一种钛酸稀土盐红色荧光粉及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种钛酸稀土盐红色荧光粉及其制备方法和应用，所述荧光粉的化学分子式为Ln

【技术实现步骤摘要】
一种钛酸稀土盐红色荧光粉及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于稀土发光材料领域，涉及一种钛酸稀土盐红色荧光粉及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]稀土(RE)离子掺杂的发光材料由于其独特和优越的发光性能已被广泛应用于照明领域、显示器、激光、电信光学放大器、太阳能电池光谱转换器和生物荧光探针。在照明工业方面，白光LED相对于传统的白炽灯和荧光灯等具有体积小、耗电量少、寿命长、环保、节能等优点。同样亮度条件下，LED灯的耗电量仅为白炽灯的十分之一，其使用寿命是白炽灯的100倍。LED光源无红外光辐射、无荧光灯灯管破裂溢出汞蒸气的二次污染等。LED也被公认为21世纪照明光源的重大革新。
[0003]目前商业用白光LED主要采用蓝光LED芯片(InGaN)激发黄色荧光粉(YAG:Ce
3+
)，这种方法的不足之处在于其在红色光谱区发光较弱，这直接导致了商业白光LED色温偏高(通常位于4500
‑
6500K)，显色指数偏低(Ra～70)，极大地制约了LED照明的普及与应用。为了解决这一问题，可在商业白光LED中引入一种红色荧光粉，或者尝试采用紫外LED芯片激发红绿蓝三基色混合荧光粉，制成另外一种白光LED。两者解决方案中均需要开发可被紫外、近紫外或蓝光激发的高效红色荧光材料。但是目前红色荧光粉无论在光学性能还是在价格上都无法与绿色和蓝色荧光粉相比较。因此寻找新的高效、低成本、稳定性好、无毒、无害和对人体安全的红色荧光粉是一个急需完成的巨大挑战。
[0004]近些年来，Eu
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掺杂氮化物、氮氧化物、硅酸盐、铝酸盐等红色荧光材料被相继报道。其中氮化物或氮氧化物具有格外优异的光谱性质，量子效率超过70％，被认为是具有潜力的荧光粉。但合成这些材料通常需要比较苛刻的条件，例如CaAlSiN3:Eu
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需要在1800℃，5个大气压氮气气氛下合成。这种高温高压对设备的要求很高，成本也高。
[0005]Eu
3+
离子具有独特的窄带激发和窄带发射的特征，在278、395nm和467nm左右有三个较强的吸收峰，并且在红光区域具有良好的发射，此特征与现阶段的紫外和蓝光LED芯片匹配。目前主要的商用红色荧光粉Y2O3:Eu
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也是用Eu
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作为发光离子。Eu
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离子掺杂红色荧光粉研究已经被关注和报道，如Eu
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离子掺杂氧化物荧光粉(Y2O3:Eu
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、Gd2O3:Eu
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和Y2O2S:Eu3等
+
)、Eu
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离子掺杂钒酸盐体系荧光粉(YVO4:Eu
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和Na(Sr,Ba)VO4:Eu
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等)、Eu
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离子掺杂钨钼酸盐体系荧光粉(SrWO4:Eu
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、CaWO4:Eu
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、Y2WO6:Eu
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和La2Mo(W)O6:Eu
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等)、Eu
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离子掺杂铝酸盐体系荧光粉(Y4Al2O9:Eu
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和CaAl
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O
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:Eu
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等)、Eu
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离子掺杂钛酸盐体系荧光粉(CaTiO3:Eu
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和Gd2Ti2O7:Eu
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等)。目前已经报道的Eu
