一种硼酸盐荧光粉基质及荧光粉的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种近紫外激发稀土硼酸盐荧光粉基质及荧光粉制备方法，该硼酸盐荧光粉的通式为NaBaBO3：xRe，yM(亦即BaNaBO3：xRe，yM)。其中，NaBaBO3(亦即BaNaBO3)硼酸盐为发光基质，Re为掺杂的稀土发光中心，M为辅助掺杂元素。本发明荧光粉制备工艺简单，通过在该基质中掺杂不同稀土元素，可以得到在近紫外激发下，在各个光谱区域有强烈发射的荧光材料。本发明制备方法简单，易于操作，无污染，成本低。其可以应用于紫光激三基色白光LED荧光粉、下转换太阳能电池荧光粉以及各种显示装置中，还可作为近紫光激发的下转换荧光材料用于促进农作物生长的农膜。
【专利说明】一种硼酸盐焚光粉基质及焚光粉的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于荧光粉材料领域，具体的说是一种硼酸盐荧光粉基质及其利用该基质 制备突光粉的方法。属于白光LED、晶娃太阳能电池下转换材料制备技术和突光农膜的关键 辅助材料。
【背景技术】
[0002] 白光LED因其节能、高效、长寿命和环保被称为新一代固体照明灯而备受关注迅 速进入夜景照明、室内照明、汽车、个人通讯设备等领域。这种新型绿色光源必为新一代的 照明光源、对节能、环保、提供人们的生活质量等方面有着广泛而深远的意义。
[0003] 目前实现白光LED的主要方法有如下三种：1.多芯片组合法：利用红光、绿光、蓝 光LED制备LED白光组件，即多色LED组合法；2.用LED芯片所发光激发荧光粉，芯片和荧 光粉发出的光混合形成白光，即荧光粉涂敷光转变法；3.利用多个活性层使LED直接发白 光，即多量子阱法。目前多量子阱法，处于试验研发阶段，在技术上还不成熟，商用的白光 LED主要还是由发射黄光的YAG:Ce3+，与发射蓝光（?460nm)的GaN管芯组合而成的荧光转 换型白光LED。此类白光LED缺少红光区域的光谱，导致其显色指数不好，发光效率比较低。 GaN芯片（GalnN)的发射波长正向短波紫光（<400nm)发展，理论上，近紫外光的能量比蓝光 要高，制备出的白光LED光效可进一步提高，同时它的光谱范围更宽，显色指数可进一步增 力口，并可根据需要制备出不同色温或不同颜色的LED产品。因此近紫外芯片比蓝光芯片激 发黄色荧光粉的白光LED更具有前景。现在通过近紫外激发红、绿、蓝荧光粉来获得白光方 案变得越来越受到重视，因此开发出高效近紫外激发的红、绿、蓝荧光粉变得尤为重要。
[0004] 单结太阳电池在太阳能光照下，主要响应光谱区间在可见光区域，在可见光和红 外部分都没有得到有效的利用，因此制约了单结晶体硅太阳能电池效率的提高。可以通过 下转换材料，将太阳光中紫外光部分转换到可见光，提高晶体硅太阳能电池的效率。因此开 发出新型高效的下转换材料，来提高太阳能电池的效率也变得越来越重要。
[0005] 同样，在农作物生长领域，不同农作物的最佳生长光谱不同，通过荧光粉可以将太 阳光中的光谱进行转换，使紫外光中的紫外成分转换成植物生长最佳的光谱，以获得最优 的植物生长条件。
[0006] 硼酸盐体系荧光粉由于其合成温度低，接受稀土掺杂的能力高，容易被近紫外光 激发，被认为是一种很有前景的荧光材料，因此开发新型硼酸盐荧光粉应用在白光LED领 域、单结下转换太阳电池领域以及促进农作物生长农膜方面变得非常有必要。
【发明内容】
[0007] 本发明所要提供的技术问题是：需找一种合成方法简单的、低成本、低能耗，易被 近紫外光激发的新型硼酸盐荧光粉基质，并获得该基质稀土掺杂激活的新型荧光粉的最优 制备方法，为白光LED、晶体硅太阳能电池和荧光农膜提供良好的光谱转换材料。
[0008] 该硼酸盐荧光粉的通式为NaBaB03 :xRe，yM (亦即BaNaB03 :xRe，yM)，其中 NaBaB03(亦即BaNaB03)硼酸盐为发光基质，Re为掺杂的稀土发光中心，为铕Eu、镝Dy、 钱Tm、试Tb、衫Sm、镨Pr、馆Er，猛Μη中的至少一种，较佳地为一种、两种或三种共 掺。0 < X 彡 0.20,在优选实施方式中，X = 0·01、(λ03、(λ05、(λ07、(λ09、(λ 10、0· 11、 0· 13. 0· 15. 0· 17、0· 19 或 0· 20 ;
[0009] Μ为辅助掺杂元素，是锂Li、钠 Na、钾Κ、硅Si、硼Β、铝Α1、镓Ga、铟In中的至少 一种，0 彡 y 彡 0· 20,在优选实施方式中，y = 0、0· 01、0· 03、0· 05、0· 07、0· 09、0· 10、0· 11、 0· 13. 0· 15. 0· 17、0· 19 或 0· 20。
[0010] 所述硼酸盐荧光粉的制备方法其特征在于包括以下步骤：
[0011] ⑴按照上述化学式NaBaB03 :XRe，yM的化学计量比称取原料，碳酸钡、硼酸、碳酸 钠、稀土氧化物、辅助掺杂元素 Μ的化合物，充分研磨混合得到混合物；
[0012] (2)将步骤（1)中得到的混合物在Η2、Ν2或C0中的一种或其混合气体气氛中加热 煅烧；
[0013] (3)研磨后得到稀土硼酸盐荧光粉。
