一种碱土铝酸盐红色荧光材料的制备及应用制造技术

本发明专利技术涉及一种利用近紫外至蓝光激发并发射红色荧光材料的制备方法及应用。其化学通式为Ba

Preparation and application of alkaline earth aluminate red fluorescent material

The invention relates to a method for preparing and emitting red fluorescent material by using near ultraviolet to blue light and its application. Its chemical formula is Ba

【技术实现步骤摘要】
一种碱土铝酸盐红色荧光材料的制备及应用
本专利技术属于材料化学的
，具体涉及一种碱土铝酸盐红色荧光材料的制备及应用。
技术介绍
近年来，能源短缺和环境污染已经是全人类必需直面的两大问题，节能减排已成为当前面临的重要课题。另一方面，随着生活水平的提高，人们对人造光源的需求也越来越高。而人造光源的普及和使用也是一个国家经济和生活水平的体现，有资料显示，在发达国家，照明用电占整个电力消耗的20％，而在我国也达到了总用电量的12％。由此可见，使用节能高效的照明灯具对开展节能减排，具有非常大的帮助，而其重中之重就是开发新型高效的荧光粉，这一举措将具有重大的经济和社会效益。白光LED以低能耗而获得较高的发光效率，是新颖的节能照明光源。此外，目前广泛使用的节能灯，其灯管中都含有污染环境的化学物质汞，容易给环境带来危害。而白光LED在生产及使用过程中，并不产生对环境有害的化学物质，因而被称为是一种“绿色环保”的照明设备。而荧光粉是白光LED的重要组成部分，优秀的荧光粉可以改善LED的显色指数、发光效率、使用寿命等性能指标。而荧光粉一般是由基质掺杂稀土元素构成的，稀土元素因为其拥有独特的电子结构，使得荧光粉具有较强的吸收能力，高的转换效率，特别是在可见光区域有很强的发射能力。目前，商用的白光LED主要为二基色白光LED和三基色白光LED。二基色白光LED通常是采用蓝光InGaN芯片激发Y3Al5O12:Ce3+(YAG:Ce3+)黄色荧光粉。这种白光LED由于缺少红色荧光粉，使其在红色光谱区发光较弱，从而导致其色温(CCT)偏高，显色指数(Ra)偏低。为了解决这个问题，通常考虑在二基色白光LED中增加一种可被蓝色LED芯片激发的红色荧光粉，从而形成一种三基色(蓝、黄、红)的白光LED；三基色白光LED主要是采用(近)紫外芯片激发红、蓝和绿荧光粉组成。这种白光LED色温和显色指数可调，但是由于三种粉，在制备时，存在混匀的问题。根据上面二种白光LED性能，优良的白光LED必须具有能被蓝光或者紫外光有效激发、耐紫外辐射、高的热淬灭温度、高的热稳定性等性能优良、发光效率高、无放射性、无毒、无害和对人体安全的红色荧光粉。近十年来，关于用于白光LED中的红色荧光粉被相继报道，如:铕、钐、镨等稀土离子掺杂的氮化物、氮氧化物、钼酸盐、钨酸盐、硫氧化物、硅酸盐和铝酸盐等、四价锰离子掺杂铝酸盐、钛酸盐和锗酸盐等和二价铋离子掺杂的硫酸碱土金属盐、磷酸盐和磷硼酸碱土金属盐等。其中，稀土掺杂的氮化物、氮氧化物发光性能优越，量子效率超过70％，是目前用的较多的商用红色荧光粉。但是氮化物、氮氧化物的制备条件通常比较苛刻，需要高温(＞1700℃)、高压(＞5个大气压)及特殊条件(无氧或还原气氛)，这些制备工艺条件对设备的要求很高，从而影响使得氮化物、氮氧化物荧光粉的价格偏高；稀土离子掺杂硫氧化物红色荧光粉高温容易分解，会严重影响白光LED使用寿命；锗金属的价格较高，使得Mn4+离子掺杂氟锗酸盐红色荧光粉生产成本相对高。所以为了降低白光LED的生产成本、简化生产工艺条件和提高发光效率，研究新型红色荧光粉是具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的意义在于提供一种能够实现近紫外至蓝光转换发射红色荧光的白光LED用荧光材料Ba8-xEu8xAl2O11，及其用于红色荧光材料的应用和制备方法。本专利技术所要解决的技术问题是提高荧光材料的发光效率、化学稳定性和发光稳定性等问题。为解决以上技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一方面，本专利技术提供一种近紫外至蓝光转换发射红色荧光的材料，其特征在于：它在392纳米和464纳米附近的近紫外光和蓝光激发下发射615纳米附近的红色荧光；所述材料的化学通式为Ba8-xEu8xAl2O11，其中x为Eu3+掺杂的摩尔比，0.001≤x<0.2。一方面，本专利技术提供通式为Ba8-xEu8xAl2O11的化合物用于荧光材料的应用，所述的荧光材料是一种红色荧光材料，通式Ba8-xEu8xAl2O11中，x为Eu3+掺杂的摩尔比，0.001≤x<0.2；所述的红色荧光材料是近紫外至蓝光转换发射红色荧光的材料，它在392纳米和464纳米附近的近紫外光和蓝光激发下发射615纳米附近的红色荧光。另一方面，本专利技术提供通式Ba8-xEu8xAl2O11化合物的制备方法，可以采用高温固相法或化学合成法制备。其中，上述的高温固相法制备方法包括如下步骤：(1)按化学式Ba8-xEu8xAl2O11中各元素的化学计量比，其中0.001≤x<0.2，分别称取含有铕离子Eu3+的化合物、含有钡离子Ba2+的化合物、含有铝离子Al3+的化合物，研磨，使样品混合均匀；(2)将步骤(1)得到的混合物在空气气氛下煅烧1～2次；所述煅烧温度为300～600℃，煅烧时间为1～15小时；(3)将步骤(2)得到的混合物冷却至室温，再次按步骤(1)的方法研磨并混合均匀后，在空气气氛下煅烧，煅烧温度为600～1000℃，煅烧时间为1～12小时；(4)将步骤(3)得到的混合物自然冷却，研磨混合均匀后，在空气中煅烧，煅烧温度为1000～1350℃，煅烧时间为1～12小时，然后缓慢冷却到室温，得到一种实现近紫外至蓝光转换发射红色荧光的材料。优选的，高温固相法制备方法包括：(1)按化学式Ba8-xEu8xAl2O11中各元素的化学计量比，其中0.001≤x<0.2，分别称取含有铕离子Eu3+的化合物、含有钡离子Ba2+的化合物、含有铝离子Al3+的化合物，研磨，使样品混合均匀；(2)将步骤(1)得到的混合物在空气气氛下煅烧1～2次；所述煅烧温度为350～550℃，煅烧时间为2～10小时；(3)将步骤(2)得到的混合物冷却至室温，再次按步骤(1)的方法研磨并混合均匀后，在空气气氛下煅烧，煅烧温度为650～950℃，煅烧时间为2～10小时；(4)将步骤(3)得到的混合物自然冷却，研磨混合均匀后，在空气中煅烧，煅烧温度为1050～1300℃，煅烧时间为2～10小时，然后缓慢冷却到室温，得到一种实现近紫外至蓝光转换发射红色荧光的材料。其中，上述的化学合成法包括如下步骤：(1)根据化学式Ba8-xEu8xAl2O11中各元素的化学计量比，其中0.001≤x<0.2，分别称取含有铕离子Eu3+的化合物、含有钡离子Ba2+的化合物、含有铝离子Al3+的化合物，将它们分别溶解于去离子水或稀硝酸溶液中，得到透明溶液；同时，称取各反应物质量的1.0～2.0wt％的络合剂柠檬酸，分别添加到各溶液中，在60～90℃的温度下搅拌一段时间；(2)缓慢地将步骤(1)中含所需离子的溶液混合，在60～100℃的温度条件下搅拌2～3小时后，置于烘箱中烘干，得到蓬松的前驱体；(3)将步骤(2)所得的前驱体置于马弗炉中煅烧，温度为900～1200℃，时间为2～12小时，自然冷却到室温，得到一种实现近紫外至蓝光转换发射红色荧光的材料。本专利技术中，Ba8-xEu8xAl2O11的制备方法中，在高温固相法和化学合成法中，所述的含有Eu离子Eu3+的化合物为氧化铕Eu2O3、硝酸铕Eu(NO3)3·6H2O中的一种；含有钡离子Ba2+的化合物为硝酸钡Ba(NO3)2、碳酸钡BaCO3、氢氧化钡Ba(OH)本文档来自技高网...

