一种白光LED用稀土离子掺杂的焦磷酸锶荧光粉及其制备方法技术

一种白光LED用稀土离子掺杂的焦磷酸锶单基质纳米级荧光粉及其制备方法，其化学式为Sr2‑1.5x‑1.5yP2O7:xDy

【技术实现步骤摘要】
一种白光LED用稀土离子掺杂的焦磷酸锶荧光粉及其制备方法
本专利技术属于近紫外激发白光LED用发光材料
，具体涉及一种Ce3+,Dy3+掺杂的焦磷酸锶单基质纳米级荧光粉及其制备方法。
技术介绍
目前，实现白光LED的方法有三种。第一种方法是将InGaN蓝光芯片与Y3Al5O12:Ce3+(YAG:Ce)黄色荧光粉组合，然而这种方法得到的白光LED，虽然由于其构造简单、成本低廉的特性，成为了目前最常用的商用白光LED，但因为缺少红光成分，显色指数低以及色温稳定性差，照明效果始终不尽理想。第二种方法是将红、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，但三基色芯片的电路组装繁复，成本较高，散热问题严重，此外电源参数波动，不易获得稳定白光。第三种方法是用近紫外芯片激发红绿蓝三色荧光粉，根据三原色原理调整三色荧光粉的比例可以得到较为理想的白光，然而不同荧光粉间存在强烈的再吸收，会降低发射效率，而且荧光粉间物理性质的差异会影响白光的发光寿命，长期使用后易发生色偏移，得到的白光不稳定且不持久。因此，白光LED研究者近年来开始将焦点转向近紫外激发的单基质白光荧光粉，通过近紫外-紫外芯片激发单一基质的荧光粉，实现多峰发射，直接得到白光。单一基质白光荧光粉不存在多色混合荧光粉间的损耗问题，不会发生色偏移，可以充分发挥LED寿命长的优点。此外，人类视觉对近紫外光不敏感，二极管的发光颜色随驱动电压的变化而变化，不会影响近紫外光激发型白光LED的显色性，色坐标受各种因素影响小，色彩稳定性好。目前最常作为白光LED用荧光粉的基质为硅酸盐基质和铝酸盐基质，这两种体系的荧光粉稳定性优良且量子效率高，但是合成条件比较严苛，烧结温度甚至高达1300℃以上。焦磷酸体系荧光粉因其成本低廉、化学稳定性高、耐老化性优良，易实现工业化生产等优点，近年来引起越来越广泛的关注。目前已报道的焦磷酸盐体系单基质白色荧光粉较少，有：2015年，葛勇杰等人研制出了组分为SrMgP2O7:Eu2+,Mn2+的荧光粉,可用于近紫外激发的白光LED(中国专利，专利号为：CN201510119694)。2014年，贾殿赠等人用高温固相法制备出一种Dy3+和Ce3+共掺杂的焦磷酸锌单基质白光LED用白色荧光粉（中国专利，专利号为CN201410184750）。然而，稀土离子掺杂Sr2P2O7基质的白色荧光粉的研究几乎没有，且其制备方法比较单一，几乎都是高温固相法，此法合成温度高、煅烧保温时间长、获得的粉体物相杂、颗粒不均匀且尺寸通常大于10微米，发光性能不佳。本专利技术中采用简单易行、成本低廉的化学共沉淀发法合成Ce3+,Dy3+掺杂的单基质Sr2P2O7荧光粉，从而在改善荧光粉颗粒形貌尺寸及发光性能方面具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种Ce3+,Dy3+掺杂的单基质焦磷酸锶纳米级荧光粉及其制备方法，Ce3+单掺杂的Sr2P2O7:Ce3+荧光粉可在240~340nm近紫外激发下发射蓝紫光，其峰值波长为385nm；Dy3+单掺杂的Sr2P2O7:Dy3+荧光粉在280~410nm近紫外激发下发射蓝绿光和黄光(复合得白光)，其峰值波长分别为477nm和573nm左右；Ce3+,Dy3+共掺杂的单基质焦磷酸锶荧光粉在240~320nm的近紫外激发下发射出蓝紫光，蓝绿光，黄光，红光（四色复合得白光），其峰值波长分别位于385nm、480nm、573nm、661nm附近。该荧光粉颗粒为近球形，粒径为25~350nm，适用于近紫外激发白光LED。