白光荧光材料及其制备方法和用途技术

本申请公开了一种白光荧光材料、其制备方法及用途，该无机化合物的化学式为Ba

White fluorescent material and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
白光荧光材料及其制备方法和用途
本专利技术涉及白光荧光材料及其制备方法和用途，尤其涉及单一组分白光荧光材料及其制备方法和用途。
技术介绍
为了全球节约能源和环境保护的目标，固态照明(SSL)引起了广泛关注。以发光二极管(LEDs)为形式的SSL与传统的照明光源相比，能够更加有效地将电能转换为光能。白光LEDs由于其寿命长、能耗低、效率高、尺寸小等显著的优点成为了当今新一代照明光源的研究热点。据报道，一个典型的白光LEDs设备包括三种类型，第一种是混合红、绿、蓝(RGB)LED芯片，第二种是在蓝光LED芯片上涂黄色荧光粉，第三种是在近紫外或紫外光LED芯片上涂RGB混色荧光粉。这些多色和/或多组分类型有不少缺点，比如由于自吸收引起的设备效率损失，由于不同荧光粉的衰减速率不同造成的显色改变等。相比而言，单一组分荧光粉的白光LEDs不仅可以克服这些缺点，而且还具有更简单的制备过程，更高的色彩重复性，和更好的稳定性等优点。因此，在白光LEDs领域探索能够覆盖整个可见光区的单一组分白光荧光粉至关重要。近年来，单一组分白光发射在有机分子，金属有机骨架，无机-有机杂化物，纳米晶体和无机化合物中得到迅速发展。其中，由于无机硼酸盐具有超高真空紫外(VUV)透明率，高的激光损伤阈值，优异的化学和物理稳定性，以及相对较低的合成温度等优越性，因此，无机硼酸盐荧光粉在单一组分白光荧光粉中取得了显着成就。获得单一组分硼酸盐白光发射的最广泛使用的策略是，以合适的浓度和比例在硼酸盐中掺杂稀土离子和/或过渡金属离子作为活化剂。如，NaSrBO3：Re(Re＝Ce3+，Tb3+，Mn2+)作为新型单一组分白光荧光粉，可用于紫外激发器件。但是，掺杂剂通常稀有而且不环保，并且掺杂过程严格而复杂。因此，为了克服掺杂的弊端，在单一组分白光荧光粉体系中开发新型无机硼酸盐是绝对必要的、而且具有挑战性。
技术实现思路
为解决上述问题，本申请提供一种新型白光荧光粉，其表现出良好的白光效应，是具有应用价值的新型白光荧光粉材料。该材料目前未见报道。本专利技术的一个方面，提供了一种白光荧光粉，其化学式为Ba2[Sn(OH)6][B(OH)4]2，属单斜晶系，空间群为P21/c，单胞参数为α＝γ＝90°，β＝100.5～102.5°，Z＝2。优选地，所述单胞参数为α＝γ＝90°，β＝101.38～101.41°，Z＝2。作为一种具体的实施方式，本专利技术制备的化合物，其化学式为Ba2[Sn(OH)6][B(OH)4]2，分子量为653.10，属单斜晶系，空间群P21/c,(No.14)，单胞参数为β＝101.395(9)，α＝γ＝90°，Z＝2。无机化合物Ba2[Sn(OH)6][B(OH)4]2的晶体结构如图1(a)至图1(c)所示。[Ba2Sn(OH)6]2+阳离子层骨架通过桥连的[B(OH)4]-阴离子连接，形成三维的框架结构。根据本申请的又一方面，提供了两种制备上述无机化合物Ba2[Sn(OH)6][B(OH)4]2的方法，制备方法过程简单，可得到高纯度、高结晶度的无机化合物Ba2[Sn(OH)6][B(OH)4]2晶体材料。在所述无机化合物的一种制备方法中，首先采用高温固相法，将含有钡元素、锡元素和硼元素的混合物a，于600～1000℃温度下得到前驱物，再采用水热法将前驱物与水的混合物b于100～400℃温度下得到该荧光粉。优选地，所述混合物a中，钡元素、锡元素和硼元素的摩尔比例为：Ba:Sn:B＝0.1～100:1:0.1～100。所述混合物b中，前驱物与水的质量比例为：前驱物:水＝1～100:100～2000。本申请所述方法中，由于对原料混合物中锡的用量比较敏感，进一步优选地，所述原料混合物a中，钡元素、锡元素和硼元素的摩尔比例为：Ba:Sn:B＝1～80:1:1～80。进一步优选地，所述原料混合物b中，前驱物与水的质量比例为：前驱物:水＝1～80:100～1500。优选地，在所述600～1000℃温度下反应时间不少于6小时，在所述100～400℃温度下反应时间不少于12小时。在所述无机化合物的另一种制备方法中，采用水热法，将含有钡元素、锡元素、硼元素以及水的混合物c，于100～400℃温度下得到该荧光粉。优选地，所述混合物c中，钡元素、锡元素、硼元素和水的摩尔比例为：Ba:Sn:B:水＝0.1～100:1:0.1～100:20～60000。本申请所述方法中，由于对原料混合物中锡的用量比较敏感。进一步优选地，所述原料混合物c中，钡元素、锡元素、硼元素和水的摩尔比例为：Ba:Sn:B:水＝1～80:1:1～80:20～60000。优选地，所述原料中钡元素来自碳酸钡、硼酸钡、氧化钡中的至少一种。优选地，锡元素来自氧化锡、氧化亚锡、锡单质中的至少一种。优选地，硼元素来自氧化硼、硼酸、硼酸钡中的至少一种。利用紫外光激发，化合物Ba2[Sn(OH)6][B(OH)4]2表现出良好的白光效应，色度坐标(CIE)为(0.42,0.38)，显色指数(CRI)为94.1，色温(CCT)为3083K。根据本申请又一方面，提供上述无机化合物、根据上述任意方法制备得到的白光荧光材料在发光器件和/或显示器件中的应用。根据本申请再一方面，提供一种发光二极管，包含所述无机化合物Ba2[Sn(OH)6][B(OH)4]2和/或者上述任一方法所制备得到的无机化合物Ba2[Sn(OH)6][B(OH)4]2。本申请所述技术方案的有益效果包括但不限于：(1)本申请提供了一种新的无机化合物Ba2[Sn(OH)6][B(OH)4]2，其具有良好的白光效应。目前常用的白光LEDs采用多色和/或多组分方法，有不少缺点，比如由于自吸收引起的设备效率损失，由于不同荧光粉的衰减速率不同造成的显色改变等。因此，Ba2[Sn(OH)6][B(OH)4]2作为单一组分荧光粉发射白光相比于多色和/或多组分发射白光具有优势。(2)本申请提供了一种新的无机化合物Ba2[Sn(OH)6][B(OH)4]2，该化合物没有掺杂。目前硼酸盐中常用的获取白光的策略是掺杂，这种方法有不少缺点，比如掺杂元素稀少而且不环保，掺杂过程严格而且复杂等。因此，Ba2[Sn(OH)6][B(OH)4]2作为未掺杂白光荧光粉相比于掺杂荧光粉具有优势。(3)本申请所提供的无机化合物Ba2[Sn(OH)6][B(OH)4]2，以色度坐标(CIE)、显色指数(CRI)和色温(CCT)进行表征时，表现出良好的白光效应。(4)本申请提供的无机化合物Ba2[Sn(OH)6][B(OH)4]2，在200-2500nm光谱范围具有很高的透过率，其吸收截止边约为342nm。(5)本申请还提供了所述无机化合物Ba2[Sn(OH)6][B(OH)4]2的制备方法，采用高温固相法和/或水热法，生长得到了无色透明的AgGa2PS6晶体。所述方法过程简单，可得到高纯度、高结晶度的无机化合物Ba2[Sn(OH)6]本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种白光荧光材料，其特征在于，所述白光荧光材料的化学式为Ba

