单分散的核壳结构的荧光粉颗粒及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种单分散的核壳结构的荧光粉颗粒及其制备方法。荧光粉颗粒包括位于中心的核结构和包覆所述核结构的壳结构，核结构为粒径均一的氧化物微球，壳结构为荧光粉层，核结构的折射率小于壳结构的折射率。相较现有技术的荧光粉成本低，分散性好、粒径分布均匀、形貌均一、出光效率高。

【技术实现步骤摘要】
单分散的核壳结构的荧光粉颗粒及其制备方法
本专利技术属于发光材料
，尤其涉及一种单分散的核壳结构的荧光粉颗粒及其制备方法。
技术介绍
荧光粉材料广泛应用于照明、显示、投影等领域，在某些特殊的应用领域中，要求荧光粉颗粒具有微米级的大粒径且单分散性良好，即粒径均匀、形貌规整、分散性好，以满足特殊的出光要求。然而，传统的高温固相法制备得到的荧光粉颗粒易团聚，且粒径分布不均匀，表面形貌各异，需要多次反复球磨过筛才能获得适当的粒径，但是球磨过程产生的缺陷和引入的杂质会损害荧光粉的发光效率。采用溶胶-凝胶法、水热合成法制备的荧光粉虽然可弥补高温固相法合成的不足，可以制备单分散的荧光粉，但是制备的荧光粉颗粒属于纳米级，不适用于制备微米级大粒径荧光粉。此外，在某些具体的应用场合，荧光粉在使用时不进行封装，而是直接暴露在空气中，此时荧光粉的出光率也是影响其应用效果的重要因素因此，针对上述不足，实有必要提供一种单分散的荧光粉微米颗粒的制备方法，以满足荧光粉的特殊应用需求。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种单分散的核壳结构的荧光粉颗粒及其制备方法，以制备粒径均匀、分散性好且形貌均一的大粒径荧光粉颗粒。具体方案如下：本专利技术提供一种单分散的核壳结构的荧光粉颗粒，所述荧光粉颗粒包括位于中心的核结构和包覆所述核结构的壳结构，所述核结构为粒径均一的氧化物微球，所述壳结构为荧光粉层，所述核结构的折射率小于所述壳结构的折射率。优选的，所述氧化物微球粒径大小为5-30um。优选的，所述荧光粉层的厚度为0.05-2um。优选的，所述氧化物微球为二氧化硅，三氧化二铝，氧化镁中的任意一种。优选的，所述荧光粉层为石榴石结构的荧光粉。优选的，所述荧光粉层的材质为Y3Al5O12:Ce3+，Ca3Sc2Si3O12:Ce3+中的任意一种。本专利技术还提供一种单分散的核壳结构的荧光粉颗粒的制备方法，包括如下步骤：S1：制备单分散的氧化物微球悬浮液，氧化物微球的粒径大小为5-30um；S2：采用化学沉淀法在上述氧化物微球表面包覆荧光粉层；S3：重复上述步骤S2直到获得荧光粉层厚度符合需求的单分散的核壳结构的荧光粉颗粒。其中，步骤S2包括：S21：向步骤S1得到的氧化物微球悬浮液中加入硝酸钇、硝酸铝及硝酸铈，并与草酸溶液或碳酸氢铵溶液混合；S22：经过滤、干燥得到干燥产物，再将所述干燥产物经煅烧得到单分散的核壳结构的荧光粉颗粒组成的荧光粉。优选的，所述步骤S1还包括：向所述氧化物微球悬浮液中加入表面改性剂，得到表面改性的氧化物微球悬浮液。优选的，所述表面改性剂为含氨基的有机化合物。优选的，所述含氨基的有机化合物为聚乙烯亚胺、N,N-二乙基三甲基硅烷基胺、3-氨丙基三甲氧基硅烷中的任意一种优选的，所述步骤S22还包括：洗涤，所述洗涤的工艺介于所述过滤和所述干燥的工艺之间，所述洗涤的工艺为使用去离子水对所述过滤的工艺产生的滤渣进行洗涤。优选的，所述煅烧温度为800-1400℃。优选的，所述煅烧时间为2-6h。优选的，所述硝酸钇和所述硝酸铝的摩尔比为3：5。优选的，所述硝酸铈的添加量满足铈离子在所述硝酸钇、所述硝酸铝及所述硝酸铈所组成的原料溶液中的摩尔含量为0.01％～1％。相对于现有技术，本专利技术的有益效果如下：本专利技术制备的核壳结构的荧光粉一方面利用高分散性和粒径分布均匀的氧化物内核制备出分散性较好、粒径分布均匀的核壳结构的荧光粉颗粒，另一方面利用低折射率的氧化物内核、高折射率的荧光粉外层使光在两者界面发生全反射使其出光效率提高。尤其直接采用商用氧化物微球表面包覆荧光粉，能够得到粒径均匀性极佳的球形荧光颗粒。本专利技术采用成本较低的氧化物微球作为核结构，相较实心的荧光粉颗粒，能够有效降低荧光粉颗粒的成本；由于氧化物内核的粒径均匀、分散性好，因此可制备出分散性较好的核壳结构的荧光粉；由于包覆的荧光粉层厚度可控，因此可制备出粒径较为均匀的核壳结构的荧光粉；由于核结构的折射率小于所述壳结构的折射率，荧光粉层的微粒发射出大角度光能在核壳结构的界面处会发生全反射，而对于均一组成的荧光粉颗粒来说，这部分的光是被吸收而损失，因而使该核壳结构荧光粉的出光效率更高。综上所述，本专利技术相较现有技术的荧光粉成本低，分散性好、粒径分布均匀、形貌均一、出光效率高。下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明。附图说明图1是本专利技术第一种实施方式的核壳结构荧光粉颗粒的结构示意图；图2是本专利技术第一种实施方式的单分散的核壳结构的荧光粉颗粒的光反射示意图；图3是本专利技术第二种实施方式的单分散的核壳结构的荧光粉颗粒的结构示意图。具体实施方式本专利技术提供一种单分散的核壳结构的荧光粉颗粒及其制备方法，以解决现有荧光粉颗粒易团聚，且粒径分布不均匀，表面形貌各异，很难制备出粒径均匀、分散性好且形貌单一的大粒径荧光粉。实施例一参照图1所示，本专利技术提供的单分散的核壳结构的荧光粉颗粒包括位于中心的核结构11和包覆所述核结构的壳结构12，其中，核结构11为粒径均一、大小为5-30um的氧化物微球，壳结构12为厚度为0.05-2um的荧光粉层。具体在本实施方式中，氧化物微球为Al2O3(三氧化二铝)微球，荧光粉层采用YAG(钇铝柘榴石)荧光粉中的Y3Al5O12:Ce3+荧光粉。由于Al2O3微球为均一的球形，包覆Al2O3微球的荧光粉层厚度均一，即单分散的核壳结构的荧光粉颗粒的形貌也是均一的球形，使得该荧光粉激发光自身发射的光在各个角度均一致；此外，Al2O3的折射率为1.76，Y3Al5O12:Ce3+荧光粉的折射率为1.81，使得核结构Al2O3的折射率小于壳结构Y3Al5O12:Ce3+的折射率，当激发光和受激光照射在两者界面时可能会发生全反射，使其出光效率较高。参照图2所示，根据全反射角公式(nc为核结构的折射率，ns为壳结构的折射率)可知，本实施例中当激发光和受激光在核壳界面上的入射角度大于76.5°时即可发生全反射。本专利技术单分散的核壳结构的荧光粉颗粒的制备方法包括如下步骤：S1：采用粒径大小为5-30um的氧化物微球制备氧化物微球悬浮液，具体步骤为将单分散的、形貌规则的、粒径大小为5-30um的Al2O3微球分散到去离子水中，得到Al2O3微球悬浮液。S2：采用化学沉淀法将悬浮液中氧化物微球表面包覆荧光粉层，按化学计量比向上述氧化物微球悬浮液中加入硝酸钇、硝酸铝及硝酸铈，在搅拌条件下加入碳酸氢铵溶液，待反应充分后过滤、干燥，得到干燥产物，将干燥产物经煅烧即可得到单分散的核壳结构的荧光粉颗粒组成的荧光粉。具体的，在本实施例中干燥条件为60℃的温度环境中烘干。具体的，在本实施例中煅烧条件为800-1400℃下煅烧2-6h。S3：重复上述步骤S2直到获得荧光粉层厚度符合需求的单分散的核壳结构的荧光粉颗粒。需要说明的是，在上述步骤S2中，为提高干燥产物的品质，待反应充分后过滤，再使用去离子水对滤渣进行洗涤，而后干燥，得到高品质的干燥产物。上述步骤S2中，化学剂量比只要满足硝酸钇和硝酸铝的摩尔比为3：5，硝酸铈添加量满足铈离子在硝酸钇、硝酸铝及硝酸铈所组成的原料溶液中的摩尔含量为0.01％～1％即可，具体的质量组分根据所需壳结构的厚度来确定。本实施方式的制备方法，采用单分散的微米级氧化物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单分散的核壳结构的荧光粉颗粒，其特征在于，所述荧光粉颗粒包括位于中心的核结构和包覆所述核结构的壳结构，所述核结构为粒径均一的氧化物微球，所述壳结构为荧光粉层，所述核结构的折射率小于所述壳结构的折射率。

