硼硅酸盐荧光粉及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种硼硅酸盐荧光粉及其制备方法，它的组成为Ｍ↓［ａ－ｘ］Ｂ↓［ｂ］Ｓｉ↓［ｃ］Ｏ↓［ｄ］：ｘＲｅ；其中，Ｍ为Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｌｕ、中的一种或多种；１≤ａ≤４，１≤ｂ≤２，１≤ｃ≤２，５≤ｄ≤１５，ｘ＜０．５；Ｒｅ为Ｍｎ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｓｍ、Ｎｄ、Ｐｒ中的一种或几种；本发明专利技术按照化学计量比称取原料，然后球磨成粉末，高温焙烧，将焙烧粉末洗涤后获得最终产品，本发明专利技术在硅酸盐的基础上采用硼原子取代部分硅原子，改变硅酸盐的晶体结构，优化材料的性能，开发出激发波长在３８０ｎｍ～４１０ｎｍ的以Ｍ↓［ａ］Ｂ↓［ｂ］Ｓｉ↓［ｃ］Ｏ↓［ｄ］为基质的新型荧光材料，本发明专利技术物化性能稳定，原料廉价易得，设备简单，操作安全、可靠，在白光ＬＥＤ照明、等离子体显示等方面有广泛应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发光材料
，特别地，涉及一种。
技术介绍
LED照明又称半导体照明，是一种新型高效固体光源，具有节能、长寿命、 环保、安全、色彩丰富等显著优点，被认为是人类照明史上继白炽灯、荧光灯 之后的又一次飞跃，是21世纪最具发展前景的高
之一。采用荧光粉产 生白光共有三种方式蓝光LED芯片配合黄色荧光粉；蓝光LED芯片配合红色、 绿色荧光粉；UV-LED芯片配合红、绿、蓝三基色荧光粉。目前商品化的主要是 蓝色LED芯片与YAG荧光粉的黄光组合而成的单芯片型高亮度白光LED,但是这 种产品应用于一般的照明场合会出现其自身固有缺陷因为缺少红光而导致显 色性不好，发光效率随使用温度的升高显著降低。蓝光LED芯片配合红色、绿 色荧光粉的方式虽然可以获得高的显色指数，但UV-LED芯片配合红、绿、 蓝三基色荧光粉方式却具有更为广阔的发展前景，这是因为该方式的显色性 更好，色温在2500 10000K范围内任意匹配，而且这种白光产生方式可以突破 日亚专利的封锁，因而逐渐成为国内外研究的热点，得到了国内外企业的高度 重视。随着各国对LED研究的深入，人们发现在紫外光400 nm附近，InGaN系的 LED外部量子效率非常高，甚至能达到43%，这极大推动了 UV-LED芯片配合 红、绿、蓝三基色荧光粉方式制备白光LED的发展。但三基色白光LED要想 向高效的方向发展，进一步提升白光LED的性能，必须要提高红、蓝、绿荧光 粉在受紫光激发时的转化效率。硅酸盐基质具有较高的化学稳定性和热稳定性， 在紫外光区有较强的吸收，高纯二氧化硅原料廉价易得，因此稀土离子激活的 硅酸盐发光材料引起了人们的重视。但是硅酸盐的激发峰对应的波长较短，目 前常用的绿色的荧光粉为BaMgAluA7: Eu3+， Mn的最佳激发峰在330 nm 350 nm，与现在使用的紫光LED芯片匹配效果差，转化效率不高。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种硼硅酸盐荧光粉及其制 备方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的一种硼硅酸盐荧光粉，它的组成为Ma-xBbS;UOd: xRe。