一种铕离子掺杂的硅酸盐白光荧光粉及其制备方法与流程

本发明属于固体光致发光材料制备技术领域，涉及由紫外光激发的白光荧光粉及其制备方法。

背景技术：

白色发光二极管是一种发光效率高、能耗低、寿命长、绿色环保的一种新型光源。目前，白光led主要通过以下三种方式实现:1）蓝光芯片(in-gan)激活黄色荧光粉钇铝石榴石(yag:ce)，使得蓝光与黄光混合形成白光；2）将红、绿、蓝三基色led芯片组装在一起，通过控制三基色芯片的电流而实现白光；3）通过近紫外芯片激活红、绿、蓝三基色荧光粉获得白光。方式1）中存在显色指数低、色彩还原性差以及高温猝灭等缺点。方式2）不同芯片的输出电压、温度特性以及光致衰减程度不同，导致控制电路复杂。方式3）三基色混合荧光粉存在配比调控和颜色再吸收的问题，使得发光效率和色彩还原性能受到较大的影响。为了解决显色指数低、色彩还原性差、能量损耗等问题。因此，开发一种制备简单环保、高效单一基质荧光粉是非常有必要的。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种铕离子掺杂的bazrxsi2o5+2x高效白光荧光粉及其制备方法。在空气气氛中部分eu³⁺高温自还原为eu²⁺，并通过改变zro2的掺入量，有效调节eu³⁺/eu²⁺的相对发光强度从而得到白光荧光粉。

本发明是通过以下技术方案实现的。

本发明所述的一种铕离子掺杂的硅酸盐白光荧光粉，主要化学成分为。

bazrxsi2o5+2x：eu²⁺,eu³⁺

其中x=0~0.5，其中铕离子（包括eu²⁺和eu³⁺）为激活剂离子，其摩尔浓度为碱土金属阳离子的1%～6%。

本发明所述的一种铕离子掺杂的硅酸盐白光荧光粉的制备方法，包括如下步骤。

（1）荧光材料原料的选择和称取。

以baco3、zro2、sio2、eu2o3为原料，按照化学计量比称取上述原料。其中铕离子（eu²⁺+eu³⁺）的摩尔浓度为碱土金属阳离子的1%～6%。

（2）将上述原料混合放入清洁、干燥的刚玉内衬的球磨机中（玛瑙球）球磨均匀后装入刚玉坩埚中。

（3）高温自还原过程。

将上述混合物置于马弗炉中在空气气氛中进行1000-1350℃高温固相反应8-12h，炉冷至900℃时取出冷却至室温，即得到样品。

本发明所述的baco3为分析纯，zro2、sio2、eu2o3为99.99%纯度。

本发明制备过程原材料廉价，安全环保、工艺简单。该产品能够在宽的紫外光及近紫外光光谱范围（250nm-410nm）的激发下发射出强的白光、且色纯度高，可以广泛用作于wled白光荧光粉。

附图说明

图1为实施例1、2中荧光材料样品的x射线衍射图。

图2为实施例1、2中荧光材料样品在300nm紫外激发下的发射光谱图。

图3为实施例1、2中荧光材料样品在300nm紫外激发下的发射光谱色坐标图。

具体实施方式

本发明将通过以下实施例作进一步说明。

实施例1-2按照发明内容里的步骤制备铕离子掺杂的硅酸盐高效白光荧光粉。

实施例1。

称取baco3：1.97g、zro2：0.246g、sio2：1.2g、eu2o3：0.0352g。将上述原料放入清洁干燥的球磨机中（玛瑙球）球磨均匀后装入刚玉坩埚中。该实施例热处理温度设为1300℃，反应时间10h后，关闭炉子开关，待其冷却到900℃时取出刚玉坩埚冷却至室温。最后，将刚玉坩埚中的混合物放入玛瑙研钵中研磨均匀后即得到样品。x射线衍射结果（如图1所示），当x=0.2时，该物质几乎为basi2o5相，含有少量的bazrsi3o9和ba2si5o13相；当x=0.3时，不仅出现x=0.2时所存在的相，还形成了ba2zr2si3o12这种新相。将样品研磨后，用f-4600荧光分光光度计测量其室温发射谱（如图2所示）。由图2可以看出在300纳米近紫外光激发下，其激发谱主发射峰在487nm，该发射峰来源于eu²⁺:5d→4f的宽带发射，另外一个发射峰在620nm,该发射峰来源于eu³⁺：⁵d0−⁷fj(j=0,1,2,3,4)线状发射。发色谱色坐标结果如图3所示:其发射谱色坐标位置为：x=0.3118y=0.318（如图3a点），位置在白光光区域，肉眼可见该荧光材料发出高效白光。

实施例2。

称取baco3：1.97g、zro2：0.369g、sio2：1.2g、eu2o3：0.0352g。将上述原料放入清洁干燥的球磨机中（玛瑙球）球磨均匀后装入刚玉坩埚中。该实施例热处理温度设为1300℃，反应时间10h后，关闭炉子，待其自然冷却到900℃时取出刚玉坩埚冷却至室温。最后，将刚玉坩埚中的混合物放入玛瑙研钵中研磨均匀后即可得到样品。x射线衍射结果（如图1所示），当x=0.2时，该物质几乎为basi2o5相，含有少量的bazrsi3o9和basi5o13相；当x=0.3时，不仅出现x=0.2时所存在的相，还形成了ba2zr2si3o12这种新相。将样品研磨后，用f-4600荧光分光光度计测量其室温发射谱（如图2所示）。由图2可以看出在300纳米近紫外光激发下，其激发谱主发射峰在500nm，该发射峰来源于eu²⁺:5d→4f的宽带发射，另外一个发射峰在620nm,该发射峰来源于eu³⁺：⁵d0−⁷fj(j=0,1,2,3,4)线状发射。色坐标结果如图3所示：其发射谱色坐标位置为：x=0.3251y=0.3649（如图3b点），位置在白光光区域，肉眼可见该荧光材料发出强的白光。

技术特征：

技术总结
一种铕离子掺杂的硅酸盐白光荧光粉及制备方法，化学成分为：BaZrxSi2O5+2x：Eu2+,Eu3+，其中x=0~0.5；（1）以BaCO3、ZrO2、SiO2、Eu2O3为原料，按照化学计量比称取上述原料。其中铕离子的摩尔浓度为碱土金属阳离子的1%～6%；（2）将上述原料混合放入清洁、干燥的刚玉内衬的球磨机中球磨均匀后装入刚玉坩埚中；（3）将上述混合物置于马弗炉中在空气气氛中进行1000‑1350℃高温固相反应8‑12h，炉冷至900℃时取出冷却至室温。本发明原材料廉价，安全环保、工艺简单，产品能够在宽的紫外光及近紫外光的激发下发射出强的白光、且色纯度高，可广泛用作于WLED白光荧光粉。

技术研发人员：于立新;钟检林;李宋楚;满孝琴
受保护的技术使用者：南昌大学
技术研发日：2017.04.17
技术公布日：2017.09.05