一种二价铕、锰离子共激活的LED用单基质白光材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种二价铕、锰离子共激活的LED用单基质白光材料及其制备方法，其化学组成表示式为：Ca8‑xEuxZn1‑yMnyLu(PO4)7，其中0.01≤x≤0.30，0.05≤y≤0.50，制备方法包括：（1）根据化学计量比称取相应的原料；（2）将各原料在研钵中研磨混合均匀，然后在还原气氛中预烧和烧结；预烧温度为500℃，升温速率为5℃/min，预烧时间为0.5‑2小时；烧结温度为1150‑1450℃，升温速率为5℃/min，烧结时间为2‑10小时。本发明专利技术二价铕、锰离子共激活的LED用单基质白光材料稳定性好，发光亮度高，发出的荧光波长在400‑750 nm范围，最强发射峰分别位于~480 nm和~650 nm，在360 nm光（近紫外芯片激发波段）激发下，其色坐标为（0.33,0.27）；量子效率为64%。采用高温固相法合成，制备工艺简单，操作安全，条件易于控制。

A single-matrix white light material for LED co-activated by Europium and Manganese ions and its preparation method

The invention discloses a single-matrix white light material for EDs co-activated by Europium and Manganese ions and its preparation method. Its chemical composition is expressed as Ca8_xEuxZn1_yMnyLu(PO4)7, in which 0.01 < x < 0.30, 0.05 < y < 0.50. The preparation method includes: (1) weighing the corresponding raw materials according to the stoichiometric ratio; (2) grinding and mixing the raw materials uniformly in a grinding bowl, and then reducing. Pre-sintering and sintering in atmosphere; pre-sintering temperature is 500 C, heating rate is 5 C/min, pre-sintering time is 0.5 2 hours; sintering temperature is 1150 1450 C, heating rate is 5 / min, sintering time is 2 10 hours. The single-substrate white-light material for LED co-activated by divalent europium and manganese ions has good stability, high luminous brightness, fluorescence wavelength in the range of 400 750 nm, the strongest emission peaks in the range of ~480 nm and ~650 nm, respectively. Under the excitation of 360 nm light (near ultraviolet chip excitation band), the color coordinate is (0.33, 0.27); and the quantum efficiency is 64%. The preparation process is simple, the operation is safe and the conditions are easy to control.

【技术实现步骤摘要】