【技术特征摘要】
1.一种白光荧光材料，其特征在于，所述白光荧光材料的化学式为Ba2[Sn(OH)6][B(OH)4]2，属单斜晶系，空间群为P21/c，单胞参数为α＝γ＝90°，β＝100.5～102.5°，Z＝2；
优选地，所述单胞参数为α＝γ＝90°，β＝101.38～101.41°，Z＝2。


2.一种权利要求1所述白光荧光材料的制备方法，其特征在于，至少包括以下步骤：
a)采用高温固相法，将含有钡元素、锡元素和硼元素的混合物a，于600～1000℃温度下经反应得到前驱物；
b)采用水热法，将含有所述前驱物与水的混合物b于100～400℃温度下晶化，得到所述白光荧光材料。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述混合物a中，钡元素、锡元素和硼元素的摩尔比例为：Ba:Sn:B＝0.1～100:1:0.1～100；所述混合物b中，前驱物与水的质量比例为：前驱物:水＝1～100:100～2000；
优选地，所述混合物a中，钡元素、锡元素和硼元素的摩尔比例为：Ba:Sn:B＝1～80:1:1～80；所述混合物b中，前驱物与水的质量比例为：前驱物:水＝1～80:100～1500。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤a)中所述600～1000℃温度下反应的时间不少于6小时；步骤b)中在所述100～400℃温度下晶化...

【专利技术属性】
技术研发人员：林湲，毛江高，
申请(专利权)人：中国科学院福建物质结构研究所，
类型：发明
国别省市：福建;35