【技术保护点】
通式为Ba

【技术特征摘要】
1.通式为Ba8-xEu8xAl2O11的化合物用于荧光材料的应用，其特征在于：所述的荧光材料是一种红色荧光材料，通式Ba8-xEu8xAl2O11中，x为Eu3+掺杂的摩尔比，0.001≤x<0.2。2.如权利要求1所述的通式为Ba8-xEu8xAl2O11的化合物用于荧光材料的应用，其特征在于，所述的红色荧光材料是近紫外至蓝光转换发射红色荧光的材料，它在392纳米和464纳米附近的近紫外光和蓝光激发下发射615纳米附近的红色荧光。3.一种如权利要求书1至2任一所述的Ba8-xEu8xAl2O11的制备方法，其特征在于，采用高温固相法或化学合成法制备。4.如权利要求3所述的Ba8-xEu8xAl2O11的制备方法，其特征在于所述的高温固相法包括如下步骤：(1)按化学式Ba8-xEu8xAl2O11中各元素的化学计量比，其中0.001≤x<0.2，分别称取含有铕离子Eu3+的化合物、含有钡离子Ba2+的化合物、含有铝离子Al3+的化合物，研磨，使样品混合均匀；(2)将步骤(1)得到的混合物在空气气氛下煅烧1～2次；所述煅烧温度为300～600℃，煅烧时间为1～15小时；(3)将步骤(2)得到的混合物冷却至室温，再次按步骤(1)的方法研磨并混合均匀后，在空气气氛下煅烧，煅烧温度为600～1000℃，煅烧时间为1～12小时；(4)将步骤(3)得到的混合物自然冷却，研磨混合均匀后，在空气中煅烧，煅烧温度为1000～1350℃，煅烧时间为1～12小时，然后缓慢冷却到室温，得到一种实现近紫外至蓝光转换发射红色荧光的材料。5.如权利要求书4所述Ba8-xEu8xAl2O11的制备方法，其特征在于：所述的步骤(2)的煅烧温度为350～550℃，煅烧时间为2～10小时。6.如权利要求书4所述Ba8-xEu8xAl2O11的制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：乔学斌，禚昌岩，
申请(专利权)人：江苏师范大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32