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离子掺杂红色荧光粉在白光LED实际应用性还不是很理想，所以为了得到成本低发光效率高的红色荧光粉，研究新型Eu
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离子掺杂红色荧光材料具有特殊意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种钛酸稀土盐红色荧光粉及其制备方法和应用，所述荧
光粉的化学分子式为Ln
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x)
TiO5:2xEu
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，其中0.01≤x≤0.15，所述Ln包括钇、镧、钆和镥。本专利技术所述荧光粉发光质量好、制备简单、无污染，它具有在紫外光、近紫外光和蓝光光谱区吸收的特点，在紫外至蓝光区域的光激发下，具有覆盖575
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725nm区间和最强发光中心在611nm的红色荧光。
[0007]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供了一种钛酸稀土盐红色荧光粉，所述荧光粉的化学分子式为Ln
2(1
‑
x)
TiO5:2xEu
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；其中0.01≤x≤0.15，例如：0.01、0.03、0.05、0.07、0.09、0.11、0.13或0.15等；所述Ln包括钇、镧、钆或镥中的任意一种或至少两种的组合。
[0009]本专利技术的钛酸稀土盐红色荧光材料热稳定性好，荧光强度高，显色性好，是一种性能优异的可用于暖白光LED的红色荧光材料。本专利技术制备的荧光粉具有在紫外光、近紫外光和蓝光光谱区吸收的特点，在紫外至蓝光区域的光激发下，具有覆盖575
‑
725nm区间和最强发光中心在611nm的红色荧光，可以在荧光灯、固态LED及显示等领域获得应用。
[0010]第二方面，本专利技术还提供了一种如第一方面所述的钛酸稀土盐红色荧光粉的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0011](1)将含Ln的化合物原料和含铕的化合物原料溶解后加入柠檬酸，经搅拌后形成A溶液，将含钛化合物溶解，经搅拌后形成B溶液；
[0012](2)将所述B溶液加入所述A溶液中搅拌形成溶胶；
[0013](3)将步骤(2)得到的溶胶经干燥、一次研磨、预烧、二次研磨及煅烧后，得到所述钛酸稀土盐红色荧光粉。
[0014]本专利技术采用溶胶
‑
凝胶法制备钛酸稀土盐红色荧光材料Ln2TiO5:2xEu
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。该制备方法简单易行，不需要高温高压条件，采用合适的加热升温工艺，即可得到性能优良的暖白光LED用掺杂钛酸稀土盐红色荧光材料。
[0015]优选地，步骤(1)所述含Ln的化合物原料包括氧化物、氢氧化物、卤化物、草酸盐、醋酸盐或硝酸盐中的任意一种或至少两种的组合。
[0016]优选地，步步骤(1)所述含铕的化合物原料包括氧化物、氢氧化物、卤化物、草酸盐、醋酸盐或硝酸盐中的任意一种或至少两种的组合。
[0017]优选地，所述含钛化合物包括钛酸正丁酯和/或二氧化钛。
[0018]优选地，步骤(1)所述柠檬酸的摩尔量等于金属离子的总摩尔量。
[0019]此处的“金属离子”包括指铕、钛和Ln。
[0020]优选地，步骤(3)所述干燥的装置包括烘箱。
[0021]优选地，所述干燥的温度为100～150℃，例如：100℃、110℃、120℃、130℃、140℃或150℃等。
[0022]优选地本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种钛酸稀土盐红色荧光粉，其特征在于，所述荧光粉的化学分子式为Ln
2(1
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x)
TiO5:2xEu
3+
；其中0.01≤x≤0.15，所述Ln包括钇、镧、钆或镥中的任意一种或至少两种的组合。2.一种如权利要求1所述的钛酸稀土盐红色荧光粉的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将含Ln的化合物原料和含铕的化合物原料溶解后加入柠檬酸，经搅拌后形成A溶液，将含钛化合物溶解，经搅拌后形成B溶液；(2)将所述B溶液加入所述A溶液中搅拌形成溶胶；(3)将步骤(2)得到的溶胶经干燥、一次研磨、预烧、二次研磨及煅烧后，得到所述钛酸稀土盐红色荧光粉。3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述含Ln的化合物原料包括氧化物、氢氧化物、卤化物、草酸盐、醋酸盐或硝酸盐中的任意一种或至少两种的组合。4.如权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述含铕的化合物原料包括氧化物、氢氧化物、卤化物、草酸盐、醋酸盐或硝酸盐中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述含钛化合物包括钛酸正丁酯和/或二氧化钛。5.如权利要求2
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4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述柠檬酸的摩尔量等于金属离子的总摩尔量。6.如权利要求2
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5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述干燥...

【专利技术属性】
技术研发人员：李成宇，王祺，
申请(专利权)人：中国科学院江西稀土研究院，
类型：发明
国别省市：