一种发光特性可控的荧光粉制备方法及所得荧光粉技术

本发明专利技术公开了一种发光特性可控的荧光粉制备方法及所得荧光粉，制备步骤是：通过煅烧得到(Eu

A preparation method of fluorescent powder with controllable luminescence characteristics and the obtained fluorescent powder

The invention discloses a method for preparing fluorescent powder with controllable luminescent characteristics and the obtained fluorescent powder. The preparation step is to obtain (Eu) by calcination.

【技术实现步骤摘要】
一种发光特性可控的荧光粉制备方法及所得荧光粉
本专利技术涉及一种发光特性不同的一系列荧光粉的制备方法，具体涉及一种工艺简单、荧光粉发光特性可控的制备方法，还涉及发光特性不同的、发光波段从红光至绿光连续可调的一系列荧光粉，属于荧光粉及其制备

技术介绍
硅酸盐基发光材料具有良好的化学稳定性及热稳定性、较高的光转换效率、较宽的激发带谱，且硅酸盐的原料来源丰富、合成工艺简单，因此一直是设计与开发的研究热点。铕离子掺杂硅酸盐荧光粉如Eu2+离子发光的214相（M2SiO4,M=Ca,Sr或Ba）与315相（M3SiO5,M=Ca,Sr或Ba）由于具有宽的色域调整范围，良好的热稳定性，已逐步引起了大家的广大重视（US6429583，US6809347）。然而，Eu2+离子掺杂的硅酸盐体系荧光粉在黄绿光区域色彩饱和度较高，在橙红区域一般需要借助高掺来改良相应发射特性，进而带来低的荧光猝灭温度等一系列问题。一般用来实现发光需求的手段是在体系内搭配不同基质材料的荧光粉，如利用紫外三基色法配制白光。但是多基质荧光粉间存在颜色再吸收、能量损耗大、配比难调控及不同基质的老化速率不同等问题，导致效率和色彩还原性受到影响且成本增加。所以单一基质材料实现光输出性能的可控调整成为了追求目标。Eu3+离子一般以5D0→7F1和5D0→7F2跃迁产生的红光发射为主，色纯度高，且浓度与温度猝灭较小。在硅酸盐基质中，结合Eu2+离子常见的蓝绿光发射与Eu3+离子的红光发射，可以有效实现宽波段的色域调制。然而，在高温固相烧结法、溶胶凝胶法和共燃烧法等目前常用的硅酸盐基发光材料制备方法中，Eu3+离子极易在弱还原气氛中被还原为Eu2+离子，因此难以实现Eu2+与Eu3+离子共存，更难以实现Eu2+与Eu3+离子掺杂比例的可控调制。目前，报道中涉及Eu2+与Eu3+离子掺杂比例的调控技术，存在制备工艺复杂、条件可调性小、荧光粉发光特性不可控等不足。例如，文献1（RSCAdv.,2017,7,1711）中荧光粉是在弱还原气氛下经三次烧结达到Eu2+与Eu3+离子共存的状态，制备工艺复杂且难以调控离子掺杂比例；文献2（Angew.Chem.Int.Ed.,2015,54,11501-11503）为了实现Eu2+与Eu3+离子掺杂比例的调控，需要在真空条件使用特殊还原剂并需要控制温度梯度。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种发光特性可控的荧光粉制备方法，该方法工艺简单、调节范围广、可控性高，通过荧光粉原料以及微波弱还原法可以得到一系列发光波段可控的Eu2+,Eu3+双掺杂的硅酸盐荧光粉。本专利技术还提供了上述方法得到的一系列Eu2+,Eu3+双掺杂的硅酸盐荧光粉，该系列荧光粉制备过程可控，发光波段可从红光调节至绿光，能够满足不同的光输出特性需求，具有较广的应用前景。本专利技术具体技术方案如下：一种发光特性可控的荧光粉制备方法，该方法包括以下步骤：（1）根据(Eu3+x+yA+yM1-x-2y)2SiO4的分子式，按照Eu：A：M：Si=2(x+y):2y:2(1-x-2y):1的摩尔比称取Eu源、A源、M源、Si源，将各原料混合均匀，经压制成块、预烧结、研磨成粉，得预烧结粉体，再经压制成块、再烧结、研磨成粉，得(Eu3+x+yA+yM1-x-2y)2SiO4荧光粉；（2）将步骤（1）得到的(Eu3+x+yA+yM1-x-2y)2SiO4荧光粉在吸波剂的存在下进行微波处理，将部分Eu3+还原为Eu2+，通过微波控制，得到分子式为(Eu2+xEu3+yA+yM1-x-2y)2SiO4、发光波段为红光至绿光变化的一系列荧光粉，荧光粉的分子式可以简写为M2SiO4:Eu2+,Eu3+。