一种双钙钛矿型白光荧光粉及其制备方法与应用与流程

本发明特别涉及一种双钙钛矿型白光荧光粉及其制备方法与应用。

背景技术：

荧光粉转换的白光发光二极管(led)具有非凡的优越性，例如高电光转换效率、低能耗、高亮度、良好的化学和物理稳定性和环境友好等，被认为是下一代照明行业和显示系统的新光源。众所周知，蓝色ingan芯片(450-470nm)和y3al5o12：ce³⁺(yag：ce³⁺)发射黄色荧光粉的组合是生成白光led最成熟方法。但是，由于缺少红光成分，该方法制备的白光led的显色指数很差。通过使用涂有三基色荧光粉(红色caalsin3：eu²⁺，绿色(ba,sr)2sio4：eu²⁺和蓝色ca2po4cl：eu²⁺)的uv/近紫外led芯片可以解决此问题。不幸的是，在这种三色荧光粉系统中，复杂的涂层和每个组件的不同热淬火行为仍然是难以解决的问题。而且，由于蓝光被绿色和红色磷光体强烈吸收，因此，整体的发光效率相对较低。

在过去的几十年中，许多研究致力于从敏化剂到活化剂的有效能量转移来生长单相发白光的荧光粉，例如ca9gd(po4)7：eu²⁺/mn²⁺和ca5(po4)3f：tb³⁺/eu³⁺。三价镝(dy³⁺)离子的发射特性由蓝色(～480nm)和黄色(～580nm)区域中的两个特征发射带组成，它们分别来自⁴f9/2→⁶h15/2和⁴f9/2→⁶h13/2跃迁。因此，通过调节黄色到蓝色(y/b)的强度比，dy³⁺离子具有获得白光的巨大潜力。但是，dy³⁺离子的一个缺点是自旋禁止的f-f跃迁引起的摩尔吸收系数非常低，因此直接激发dy³⁺离子不足以实现有效的发光特性。并且由于缺乏红光成分，从dy³⁺离子获得的白光发射的显色性很差。

因此，需要开发一种发光材料，其能有效通过dy³⁺获得白光，并且具备良好的综合发光性能。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种双钙钛矿型白光荧光粉及其制备方法与应用。本发明通过高温固相法，在双钙钛矿结构srlamgtao6中共掺杂dy³⁺和eu³⁺合成发射白光的白光荧光粉。本发明的荧光粉具有良好的显色指数和高热稳定性，发光效率高、发光强度高，综合发光性能良好，在发光材料的应用中具有广阔的前景。本发明的制备方法简单有效、原材料成本低廉、生产条件要求低、适合大规模生产。

本发明采用以下技术方案。

一种双钙钛矿型白光荧光粉，化学式为srla0.93-xmgtao6:0.07dy³⁺,xeu³⁺，0.005≤x≤0.1。

在本发明中，srlamgtao6是一种具有aa'bb'o6结构的双钙钛矿型材料。双钙钛矿型材料的特殊晶格排列是a(a')位置的分层有序和b(b')位置的远距离岩盐排列的结合。在srlamgtao6化合物中，a(a')位点由sr²⁺和la³⁺离子随机分配，而b(b')位点由mg²⁺和ta⁵⁺离子远距离岩盐排列。由于双钙钛矿固有的稳定性以及在aa'bb'o6结构中适应无与伦比的a-o，b-ob-b'键长度的能力，因此双钙钛矿具有特殊晶格排列以及多功能性。本发明采用srlamgtao6作为发光和激光材料的基质。

本发明中，srlamgtao6作为基质，起着敏化剂的作用，有效地将能量转移到活化剂离子上。具体地，srlamgtao6基质可以吸收紫外线并将能量转移到dy³⁺上。此外，tao6基团可以吸收近紫外光，然后产生从420nm到600nm的宽蓝光发射带，这也有助于产生白光。为了克服缺乏红光成分导致白光发射的显色性很差，因此采用eu³⁺离子作为红色发射的活化剂，通过在srlamgtao6系统中共掺杂dy³⁺和eu³⁺离子，srla0.93-xmgtao6：0.07dy³⁺，xeu³⁺可以有效发射暖白光，综合发光性能良好。

上述的双钙钛矿型白光荧光粉的制备方法，包括以下步骤：

(1)按化学式srla0.93-xmgtao6:0.07dy³⁺,xeu³⁺中的化学计量，将含sr²⁺的化合物、含la³⁺的化合物、含mg²⁺的化合物、含ta⁵⁺的化合物、含dy³⁺的化合物、含eu³⁺的化合物混合均匀，得到混合物；