其中，M为Ca、 Mg、 Sr、 Ba、 Zn、 Sc、 Y、 La、 Gd、 Lu、中的一种或多种；l《a《4， l《b《2， l《c《2， 5《d《15' x<0. 5; Re为Mn、 Eu、 Tb、 Ce、 Gd、 Dy、 Sm、 Nd、 Pr中的一种或几种。一种权利要求1所述的硼硅酸盐荧光粉的制备方法，包括以下步骤(1) 按照化学计量比称取原料按Ma-xBbSi。0d: xRe的化学计量比称取硼酸 或三氧化二硼，Ca、 Mg、 Sr、 Ba、 Zn、 Sc、 Y、 La、 Gd、 Lu、 Si、 Mn、 Eu、 Tb、 Ce、 Dy、 Sm、 Nd和Pr的氧化物、卤化物或碳酸盐；(2) 将原料混合均匀将称取的原料直接混合均匀，或者与一定量的助熔 剂一起混合均匀，将混合好的原料研磨成细小粉末；(3) 焙烧将研磨好的原料放置于刚玉舟内，用高温电阻炉，在指定气氛 中，以200 60(TC/小时的升温速率加热到1000 1300'C，在该温度下 保持3 20小时,进行焙烧，焙烧次数至少一次，随后缓慢冷却至室温；(4) 洗涤与千燥将焙烧得到粉料研磨成粉末，用去离子水和乙醇洗涤， 除去残留的杂物，在60 120'C下烘干2 20个小时，获得硼硅酸盐荧 光粉。本专利技术的有益效果是，(1) 在硅酸盐的基础上，通过添加硼原子，优化材料的性能，得到一类稀土掺 杂的新型硼硅酸盐荧光材料。(2) 粉料具有结构松散，易于破碎，亮度高，发光颜色纯正等优点，激发峰在 380nm 410nm，适合近紫外-紫光激发，发射光谱根据掺杂稀土离子不同， 覆盖整个可见光区。(3) 材料具有高的物理和化学稳定性，原料廉价易得，设备简单，操作安全、 可靠，在白光LED照明、等离子体显示等方面有广泛应用。附图说明图1是掺铕硼硅酸钇荧光粉的激发和发射光谱; 图2是掺铕硼硅酸钙荧光粉的激发和发射光谱; 图中，实线为激发光谱，虚线为发射光谱具体实施方式本专利技术硼硅酸盐荧光粉的具体组成为M『xBbSi。0d: xRe,其中M为Ca、 Mg、 Sr、 Ba、 Zn、 Sc、 Y、 La、 Gd、 Lu中的一种或几种，Ca、 Mg、 Sr、 Ba、 Zn金属 在材料中以+2价态存在，Sc、 Y、 La、 Gd、 Lu以+3价态存在；1《a《4; 1《b 《2; 1 2; 5《d《15; x<0. 5; 2a+3b+4c=2d或3a+3b+4c=2d; Re为Mn、 Eu、 Tb、 Ce、 Gd、 Dy、 Sm、 Nd、 Pr中的一种或几种，这些金属离子作为发光中 心，价态为+2或+3价。由于本专利技术将硼原子代替部分硅原子，改变了材料的光 学性能。本专利技术硼硅酸盐荧光粉的制备方法，包括如下技术方案一、 按照化学计量比称取原料确定M'-AS:UOd: xRe组分中M、 Re的所代表的具体元素和a、 b、 c、 d所代 表的具体值，然后按照化学计量比准确称取二氧化硅、硼酸或三氧化二硼、M的 氧化物或碳酸盐，精确称取Re的氧化物、碳酸盐或卤化物，如果采用助溶剂， 需要称取一定量助溶剂与原料混在一起。硼酸或者三氧化二硼按照化学计量比 的120%过量。如果采用助溶剂，需要称取一定量助溶剂与原料混在一起，助熔 剂MX，M为Li、 Na、 K、 Ca、 Mg、 Sr、 Ba， X为F、 Cl、 Br。二、 将原料混合均匀将称取的原料与玛瑠球一起放入玛瑙研钵中，采用高性能球磨机，将原料混合均匀，并研磨成细小颗粒，研磨大约5 20个小时。 