进一步的，上述方法根据(Eu3+x+yA+yM1-x-2y)2SiO4荧光粉的不同以及Eu3+被还原程度的不同，可以得到一系列的荧光粉，也可以称为Eu2+,Eu3+双掺杂的硅酸盐荧光粉，简称荧光粉。该系列荧光粉能够实现红光至绿光的发光波段，发光波段范围广，能够满足不同发光波段要求。进一步的，本专利技术(Eu2+xEu3+yA+yM1-x-2y)2SiO4荧光粉中，优选的，x=0-0.1（不包括0），y=0-0.1，x+y=0-0.2（不包括0），即Eu2+的掺加量为0-10at.%（不包括0），Eu3+的掺加量为0-10at.%，Eu2+、Eu3+的总掺加量为0-20at.%。进一步的，M元素为Ca、Sr和Ba中的至少一种，优选为Ca和Sr。A元素为Li、Na和K中的至少一种，优选为Li，A元素的作用是用于电荷补偿。进一步的，步骤（1）中，所述Eu源为氧化铕（Eu2O3）、氯化铕（EuCl3）、硫酸铕（Eu2(SO4)3）、硝酸铕（Eu(NO)3）、碳酸铕（Eu2(CO3)3）和乙酸铕（Eu(CH2COOH)3）等中的至少一种，优选为Eu2O3。进一步的，步骤（1）中，所述A源为A的卤化物（AX,X=Cl,Br,I）、A的硫酸盐（A2SO4）、A的硝酸盐（ANO3）、A的碳酸盐（A2CO3）、A的乙酸盐（ACH2COOH）、A的氢氧化物（AOH）等中的至少一种，优选为A的碳酸盐，例如，当A为Li、Na、K时，A源优选为碳酸锂、碳酸钠、碳酸钾，最优选为碳酸锂。进一步的，步骤（1）中，所述M源为M的卤化物（MX2,X=Cl,Br,I）、M的硫酸盐（MSO4）、M的硝酸盐（M(NO3)2）、M的碳酸盐（MCO3）、M的乙酸盐（M(CH2COOH)2）、M的氢氧化物（M(OH)2）等中的至少一种，优选为M的碳酸盐，例如，当M为Ca、Sr、Ba时，M源优选为碳酸钙、碳酸锶、碳酸钡，最优选为碳酸钙和碳酸锶。进一步的，步骤（1）中，所述Si源为二氧化硅（SiO2）、四氯化硅（SiCl4）、碳酸硅（Si(CO3)2）、正硅酸四乙酯（SiC8H20O4）等中的至少一种，优选为二氧化硅。进一步的，步骤（1）中，经过两步烧结得到(Eu3+x+yA+yM1-x-2y)2SiO4荧光粉，第一步烧结为预烧结，第二步烧结为再烧结。其过程是：先将Eu源、A源、M源、Si源混合均匀，压制成块，然后升温进行预烧结，预烧结后研磨成粉，再次压制成块，然后升温进行再烧结，再烧结后研磨成粉，得到(Eu3+x+yA+yM1-x-2y)2SiO4荧光粉。优选的，各原料的混合方式为湿法混合，混合后在空气中干燥，所用的分散介质可以为醇溶液。优选的，预烧结的温度为800-1200℃，烧结时间一般为1-5h。优选的，再烧结的温度为1250-1650℃，烧结时间一般为3-10h。进一步的，步骤（1）中，各原料的混合方式优选为酒精溶液湿混后干燥，湿混时间为1h，干燥方式优选为空气干燥。进一步的，步骤（1）中，两次研磨均研磨至粉体粒径为0.5-15mm。进一步的，步骤（2）中，通过微波弱还原方法对步骤（1）的(Eu3+x+yA+yM1-x-2y)2SiO4荧光粉进行还原，实现Eu2+和Eu3+离子比例的调整，进而实现可控的光输出特性，为满足不同发光需求荧光粉的制备提供有效手段。所述微波弱还原方法指的就是荧光粉在吸波剂存在下进行微波处理，实现Eu3+的可控还原。进一步的，步骤（2）中，微波频率为2-5GHz，功率优选为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发光特性可控的荧光粉的制备方法，其特征是包括以下步骤：（1）根据(Eu3+x+yA+yM1‑x‑2y)2SiO4的分子式，按照Eu：A：M：Si=2(x+y):2y:2(1‑x‑2y):1的摩尔比称取Eu源、A源、M源、Si源，将各原料混合均匀，经压制成块、预烧结、研磨成粉，得预烧结粉体，再经压制成块、再烧结、研磨成粉，得(Eu3+x+yA+yM1‑x‑2y)2SiO4荧光粉；（2）将步骤（1）得到的(Eu3+x+yA+yM1‑x‑2y)2SiO4荧光粉在吸波剂的存在下进行微波处理，将部分Eu3+还原为Eu2+，通过微波控制，得到一系列分子式为(Eu2+xEu3+yA+yM1‑x‑2y)2SiO4、发光波段从红光至绿光变化的荧光粉。