该制备方法包括下列步骤：（1）根据化学式Sr2-1.5x-1.5yP2O7:xDy3+,yCe3+中各元素化学计量比，其中0≤x≤0.085，0≤y≤0.10，0<x+y≤0.15,分别称取锶盐、氧化镝、铈盐；沉淀剂(NH4)H2PO4的用量为理论用量的1.5倍；（2）将量取的锶盐和铈盐加入到适量的超纯水中，在80℃恒温水浴中加热搅拌至溶解；（3）将称取的氧化镝用适量的浓酸溶解，加入少量的超纯水配置镝溶液；（4）将镝溶液加入到锶盐和铈盐的混合溶液中，搅拌一定时间后使其充分溶解、混合；（5）将称量好的沉淀剂加入到适量的超纯水中，在40℃恒温水浴中加热搅拌一定时间直至溶解，然后缓慢滴加到上述混合溶液中，进行滴定沉淀；然后调节pH值至7~8，继续搅拌一定时间使反应充分进行；（6）将上述混合溶液静置陈化一定时间后进行抽滤，使母液与沉淀分离；将沉淀放入烘箱在60~80℃下快速烘干，充分研磨后得到前驱物；（7）最后将前驱物置于有还原性气氛保护的气氛炉中煅烧，煅烧温度为700~900℃，煅烧时间为1~3小时，即得到目标产物；本专利技术中，步骤（1）所述的锶盐为Sr(NO3)2、SrCl2中的一种，铈盐为Ce(NO3)3.6H2O或CeCl3；本专利技术中，步骤（3）中所述浓酸为分析纯的硝酸或盐酸；本专利技术中，步骤（7）中所述还原性气氛为氢气(H2)、氮气与氢气混合气体（H2+N2）、氨气(NH3)、一氧化碳气体（CO）。专利技术原理：在本专利技术中，Ce3+单掺杂的Sr2P2O7:Ce3+荧光粉可在307nm近紫外激发下发射蓝紫光，其峰值波长为385nm；Dy3+单掺杂Sr2P2O7:Dy3+荧光粉在349nm或385nm的近紫外激发下发射蓝绿光和黄光(混合得白光)，其峰值波长分别为477nm和573nm左右；由于Ce3+的发射光谱与Dy3+的激发光谱在360~410nm之间有明显的重叠部分，根据Dexter理论可以推断出Ce3+与Dy3+之间存在有效的能量传递，使得Ce3+,Dy3+共掺杂Sr2P2O7荧光粉在近紫外激发下，Ce3+将吸收的能量通过无辐射跃迁的形式把能量传递给Dy3+，从而有效地提高了Dy3+的发光强度。通过调节Ce3+和Dy3+的配比和浓度，实现对二者发光强度的调控，从而获得白光发射。与现有研究结果相比，本专利技术具有如下有益效果：1.本专利技术以焦磷酸锶为基质，化学性质稳定，价格低廉；2.本专利技术所制备出的荧光粉激发光谱比较宽，Ce3+,Dy3+共掺杂Sr2P2O7荧光粉在240~320nm有较强的吸收，其发射光谱峰值波长分别位于385nm(蓝紫光)、480nm（蓝绿光）、573nm（黄光）及661nm（红光），通常两种稀土离子共掺杂荧光粉只能覆盖两种颜色的区域，而该荧光粉可同时实现多峰发射进而复合得到白光，且发光强度高，适合用作近紫外激发的白光LED用荧光粉；3.本专利技术制备出的荧光粉在相对较低的温度下煅烧得到，一次煅烧就完成基质生成、掺杂、还原过程，时间短、节省能源、原料廉价易得、工艺简单、易于工业化生产，且制备出的前驱物元素混合均匀，终产物荧光粉物相纯且颗粒细小，粒径达纳米级。附图说明图1是荧光粉Sr2-1.5x-1.5yP2O7:xDy3+,yCe3+的制备工艺流程图；图2是荧光粉Sr1.805P2O7:0.05Dy3+,0.08Ce3+的X射线衍射图谱；图3是荧光粉Sr1.805P2O7:0.05Dy3+,0.08Ce3+的SEM照片；图4是荧光粉Sr1.8875P2O7:0.075Dy3+的激发（λem=573nm）与发射图谱（λex=385nm）；图5是荧光粉Sr1.895P2O7:0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种白光LED用稀土离子掺杂的单基质焦磷酸锶纳米级荧光粉，其特征在于该焦磷酸锶荧光粉的化学表达式为Sr2‑1.5x‑1.5yP2O7: xDy

【技术特征摘要】
1.一种白光LED用稀土离子掺杂的单基质焦磷酸锶纳米级荧光粉，其特征在于该焦磷酸锶荧光粉的化学表达式为Sr2-1.5x-1.5yP2O7:xDy3+,yCe3+，其中0≤x≤0.085，0≤y≤0.10，0<x+y≤0.15。2.如权利要求1所述的一种白光LED用Ce3+,Dy3+掺杂的单基质焦磷酸锶纳米级荧光粉的制备方法，其具体步骤如下：（1）根据化学式Sr2-1.5x-1.5yP2O7:xDy3+,yCe3+中各元素化学计量比，其中0≤x≤0.085，0≤y≤0.10，0<x+y≤0.15,分别称取锶盐、氧化镝、铈盐；沉淀剂(NH4)H2PO4的用量为理论用量的1.5倍；（2）将量取的锶盐和铈盐加入到适量的超纯水中，在80℃恒温水浴中加热搅拌至溶解；将称取的氧化镝用适量的浓酸溶解，加入少量的超纯水配置镝溶液；将镝溶液加...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱达川，刘莎莎，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51