一种磷铝酸锶锂荧光粉及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种稀土离子掺杂的磷铝酸锶锂荧光粉，其化学通式为Li2Sr2‑xAl(PO4)3:xR，Li2Sr2Al(PO4)3作为基质材料，0.01≤x≤0.2，掺杂的R作为中心发光离子，R为稀土Ce、Tb、Eu、Dy离子中的一种或几种的组合。本发明专利技术荧光粉可以被紫光或蓝光激发，在可见光区有较强光的输出，且光稳定性好，可用于白光LED的发光层。本发明专利技术荧光粉采用高温固相法制备，以氟化物为助熔剂，不仅降低了锂及磷的挥发，还大大提高了产品纯度，同时能在较低温度焙烧，大大降低了制备成本。

【技术实现步骤摘要】
一种磷铝酸锶锂荧光粉及其制备方法
本专利技术涉及一种白光LED用荧光粉，特别涉及一种磷铝酸锶锂荧光粉及其制备方法，属于无机发光材料

技术介绍
作为新一代发光装置，白光LED具有省电、抗震、寿命长、响应快、可回收、无污染等优点，被广泛应用于照明、显示等领域，被称为二十一世纪最有发展前景的绿色光源。目前，白光LED制备技术主要有两种：(1)红、绿、蓝三种单色LED组合产生白光，该方式可以调整颜色，但是供电复杂，价格昂贵；(2)用蓝光或紫光LED芯片激发荧光粉，利用LED芯片的漏出光和荧光粉的转换光获得白光，此种方法在可行性、实用性、经济性都远远高于前一种，成为目前制备白光LED的主要方式。LED芯片激发荧光粉制备白光LED方式中，荧光粉与LED芯片匹配非常关键，荧光粉的最佳激发区域要处于LED芯片的最佳发射区域，由于目前LED芯片的发光区域是确定的，商品化LED芯片发光区域主要集中在450～460nm，390～400nm和350～360nm几个区域，因此寻找与之发射波长匹配的荧光粉非常重要。另外，荧光粉的光转换效率直接影响到白光LED的发光效率，白光LED发出的白光有60～100％来自于荧光粉，因此，寻找高转换效率的荧光粉非常重要。此外，荧光粉的光谱决定白光LED的显色指数和色温，因此，寻找光谱可调的荧光粉对于制备高显色性的白光LED也非常重要。最后，荧光粉的热稳定性直接决定白光LED是否环保，以及色彩的稳定性，寻找物理、化学稳定性好的荧光粉非常重要。近几年开发的荧光粉主要是稀土掺杂的硫化物、铝酸盐、硅酸盐、氮化物荧光粉。硫化物荧光粉虽然具有较高的发光效率，但是，发光稳定性差，光衰较大，成本较高，不能满足LED应用要求。铝酸盐YAG:Ce3+荧光粉是目前主要应用的黄色荧光粉，成本较低，效率较高，但是缺乏红色光，显色指数低。硅酸盐、磷酸盐荧光粉虽然价格低廉，发光效率较高，但是与LED芯片匹配性差。氮化物荧光粉虽然稳定性好，发光效率高，但是制备困难，价格昂贵。为了优化荧光粉的性能，在此基础上人们将酸根离子进行复配制备了硅铝酸盐荧光粉、磷硅酸盐荧光粉等。中国科学院长春光机所的张加骅等制备了色彩可调的BaMg2Al6Si9O30荧光粉，苏州大学黄彦林等制备了Ca15-15x(PO4)2(SiO4)6:15xEu绿色荧光粉。铝酸盐荧光粉和磷酸盐荧光粉是荧光粉中两个重要的分支，已经在白光LED照明中大量应用，如Tb3Al5O12:Ce3+黄色荧光粉、LiSrPO4:Eu2+蓝色荧光粉。然而，有关铝酸根和磷酸根复配的磷铝酸盐荧光粉的研究还比较少。目前国内查到的磷铝酸盐荧光粉有常州职业技术工业学院唐惠东等人申请的Cs2-2xEu2xAlP3O10荧光粉，佛山市南海区大沥朗达荧光材料有限公司范伟明等人申通的Ba1-a-bMg2-cAl16-xPxO27+x:aEu,bM,cMn。总体上来说，关于磷铝酸盐荧光粉的研究还处于起步阶段，种类少，发光效率偏低，尚有许多内容有待研究。
技术实现思路
为了解决现有技术中发光材料制备困难、光谱匹配性差、发光效率低等问题，本专利技术的目的在于提供一种磷铝酸锶锂荧光粉。本专利技术的另一目的在于提供上述荧光粉的制备方法。本专利技术的目的是通过如下技术方案实现的：本专利技术磷铝酸盐荧光粉的化学结构通式为Li2Sr2-xAl(PO4)3:xR，其中：Li2Sr2Al(PO4)3作为基质材料，0.01≤x≤0.2，掺杂的R作为中心发光离子，R为稀土Ce、Tb、Eu、Dy离子中的一种或几种的组合。本专利技术磷铝酸盐荧光粉在可见光波段范围具有优良的荧光性能，有效激发波长在300～500nm之间，发射波长在400～700nm之间。上述磷铝酸盐荧光粉的制备方法，包括以下步骤：(1)按照Li2Sr2-xAl(PO4)3:xR的化学计量比称取Li2CO3、SrCO3、Al2O3、(NH4)2HPO4和稀土氧化物作为原料，以氟化物为助熔剂，将称取的物料研磨并混合均匀，得到混合物；(2)将混合物放入刚玉舟内，放入高温电阻炉内，在空气下进行第一次焙烧，程序升温到400～500℃，在该温度下保持2～3小时，然后冷却到室温；(3)将第一次焙烧的产物研磨成粉末，在空气或氢气与氮气的混合气气氛下进行第二次焙烧，程序升温到800～850℃，在该温度下保持4～6小时，然后冷却到室温；(4)将冷却后的粉体再经过研磨，洗涤，干燥得到本专利技术的磷铝酸锶锂荧光粉。本专利技术原料Li2CO3、SrCO3、Al2O3、(NH4)2HPO4纯度高于99％。本专利技术原料稀土氧化物纯度高于99.99％。本专利技术氟化物助熔剂优选LiF或SrF2；LiF或SrF2的用量为原料总重量的1％～3％。上述稀土氧化物选自CeO2、Tb2O3、Eu2O3、Dy2O3中的一种或几种组合。上述程序升温的速率为100～300℃/小时，干燥温度为80～200℃。上述第二次焙烧过程的氢气与氮气的混合气为氢气(5％)与氮气(95％)的混合气。所述洗涤为去离子水和乙醇洗涤；所述干燥温度为80～200℃，干燥时间为2-20h。本专利技术中原料的种类和含量，由本领域技术人员根据本专利技术实际需要自行调整。有益效果：本专利技术提供了一种磷酸根和铝酸根离子复配制备的磷铝酸锶锂荧光粉，以锶、锂离子为阳离子基团，其中锶离子可以为发光中心离子提供空位，锂离子用于调节价态平衡和优化发光离子的环境；以磷铝酸根离子为阴离子基团，为发光离子提供配位环境；以稀土离子作为发光离子，提供多种发射光谱，在可见光波段范围具有优良的荧光性能，有效激发波长在300～500nm之间，发射波长在400～700nm之间，在白光LED照明领域具有潜在的应用前景。本专利技术磷铝酸盐荧光粉可以被紫光或蓝光有效激发，并在可见光区有光的输出，可用于半导体照明器件的发光层。本专利技术通过更换稀土发光离子来调控发射光谱，具有较好的热稳定性和化学稳定性。本专利技术采用了高温固相两段焙烧的方法，采用氟化物助熔剂，不仅降低了锂及磷的挥发，还大大提高了产品纯度，同时能在较低温度焙烧，大大降低了制备成本。总之，本专利技术制备温度低、工艺简单、环境友好，适合工业化生产。附图说明图1是实施例1中Li2Sr1.96Al(PO4)3:0.04Eu3+的X射线衍射图谱；图2是实施例1中Li2Sr1.96Al(PO4)3:0.04Eu3+的激发光谱；图3是实施例1中Li2Sr1.96Al(PO4)3:0.04Eu3+的发射光谱；图4是实施例2中Li2Sr1.90Al(PO4)3:0.10Dy3+的激发光谱；图5是实施例2中Li2Sr1.90Al(PO4)3:0.10Dy3+的发射光谱；图6是实施例3中Li2Sr1.98Al(PO4)3:0.02Tb3+的发射光谱。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术进行具体描述，在此指出以下实施例只用于对本专利技术进行进一步说明，不能理解为对本专利技术保护范围的限制，本领域的技术熟练人员可以根据上述
技术实现思路
对本专利技术作出一些非本质的改进和调整。本专利技术所有原料及试剂均为市售产品。实施例1Li2Sr1.96Al(PO4)3:0.04Eu3+荧光粉的合成。按照化学计量比称取0.74克碳酸锂、2.89克碳酸锶、0.51克三氧化二铝、1.98磷酸氢二铵、0.070克三氧化二铕本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磷铝酸盐荧光粉的化学结构通式为Li2Sr2‑xAl(PO4)3:xR，其中：Li2Sr2Al(PO4)3作为基质材料，0.01≤x≤0.2，掺杂的R作为中心发光离子，R为稀土Ce、Tb、Eu、Dy离子中的一种或几种的组合。

