原料成本低廉、制备工艺简单、物理化学性质稳定和晶体发光性能优异等特点而受到广泛关注。现有文献报道的玻璃陶瓷可以分为原位析晶玻璃陶瓷和荧光粉复合玻璃陶瓷两种。其中，荧光玻璃陶瓷作为体材料，形状可塑，在构筑led器件时无需采用硅胶、环氧树脂等物理化学稳定性较差的传统有机材料封装，并且更容易得到想要的发光效果，在led照明领域具有广阔应用前景。

2、白光led照明由于其节能、环保、寿命长等优点，在世界范围内得到全面普及。目前，主流的白光led方案为基于ingan蓝光led芯片(～450nm)泵浦黄色y3al5o12:ce3+(yag:ce)荧光粉。同时，这也带来了“蓝光泄露”等一系列问题，对人体健康和昼夜节律产生了严重影响。研究表明，与其他颜色相比，蓝光更容易破坏昼夜节律。这是因为，ingan蓝光led芯片产生的蓝光与褪黑激素抑制曲线的波长存在很大的重叠，夜间长期暴露在蓝光下，容易引发包括疲劳、失眠、情绪障碍、黄斑变性和白内障等一系列健康问题。在这种情况下，我们提出了基于紫光led芯片(～400nm)泵浦荧光材料的类太阳光led照明，可以将蓝光危害降到最低。然而，现有的蓝色荧光材料很难被紫色led芯片有效激发，如商用蓝色bamgal10o17:eu2+(bam:eu)荧光粉在紫光波段吸收较弱，无法有效匹配紫色led芯片。因此，亟需开发一种用于紫光激发的蓝色荧光材料，以实现可持续led健康照明。

3、公开号为cn105399325a公开了用于白光led的ce:yag荧光玻璃及其制备方法，其特征是将pbo、b2o3、zno和sio2原料混合均匀，然后进行高温熔融(1000℃左右)、水淬得到玻璃碎渣，再将捣碎的玻璃碎渣粉末与yag:ce荧光粉混合烧结成荧光玻璃，该荧光玻璃生产中使用了有毒原料pbo，不利于安全生产，且制备过程较复杂费时，另外，该荧光玻璃封装的白光为冷白光，色温较高，显指偏低，不能应用于室内照明领域；cn107265873a公开了一种白光led封装用低熔点荧光玻璃片及其制备方法，其特征是将b2o3、zno、sio2、na2co3、caco3和al2o3原料混合均匀，然后进行高温熔融(1100-1200℃)，将玻璃液倒在磨具上得到基质玻璃，再将基质玻璃研磨成微米级的玻璃粉，与yag：ce黄色荧光粉均匀混合后烧结得到荧光玻璃，该荧光玻璃的透明度较低，且荧光玻璃组分较多，制备过程繁琐耗时，成本相对较高，另外掺杂单一的黄色荧光粉所得到光为冷白光，不能应用于紫光激发的类太阳光led照明领域。

技术实现思路

1、本发明公开了一种用于紫光激发的窄带蓝光玻璃陶瓷及其制备方法与应用，所述窄带蓝光玻璃陶瓷具有物理化学性质稳定和晶体发光效率高的特性，可被紫光led有效激发从而发出明亮的蓝光。

2、本发明的技术方案如下：

3、本发明的目的之一在于提供一种用于紫光激发的窄带蓝光玻璃陶瓷，所述窄带蓝光玻璃陶瓷的晶体相为sr5(po4)3cl:eu2+，由以下摩尔分数的材料组分制成：10-80mol％b2o3、3-50mol％p2o5、5-60mol％zno、5-60mol％

4、srcl2·6h2o和0.001-10mol％eu2o3，上述材料组分的摩尔总量为100mol％。

5、进一步的，所述b2o3含量为20-70mol％。

6、进一步的，所述p2o5含量为4-40mol％。

7、进一步的，所述zno含量为10-50mol％。

8、进一步的，所述srcl2·6h2o含量为10-50mol％。

9、进一步的，所述eu2o3含量为0.001-9mol％。

10、本发明的目的之二在于提供一种紫光激发的窄带蓝光玻璃陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

11、(1)将b2o3、p2o5、zno、srcl2·6h2o和eu2o3按组分比称量并研磨，加热熔融后急冷，获得前驱玻璃；

12、(2)对所得前驱玻璃进行热处理并保温，得到窄带蓝光玻璃陶瓷。

13、进一步的，所述步骤(1)中各原料混合后研磨时间为1～4h，加热温度为1100～1300℃，再保温0.5～4h使之熔融。

14、进一步的，所述步骤(2)中对前驱进行热处理的温度为600～800℃，保温时间为0～24h。

15、本发明的目的之三在于提供一种紫光激发的窄带蓝光玻璃陶瓷在紫光激发的类太阳光led照明中的应用。

16、相较于现有技术，本发明的有益效果在于：

17、1、本发明首次提出采用b2o3、p2o5、zno、srcl2·6h2o和eu2o3制备玻璃陶瓷，析出具有sr5(po4)3cl:eu2+晶体相的窄带蓝光玻璃陶瓷，其中eu2o3作为发光中心，b2o3与p2o5构成所述蓝光玻璃陶瓷的玻璃网络结构形成体，同时p2o5与srcl2·6h2o组成晶相主要成分；本发明通过优化原料的组成与配比，不仅有利于析出物理化学性质稳定且晶体发光效率高的sr5(po4)3cl:eu2+晶体相，而且拥有此晶体相的窄带蓝光玻璃陶瓷可以有效匹配紫光led，在紫光激发下发出明亮的蓝光，量子效率最高可达84％，并且发光强度在150℃时仍保持为室温的82％。