[0014] 步骤（2)中，所述加热煅烧包括以下步骤：
[0015] 将所述混合物移至陶瓷或刚玉坩埚中，放在管式炉中按照设定的温度程序加热煅 烧，通Η2、Ν2或C0中的一种或其混合气体，由室温经过70min升温至400°C预加热一小时， 再经过90min升温至700-1000°C，保温2-8小时，随后降至室温。
[0016] 所述稀土氧化物为 Ce02、Eu202、Dy202、Tm 203、Tb407、Sm20 3、Pr203、Er203 或 Μη02 中的 一种或几种。
[0017] 所述辅助掺杂元素 M的化合物为辅助掺杂M的氧化物、氢氧化物或碳酸化合物，或 其混合。
[0018] 本发明的有益效果为：
[0019] 1、本发明提供了一种易被近紫外光激发的新型硼酸盐荧光粉基质及其制备方法， 本发明的硼酸盐荧光粉基质的发光特性为？
[0020] 本发明基质可以为白光LED、晶体硅太阳能电池和荧光农膜提供良好的光谱转换 材料；
[0021] 2、本发明的制备方法简单，成本低。
【专利附图】
【附图说明】：
[0022] 图 1 :实施例 1 合成的 NaBaQ 9B03:0. 05Eu3+，0. 05K+XRD 图及标准 PDF 卡片
[0023] 图2 :实施例1合成的NaBaQ.9B03:0. 05Eu3+，0. 05K+激发发射光谱图。
[0024] 图3 :实施例2合成的NaBaQ.9B03:0. 05Tm3+，0. 05Li+激发发射光谱图。
[0025] 图4 :实施例3合成的NaBaB03:0. 05Tb3+，0. 05Li+激发发射光谱图。
[0026] 图5 :实施例4合成的NaBaB03:0. 05Sm3+激发发射光谱图。
[0027] 图6 :实施例5合成的NaBaB03:0. 05Dy3+激发发射光谱图。
[0028] 图7 :实施例6合成的NaBaQ. 9B03:0. 05Eu2+激发发射光谱图。
[0029] 图2至图6中，横坐标为波长（wavelength)，纵坐标为强度（intensity)。
【具体实施方式】
[0030] 下面举例对本发明作进一步说明
[0031] 实施例1
[0032] NaBa。. 9B03: 0· 〇5Eu3+，0· 〇5K+ 荧光粉
[0033] 取化学纯或分析纯碳酸钠 NaC03、碳酸钡BaC03、硼酸Η3Β03、碳酸钾K 2C03和氧化铕 Eu203为原料按照化学式配比制备，原料配比如表所示
[0034]
【权利要求】
1. 一种近紫外激发稀土硼酸盐荧光粉，其特征在于：该硼酸盐荧光粉的通式为 NaBaB03 :XRe，yM，其中NaBaB03硼酸盐为发光基质，Re为掺杂的稀土发光中心，为铕Eu、镝 Dy、铥Tm、铽Tb、衫Sm、镨Pr、饵Er或锰Μη中的至少一种；0 < X彡0. 20 ;M为辅助掺杂元 素，是锂Li、钠 Na、钾K、硅Si、硼B、铝A1、镓Ga、铟In中的至少一种或多种，0彡y彡0. 20。
2. 根据权利要求书1所述的一种近紫外激发稀土硼酸盐荧光粉，其特征在于：x = 0· 01、0· 03、0· 05、0· 07、0· 09、0· 10、0· 11、0· 13. 0· 15. 0· 17、0· 19 或 0· 20。
3. 根据权利要求书1所述的一种近紫外激发稀土硼酸盐荧光粉，其特征在于：y = 0、 0· 01、0· 03、0· 05、0· 07、0· 09、0· 10、0· 11、0· 13. 0· 15. 0· 17、0· 19 或 0· 20。
4. 根据权利要求书1所述的一种近紫外激发稀土硼酸盐荧光粉的制备方法，包括以下 步骤： (1) 按照上述化学式NaBaB03:XRe，yM的化学计量比称取原料，碳酸钡、硼酸、碳酸钠、 稀土氧化物、辅助掺杂元素 Μ的化合物，充分研磨混合得到混合物； (2) 将步骤（1)中得到的混合物在Η2、Ν2或CO中的一种或其混合气体气氛中加热煅 烧； (3) 研磨后得到稀土硼酸盐荧光粉。
5. 根据权利要求书4所述一种近紫外激发稀土硼酸盐荧光粉的制备方法，其特征在 于： 步骤（2)中，所述加热煅烧包括以下步骤： 将所述混合物移至陶瓷或刚玉坩埚中，放在管式炉中按照设定的温度程序加热煅烧， 通Η2、Ν2或CO中的一种或其混合气体，由室温经过70min升温至400°C预加热一小时，再经 过90min升温至700-1000°C，保温2-8小时，随后降至室温。
6. 根据权利要求书4所述一种近紫外激发稀土硼酸盐荧光粉的制备方法，其特征在 于：该硼酸盐荧光粉原料中的稀土氧化物为Ce02、Eu203、Dy 203、Tm203、Tb40 7、Sm203、Pr203、Er 203或Μη02中的至少一种。
7. 根据权利要求书4所述的一种近紫外激发稀土硼酸盐荧光粉制备方法，其特征在 于：该硼酸盐荧光粉原料中辅助掺杂元素 Μ的化合物为辅助掺杂Μ的氧化物、氢氧化物或碳 酸化合物中的至少一种。
【文档编号】C09K11/63GK104059640SQ201410319936
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年7月8日 优先权日:2014年7月8日
【发明者】陈朝, 郑将辉, 蔡丽晗, 应莉莉, 陈文志, 陈蓉, 范宝殿 申请人:厦门大学