【技术特征摘要】
1.一种发光特性可控的荧光粉的制备方法，其特征是包括以下步骤：（1）根据(Eu3+x+yA+yM1-x-2y)2SiO4的分子式，按照Eu：A：M：Si=2(x+y):2y:2(1-x-2y):1的摩尔比称取Eu源、A源、M源、Si源，将各原料混合均匀，经压制成块、预烧结、研磨成粉，得预烧结粉体，再经压制成块、再烧结、研磨成粉，得(Eu3+x+yA+yM1-x-2y)2SiO4荧光粉；（2）将步骤（1）得到的(Eu3+x+yA+yM1-x-2y)2SiO4荧光粉在吸波剂的存在下进行微波处理，将部分Eu3+还原为Eu2+，通过微波控制，得到一系列分子式为(Eu2+xEu3+yA+yM1-x-2y)2SiO4、发光波段从红光至绿光变化的荧光粉。2.根据权利要求1所述的可控制备方法，其特征是：x=0-0.1，y=0-0.1，x+y=0-0.2。3.根据权利要求1所述的可控制备方法，其特征是：M为Ca、Sr和Ba中的至少一种，优选为Ca和Sr；A为Li、Na和K中的至少一种，优选为Li。4.根据权利要求1所述的可控制备方法，其特征是：步骤（1）中，所述Eu源为氧化铕、氯化铕、硫酸铕、硝酸铕、碳酸铕和乙酸铕中的至少一种，优选为氧化铕；所述A源为A的卤化物、A的硫酸盐、A的硝酸盐、A的碳酸盐和A的乙酸盐中的至少一种，优选为A的碳酸盐；所述M源为M的卤化物、M的硫酸盐、M的硝酸盐、M的碳酸盐和M的乙酸盐中的至少一种，优选为M的碳酸盐；所述Si源为二氧化硅、四氯化硅、碳酸硅和正硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：王树贤，叶正茂，吴佳明，卢晓磊，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37