二 小立,卜乂 ■_■ 、 >口 M::根据材料的要求选择烧结气氛，非还原气氛为空气，还原气氛为氢气与氮 气的混合气或碳粒在空气中燃烧所生成的气体，将研磨好的原料放置于刚玉舟内，用高温电阻炉，在指定气氛中，以200 60(TC/小时的升温速率加热到1000 1300°C，在该温度下保持3 20小时,进行焙烧，随后缓慢冷却至室温。将粉料用球磨机再次研磨成细小粉末，放置于刚玉舟中，在指定气氛中，再次焙烧。四、洗涤与干燥将焙烧得到粉料(至少焙烧一次)研磨成粉末，用去离子水和乙醇分别洗涤三次，除去残留的杂物，在60 20(TC下烘干2 20个小时，获得荧光粉。下面结合实施例和附图对本专利技术进一步说明，但不限于这些实施例。 实施例1:Y3-(u,5BSi20I(,: 0. 05Eu3+荧光材料的合成。按照化学计量比称取6.7克氧化钇、2.4克二氧化硅、1.5克硼酸和0. 176 克氧化铕，将称取的原料以研磨方式混合均匀。随后将混合好的原料放置于刚玉舟内，用高温电阻炉，以20(TC/小时的升 温速率加热到U5(TC，并在该温度下保持5小时，随后缓慢冷却至室温。将烧结得到的粉料研磨成粉末，用去离子水和乙醇洗涤除去残留的杂物， 12CTC烘干2个小时，得到颗粒大小均匀的发光粉末。实施例2:CaH,.(^SiA: 0. 05Ce荧光材料的合成。按照化学计量比称取9.5克碳酸钙、12.4克二氧化硅、15克硼酸和0.86 克氧化铈，将称取的原料以研磨方式混合均匀。随后将混合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硼硅酸盐荧光粉，其特征在于，它的组成为Ｍ↓［ａ－ｘ］Ｂ↓［ｂ］Ｓｉ↓［ｃ］Ｏ↓［ｄ］：ｘＲｅ。其中，Ｍ为Ｃａ、Ｍｇ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｚｎ、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｇｄ、Ｌｕ、中的一种或多种；１≤ａ≤４，１≤ｂ≤２，１≤ｃ≤２，５≤ｄ≤１５，ｘ＜０．５；Ｒｅ为Ｍｎ、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｃｅ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｓｍ、Ｎｄ、Ｐｒ中的一种或几种。

【技术特征摘要】
1.一种硼硅酸盐荧光粉，其特征在于，它的组成为Ma-xBbSicOd:xRe。其中，M为Ca、Mg、Sr、Ba、Zn、Sc、Y、La、Gd、Lu、中的一种或多种；1≤a≤4，1≤b≤2，1≤c≤2，5≤d≤15，x＜0.5；Re为Mn、Eu、Tb、Ce、Gd、Dy、Sm、Nd、Pr中的一种或几种。2. —种权利要求1所述的硼硅酸盐荧光粉的制备方法，其特征在于，包括以 下步骤(1) 按照化学计量比称取原料按Ma-ASi。0d: xRe的化学计量比称取硼酸 或三氧化二硼，Ca、 Mg、 Sr、 Ba、 Zn、 Sc、 Y、 La、 Gd、 Lu、 Si、 Mn、 Eu、 Tb、 Ce、 Dy、 Sm、 Nd和Pr的氧化物、卤化物或碳酸盐。(2) 将原料混合均匀将称取的原料直接混合均匀，或者与一定量的助熔 剂一起混合均匀，将混合好的原料研磨成细小粉末。(3) 焙烧将研磨好的原料放置于刚玉舟内，用高温电阻炉，在指定气氛...

【专利技术属性】
技术研发人员：鞠海东，徐时清，孙柳正，邓德刚，赵士龙，王焕平，王宝玲，
申请(专利权)人：中国计量学院，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]