一种二价铕、锰离子共激活的LED用单基质白光材料及其制备方法
本专利技术属于稀土发光材料
，尤其涉及二价铕、锰离子共激活的LED用单基质白光材料及其制备技术。
技术介绍
荧光粉转换的白光LED因具有高效率，节能，使用寿命长，环境友好等优势已经被广泛的应用在我们日常生活。现阶段，普遍使用的是蓝光芯片激发Y3Al5O12:Ce3+（YAG:Ce3+）黄色荧光粉，其发光效率高，热稳定性好。但是，该组合也存在一些问题。例如，（1）蓝光芯片发生光衰的时候会使发光偏离白光；（2）由于光谱缺少红光成分，会导致其显色性能不佳。后续采取多种光色粉体组合的方式以得到高显色指数的白光材料，但是各粉体间会发生自吸收现象从而影响光效。因此，研究近紫外芯片激发的单基质白光材料是很有前景的课题。Eu2+发光涉及到宇称允许的5d-4f跃迁，发光强，量子效率高。Mn2+发光涉及到宇称禁阻的d-d跃迁，因此存在敏化剂Eu2+的条件下可以拓展其激发范围，并且在其在高配位环境中显示出红光发射，可以在很大程度上提高材料的显色指数，有很高的实用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种二价铕、锰离子共激活的LED用单基质白光材料及其制备技术，以解决现有技术存在的问题。为解决上述问题，本专利技术提供了一种二价铕、锰离子共激活的LED用单基质白光材料，其化学组成表示式为：Ca8-xEuxZn1-yMnyLu(PO4)7，其中0.01≤x≤0.30，0.05≤y≤0.50。激活离子为Eu2+和Zn2+。在Ca8ZnLu(PO4)7基质中，拥有Ca2+，Zn2+，Lu3+三种阳离子格位，根据半径、价态原则，本专利技术将Eu2+和Mn2+分别掺杂进入Ca2+和Zn2+格位，通过合理调节掺杂离子浓度得到适用于LED的单基质白光材料。上述二价铕、锰离子共激活的LED用单基质白光材料的制备方法，包括以下步骤：（1）根据化学式Ca8-xEuxZn1-yMnyLu(PO4)7，其中0.01≤x≤0.30，0.05≤y≤0.50的化学计量比称取相应的原料；（2）将各原料在研钵中研磨混合均匀，然后在还原气氛中预烧和烧结；预烧温度为500℃，预烧时间为0.5-2小时；烧结温度为1150-1450℃，烧结时间为2-10小时，自然冷却到室温。所述化学式Ca8-xEuxZn1-yMnyLu(PO4)7里面的稀土元素Eu、Lu的原料包括对应的氧化物、草酸盐、碳酸盐、硝酸盐中的一种或多种的混合物；碱土金属Ca、和过渡金属Zn、Mn的原料包括对应的氧化物、碳酸盐、硝酸盐的一种或多种的混合物；磷酸根的原料包括磷酸二氢铵和磷酸氢二铵的一种或两者的混合物。更优的，所采用的原料分别为碳酸钙、氧化铕、氧化锌、二氧化锰、氧化镥、磷酸二氢铵和/或磷酸氢二铵。更优的，所述还原气氛包括CO气氛、H2气氛、H2和N2混合气氛或者H2和Ar混合气氛。更优的，预烧和烧结时的升温速率均为5℃/min。与现有技术相比，本专利技术的二价铕、锰离子共激活的LED用单基质白光材料稳定性好，发光亮度高，发出的荧光波长在400-750nm范围，最强发射峰分别位于~480nm和~650nm，在360nm光（近紫外芯片激发波段）激发下，其色坐标为（0.33,0.27）；量子效率为64%。而且本专利技术采用高温固相法合成，制备工艺简单，操作安全，条件易于控制。附图说明图1是本专利技术的二价铕、锰离子共激活的LED用单基质白光材料在360nm光激发下的发射光谱图；图2是本专利技术的二价铕、锰离子共激活的LED用单基质白光材料在360nm光激发下发射光谱的CIE色坐标图；图3是本专利技术的二价铕、锰离子共激活的LED用单基质白光材料的激光光谱图；图4是本专利技术的二价铕、锰离子共激活的LED用单基质白光材料的XRD图谱。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述。实施例1：Ca7.90Eu0.10Zn0.97Mn0.03Lu(PO4)7的合成分别称取碳酸钙（CaCO3）0.7907g，氧化铕（Eu2O3）0.0176g，氧化锌（ZnO）0.0790g，二氧化锰（MnO2）0.0026g，氧化镥（Lu2O3）0.1990g，磷酸二氢铵（NH4H2PO4）0.8052g，将上述原料在玛瑙研钵中混合，研磨5分钟，接着加入分散剂无水乙醇，均匀混合后烘干，继而装入刚玉坩埚，在一氧化碳还原气氛中于500℃预烧2小时，自然冷却至室温后，将刚玉坩埚中原料倒在玛瑙研钵中继续充分研磨，再装入刚玉坩埚，在一氧化碳还原气氛中于1400℃焙烧6小时，自然冷却至室温后研磨均匀，最终得到产品。