【技术特征摘要】
1.一种单分散的核壳结构的荧光粉颗粒，其特征在于，所述荧光粉颗粒包括位于中心的核结构和包覆所述核结构的壳结构，所述核结构为粒径均一的氧化物微球，所述壳结构为荧光粉层，所述核结构的折射率小于所述壳结构的折射率。2.根据权利要求1所述的单分散的核壳结构的荧光粉颗粒，其特征在于，所述氧化物微球粒径大小为5-30um。3.根据权利要求1所述的单分散的核壳结构的荧光粉颗粒，其特征在于，所述荧光粉层的厚度为0.05-2um。4.根据权利要求3所述的单分散的核壳结构的荧光粉颗粒，其特征在于，所述氧化物微球为二氧化硅，三氧化二铝，氧化镁中的任意一种。5.根据权利要求3所述的单分散的核壳结构的荧光粉颗粒，其特征在于，所述荧光粉层的材质为石榴石结构的荧光粉。6.根据权利要求5所述的单分散的核壳结构的荧光粉颗粒，其特征在于，所述荧光粉层的材质为Y3Al5O12:Ce3+，Ca3Sc2Si3O12:Ce3+中的任意一种。7.一种单分散的核壳结构的荧光粉颗粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：制备单分散的氧化物微球悬浮液，氧化物微球的粒径大小为5-30um；S2：采用化学沉淀法在所述氧化物微球表面包覆荧光粉层；S3：重复上述步骤S2直到获得的荧光粉层厚度符合需求的单分散的核壳结构的荧光粉颗粒。8.其中，步骤S2包括：S21：向步骤S1得到的氧化物微球悬浮液中加入硝酸钇、硝酸铝及硝酸铈，并与草酸溶液或碳酸氢铵溶液混合；S22：经过滤、干燥得到干燥产物，再将所述干燥...

【专利技术属性】
技术研发人员：田梓峰，周萌，许颜正，
申请(专利权)人：深圳市光峰光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44