(2)对混合物进行烧结，得到双钙钛矿型白光荧光粉。

优选地，所述含sr²⁺的化合物为srco3。

优选地，所述含la³⁺的化合物为la2o3。

优选地，所述含mg²⁺的化合物为(mgco3)4mg(oh)2·5h2o。

优选地，所述含ta⁵⁺的化合物为ta2o5。

优选地，所述含dy³⁺的化合物为dy2o3。

优选地，所述含eu³⁺的化合物为eu2o3。

优选地，所述烧结在空气中进行，包括第一次烧结和第二次烧结；所述第一次烧结在650℃进行2小时；所述第二次烧结在1400℃进行12小时。

在第一次烧结中，低温预烧结使得下一步烧结时样品结晶度更高，使得产品的发光性能更稳定。在第二次烧结中合成了最终产物。

进一步优选地，对第一次烧结的产物进行研磨。

上述的双钙钛矿型白光荧光粉在发光材料中的应用。

本发明的有益效果：

(1)本发明通过高温固相法，合成了一种高效且化学稳定性优异的白光荧光粉；

(2)本发明的荧光粉与现有的发光材料相比，本发明的荧光粉具有良好的显色指数和高热稳定性，发光效率高、发光强度高，综合发光性能良好，在发光材料的应用中具有广阔的前景；

(3)本发明的制备方法简单有效、原材料成本低廉、生产条件要求低、适合大规模生产。

附图说明

图1为实施例1所制备的荧光粉的x射线衍射图；

图2为实施例1所制备的荧光粉的发射光谱图；

图3为实施例2所制备的荧光粉的温度相关光谱图；

图4为实施例3所制备的荧光粉的发射光谱图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式详细说明本发明。

实施例1

一种双钙钛矿型白光荧光粉，化学式为srla0.925mgtao6:0.07dy³⁺,0.005eu³⁺。

上述的双钙钛矿型白光荧光粉的制备方法，包括以下步骤：

(1)按化学式srla0.925mgtao6:0.07dy³⁺,0.005eu³⁺中的化学计量，将0.236gsrco3、0.241gla2o3、0.155g(mgco3)4mg(oh)2·5h2o、0.354gta2o5、0.021gdy2o3、0.0014geu2o3混合均匀，得到混合物；

(2)在马弗炉、空气的气氛下，在650℃对混合物进行第一次烧结2小时，对第一次烧结的产物进行研磨40分钟，然后在1400℃进行第二次烧结12小时，得到双钙钛矿型白光荧光粉。

对实施例1所制备的双钙钛矿型白光荧光粉进行x射线衍射图分析、发射光谱图分析，所得结果如图1、图2所示。

实施例2

一种双钙钛矿型白光荧光粉，化学式为srla0.92mgtao6:0.07dy³⁺,0.01eu³⁺。

上述的双钙钛矿型白光荧光粉的制备方法，包括以下步骤：

(1)按化学式srla0.92mgtao6:0.07dy³⁺,0.01eu³⁺中的化学计量，将0.236gsrco3、0.240gla2o3、0.155g(mgco3)4mg(oh)2·5h2o、0.354gta2o5、0.021gdy2o3，0.0028geu2o3混合均匀，得到混合物；

(2)在马弗炉、空气的气氛下，在650℃对混合物进行第一次烧结2小时，对第一次烧结的产物进行研磨40分钟，然后在1400℃进行第二次烧结12小时，得到双钙钛矿型白光荧光粉。

对实施例2所制备的双钙钛矿型白光荧光粉进行温度相关光谱图分析，所得结果如图3所示。

从图3可知，随着温度的上升，本发明的双钙钛矿型白光荧光粉的发光强度保持相对稳定，表明了本发明制备的双钙钛矿型白光荧光粉具有高的热稳定性。

实施例3

一种双钙钛矿型白光荧光粉，化学式为srla0.83mgtao6:0.07dy³⁺,0.10eu³⁺。

上述的双钙钛矿型白光荧光粉的制备方法，包括以下步骤：

(1)按化学式srla0.83mgtao6:0.07dy³⁺,0.10eu³⁺中的化学计量，将0.236gsrco3、0.216gla2o3、0.155g(mgco3)4mg(oh)2·5h2o、0.354gta2o5、0.021gdy2o3，0.028geu2o3混合均匀，得到混合物；

(2)在马弗炉、空气的气氛下，在650℃对混合物进行第一次烧结2小时，对第一次烧结的产物进行研磨40分钟，然后在1400℃进行第二次烧结12小时，得到双钙钛矿型白光荧光粉。

对实施例3所制备的双钙钛矿型白光荧光粉进行发射光谱图分析，所得结果如图4所示。