实施例2：Ca7.90Eu0.10Zn0.93Mn0.07Lu(PO4)7的合成分别称取碳酸钙（CaCO3）0.7907g，氧化铕（Eu2O3）0.0176g，氧化锌（ZnO）0.0757g，二氧化锰（MnO2）0.0061g，氧化镥（Lu2O3）0.1990g，磷酸二氢铵（NH4H2PO4）0.8052g，将上述原料在玛瑙研钵中混合，研磨5分钟，接着加入分散剂无水乙醇，均匀混合后烘干，继而装入刚玉坩埚，在一氧化碳还原气氛中于500℃预烧2小时，自然冷却至室温后，将刚玉坩埚中原料倒在玛瑙研钵中继续充分研磨，再装入刚玉坩埚，在一氧化碳还原气氛中于1400℃焙烧6小时，自然冷却至室温后研磨均匀，最终得到产品。实施例3：Ca7.90Eu0.10Zn0.90Mn0.10Lu(PO4)7的合成分别称取碳酸钙（CaCO3）0.7907g，氧化铕（Eu2O3）0.0176g，氧化锌（ZnO）0.0733g，二氧化锰（MnO2）0.0087g，氧化镥（Lu2O3）0.1990g，磷酸二氢铵（NH4H2PO4）0.8052g，将上述原料在玛瑙研钵中混合，研磨5分钟，接着加入分散剂无水乙醇，均匀混合后烘干，继而装入刚玉坩埚，在一氧化碳还原气氛中于500℃预烧2小时，自然冷却至室温后，将刚玉坩埚中原料倒在玛瑙研钵中继续充分研磨，再装入刚玉坩埚，在一氧化碳还原气氛中于1400℃焙烧6小时，自然冷却至室温后研磨均匀，最终得到产品。实施例4：Ca7.90Eu0.10Zn0.87Mn0.13Lu(PO4)7的合成分别称取碳酸钙（CaCO3）0.7907g，氧化铕（Eu2O3）0.0176g，氧化锌（ZnO）0.0708g，二氧化锰（MnO2）0.0113g，氧化镥（Lu2O3）0.1990g，磷酸二氢铵（NH4H2PO4）0.8052g，将上述原料在玛瑙研钵中混合，研磨5分钟，接着加入分散剂无水乙醇，均匀混合后烘干，继而装入刚玉坩埚，在一氧化碳还原气氛中于500℃预烧2小时，自然冷却至室温后，将刚玉坩埚中原料倒在玛瑙研钵中继续充分研磨，再装入刚玉坩埚，在一氧化碳还原气氛中于1400℃焙烧6小时，自然冷却至室温后研磨均匀，最终得到产品。实施例5：Ca7.90Eu0.10Zn0.83Mn0.17Lu(PO4)7的合成分别称取碳酸钙（CaCO3）0.7907g，氧化铕（Eu2O3）0.0176g，氧化锌（ZnO）0.0676g，二氧化锰（MnO2）0.0148g，氧化镥（Lu2O3）0.1990g，磷酸二氢铵（NH4H2PO4）0.8052g，将上述原料在玛瑙研钵中混合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二价铕、锰离子共激活的LED用单基质白光材料，其特征在于，其化学组成表示式为：Ca8‑xEuxZn1‑yMnyLu(PO4)7，其中0.01≤x≤0.30，0.05≤y≤0.50。

【技术特征摘要】
1.一种二价铕、锰离子共激活的LED用单基质白光材料，其特征在于，其化学组成表示式为：Ca8-xEuxZn1-yMnyLu(PO4)7，其中0.01≤x≤0.30，0.05≤y≤0.50。2.权利要求1所述二价铕、锰离子共激活的LED用单基质白光材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）根据化学式Ca8-xEuxZn1-yMnyLu(PO4)7，其中0.01≤x≤0.30，0.05≤y≤0.50的化学计量比称取相应的原料；（2）将各原料在研钵中研磨混合均匀，然后在还原气氛中预烧和烧结；预烧温度为500℃，预烧时间为0.5-2小时；烧结温度为1150-1450℃，烧结时间为2-10小时，自然冷却到室温后研磨均匀。3.根据权利要求2所述制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜靖，吴明娒，石建新，童明良，
申请(专利权)人：中山大学，
类型：发明
国别省市：广东,44