18、2、本发明提供了一种窄带蓝光玻璃陶瓷的制备方法，不仅制备工艺简单，原料来源广且无需作任何前处理，对于环境友好，而且适合大批量生产，能够有效降低生产成本，提高生产效率，通过此制备方法生产窄带蓝光玻璃陶瓷在荧光性能和热稳定性方面表现优异，可广泛应用于紫光激发的类太阳光led照明，为led健康照明的生产和选择提供了新的方向。

19、附图标记

20、图1为本发明实施例1中所制备的窄带蓝光玻璃陶瓷的xrd图；

21、图2为本发明实施例1中所制备的窄带蓝光玻璃陶瓷的激发光谱和发射光谱；

22、图3为本发明实施例1中所制备的窄带蓝光玻璃陶瓷在400nm紫光激发下的量子效率测量数据图；

23、图4为本发明实施例1中所制备的窄带蓝光玻璃陶瓷在不同温度下的发射光谱图。

技术特征：

1.一种用于紫光激发的窄带蓝光玻璃陶瓷，其特征在于，所述窄带蓝光玻璃陶瓷的晶体相为sr5(po4)3cl:eu2+，由以下摩尔分数的材料组分制成：10-80mol％b2o3、3-50mol％p2o5、5-60mol％zno、5-60mol％srcl2·6h2o和0.001-10mol％eu2o3，上述材料组分的摩尔总量为100mol％。

2.如权利要求1所述的一种用于紫光激发的窄带蓝光玻璃陶瓷，其特征在于，所述b2o3含量为20-70mol％。

3.如权利要求1所述的一种用于紫光激发的窄带蓝光玻璃陶瓷，其特征在于，所述p2o5含量为4-40mol％。

4.如权利要求1所述的一种用于紫光激发的窄带蓝光玻璃陶瓷，其特征在于，所述zno含量为10-50mol％。

5.如权利要求1所述的一种用于紫光激发的窄带蓝光玻璃陶瓷，其特征在于，所述srcl2·6h2o含量为10-50mol％。

6.如权利要求1所述的一种用于紫光激发的窄带蓝光玻璃陶瓷，其特征在于，所述eu2o3含量为0.001-9mol％。

7.一种如权利要求1所述的用于紫光激发的窄带蓝光玻璃陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

8.如权利要求7所述的一种用于紫光激发的窄带蓝光玻璃陶瓷的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中各原料混合后研磨时间为1～4h，加热温度为1100～1300℃，再保温0.5～4h使之熔融。

9.如权利要求7所述的一种用于紫光激发的窄带蓝光玻璃陶瓷的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中对前驱进行热处理的温度为600～800℃，保温时间为0～24h。

10.一种如权利要求1所述的用于紫光激发的窄带蓝光玻璃陶瓷在紫光激发的类太阳光led照明中的应用。

技术总结
本发明公开了一种用于紫光激发的窄带蓝光玻璃陶瓷及其制备方法与应用，属于固体发光材料技术领域，所述窄带蓝光玻璃陶瓷的晶体相为Sr<subgt;5</subgt;(PO<subgt;4</subgt;)<subgt;3</subgt;Cl:Eu<supgt;2+</supgt;，以10‑80mol％B<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;、3‑50mol％P<subgt;2</subgt;O<subgt;5</subgt;、5‑60mol％ZnO、5‑60mol％SrCl<subgt;2</subgt;·6H<subgt;2</subgt;O和0.001‑10mol％Eu<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;作为材料组分，经过加热熔融后急冷，获得前驱玻璃，再对前驱玻璃进行热处理制得窄带蓝光玻璃陶瓷；所述窄带蓝光玻璃陶瓷具有物理化学性质稳定和晶体发光效率高的特性，可被紫光LED有效激发从而发出明亮的蓝光，被激发后量子效率最高可达84％，发光强度在150℃时仍可保持为室温的82％；所述窄带蓝光玻璃陶瓷开发了紫光激发的类太阳光LED照明，发光性能优异，并且具有制备工艺简单，成本低廉、无毒无污染等优点，在LED照明与显示领域具有广泛的应用前景。

技术研发人员：陈大钦,李心悦,尤凤鸾,王少雄,卢奕轩
受保护的技术使用者：福建师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16