【技术特征摘要】
1.一种磷铝酸盐荧光粉的化学结构通式为Li2Sr2-xAl(PO4)3:xR，其中：Li2Sr2Al(PO4)3作为基质材料，0.01≤x≤0.2，掺杂的R作为中心发光离子，R为稀土Ce、Tb、Eu、Dy离子中的一种或几种的组合。2.如权利要求1所述磷铝酸盐荧光粉的制备方法，其特征在于：（1）按照Li2Sr2-xAl(PO4)3:xR的化学计量比称取Li2CO3、SrCO3、Al2O3、(NH4)2HPO4和稀土氧化物作为原料，以氟化物为助熔剂，将称取的原料研磨混合均匀，得到混合物；（2）将混合物放入刚玉舟内，放入高温电阻炉内，在空气下进行第一次焙烧，程序升温到400～500℃，在该温度下焙烧2～3小时，然后自然冷却到室温；（3）将第一次焙烧的产物研磨成细小颗粒，在空气或氢气与氮气的混合气气氛下进行第二次焙烧，程序升温到800～850℃，在该温度下焙烧4～6小时，然后自然冷却到室温；（4）将冷却后的粉体研磨，洗涤、干燥得到磷铝酸锶锂荧光粉。3.如权利要求2所述磷铝酸盐荧...

【专利技术属性】
技术研发人员：鞠海东，邓秀君，黄显林，王宝玲，黄素芳，翁哲慧，方云山，刘永波，
申请(专利权)人：昆明学院，
类型：发明
国别省市：云南,53