一种应用于白光LED的(Ba,Ca)4Al2O7:Eu制造技术

一种应用于白光LED的(Ba,Ca)4Al2O7:Eu

【技术实现步骤摘要】
一种应用于白光LED的(Ba,Ca)4Al2O7:Eu
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红色荧光粉及制备方法

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[0001]本专利技术涉及一种应用于白光LED的(Ba,Ca)4Al2O7:Eu
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红色荧光粉及其制备方法，属于无机发光材料制备


技术介绍
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[0002]无机稀土发光材料由于其优异的光学、电学和磁学特性，在显像、照明和生物等领域具有广泛的应用前景。以无机稀土发光材料为代表的荧光粉是白色发光二极管(LED)的重要组成部分。一般来说，白光LED的实现主要有两种类型。第一类是将三个单独的单色LED芯片组合在一起，发出红、绿、蓝三色混合光，进而组合得到白光。虽然效率高、色温可控，然而这种方法存在严重的缺点，例如成本高、电子元件复杂、性能不匹配等，严重限制了在实际生产中的应用。第二类方法是将单个LED芯片与一种或多种荧光粉结合以产生白光，该方法所制备的白光LED拥有巨大的应用前景。目前常用的白光LED通常由蓝色氮化镓芯片和橙色含Ce
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的钇铝石榴石所构成，但在未来更加被看好的是以红绿蓝三颜色荧光粉组成的封装白光LED，其难点在于高度可调性的红色荧光粉材料的制备。
[0003]以Eu
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为激活离子的红色荧光粉得到了广泛的研究，该类红色荧光粉是典型的无机稀土发光材料，具有较好的热力学和化学稳定性。近年来，以新型铝酸盐作为基体制备了多种高荧光性能的红色荧光粉，如SrLa2Al2O7:Eu
3+
、(Ba,Ca)2ScAlO5:Eu
3+
和(Ca,Sr)Al
14
O
33
:Eu
3+
。2012年，Yerpude等人曾通过燃烧法成功制备了Eu
2+
，Dy
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共掺杂的Ba4Al2O7荧光粉，该荧光粉在蓝色至黄色的宽波长范围内具有优异的荧光性能。然而该荧光粉由于荧光范围较宽，部分荧光与蓝色、绿色荧光材料的发光区域重叠，不利于三色白光LED的组装。
[0004]本专利技术提出了一种应用于白光LED的(Ba,Ca)4Al2O7:Eu
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红色荧光粉及其制备方法，该专利技术通过水热干燥法制备前驱体，再通过高温煅烧法制备(Ba,Ca)4Al2O7:Eu
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红色荧光粉。

技术实现思路
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[0005]本专利技术提供的一种应用于白光LED的(Ba,Ca)4Al2O7:Eu
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红色荧光粉及其制备方法通过以下步骤实现：
[0006]步骤A：准确称量水合氢氧化钡、氢氧化钙、氢氧化铝和氧化铕放入玛瑙研钵中进行研磨；
[0007]步骤B：将研磨后的混合物放入到含有去离子水的聚四氟乙烯内衬中，再将聚四氟乙烯内衬放入到水热反应釜中，在130
‑
150℃下，使用均相反应装置进行水热反应，反应时间24
‑
36小时。
[0008]步骤C：水热反应结束后，将原料转移到容器中，经干燥过程后，得到(Ba,Ca)4Al2O7:Eu
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的前驱体；
[0009]步骤D：将前驱体在磨具中压制成型，放入氮气气氛下(99.99％)的竖式高温管式
炉中高温烧结，烧结温度为1200
‑
1500℃；
[0010]步骤E：烧结过程完成后，样品经冷却、研磨和破碎即可得到(Ba,Ca)4Al2O7:Eu
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红色荧光粉。
[0011]上述
技术实现思路
步骤A中，原料的比例遵循以下原则，Ba(OH)2·
8H2O、Ca(OH)2、Al(OH)3、Eu2O3的摩尔比为4:1:2:(0.002
‑
0.04)。此外，研磨时间为10
‑
20min。
[0012]上述
技术实现思路
步骤B中，聚四氟乙烯内衬中的固体加液体应占总空间的70
‑
80％。
[0013]上述
技术实现思路
步骤B中，均相反应装置的转速为20
‑
30转/min。
[0014]上述
技术实现思路
步骤C中，干燥过程为冷冻干燥过程或加热干燥过程，冷冻干燥温度为
‑
70至
‑
80℃，加热干燥过程温度为110
‑
120℃，干燥时间为12至30小时。
[0015]上述
技术实现思路
步骤D中，压制成型压力为1至3MPa，保压时间为30秒。
[0016]上述
技术实现思路
步骤E中，烧结过程中，在烧结温度下保温0.5至3小时，保温时间过短，会导致目标物相未生成，而保温时间过长，会导致化合物中Ba大量蒸发，破坏目标产物的晶体结构。该荧光粉可被394nm的光源激发，发射出荧光范围为590
‑
750nm、主发射峰为617nm的红色荧光。所合成的Eu
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激活的(Ba,Ca)4Al2O7红色荧光粉的基质是Ca取代单相Ba4Al2O7中的部分Ba原子所得到的，属正交晶系，空间群为Cmca(64)，在平板显示，荧光照明和固体激光等领域具有一定的应用前景。
附图说明
[0017]图1实施例1
‑
3中基质的晶体结构，其中(a)为未进行Ca掺杂的理论晶体结构(Ba
32
Al
16
O
56
)，属正交晶系，空间群为Cmca(64)，α＝β＝90.00
°
，γ＝92.31
°
。(b)为进行Ca掺杂的理论晶体结构(Ba
24
Ca8Al
16
O
56
)，属正交晶系，空间群为Cmca(64)，α＝β＝90.00
°
，γ＝92.31
°
。Ca掺杂使c轴方向变短，表明由于小半径原子(Ca)替换大半径原子(Ba)，会使晶胞收缩。
[0018]图2其中理论Ba4Al2O7为图1中(a)所模拟的XRD图谱，理论(Ba,Ca)4Al2O7为图1中(b)所模拟的XRD图谱。实施例1
‑
3的XRD图谱与理论(Ba,Ca)4Al2O7的XRD图谱可以很好的对应，并且没有明显的杂峰，表明所有实施例的样品的物相均为(Ba,Ca)4Al2O7单相。
[0019]图3实施例1
‑
3的激发光谱，监测波长为617nm。所有样品均可以被394nm，468nm和527nm的波长所激发。
[0020]图4实施例1
‑
3的发射光谱，激发波长为394nm。所有样品均可以发射出荧光范围为590
‑
750nm、主发射峰为617nm的红色荧光。
具体实施方式：
[0021]以下结合实施例对本专利技术进行详细说明，本专利技术不受这些制造实例所限。
[0022]实施例1
[0023]使用万分位分析天平准确称量水合氢氧化钡18.9281g，氢氧化钙1.1122g，氢氧本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种应用于白光LED的(Ba,Ca)4Al2O7:Eu
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红色荧光粉，其特征在于，为Eu
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激活的(Ba,Ca)4Al2O7红色荧光粉，是Ca取代单相Ba4Al2O7中的部分Ba原子，属正交晶系，空间群为Cmca(64)，α＝β＝90.00
°
，γ＝92.31
°
。2.制备权利要求1所述的(Ba,Ca)4Al2O7:Eu
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红色荧光粉的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A：准确称量水合氢氧化钡、氢氧化钙、氢氧化铝和氧化铕放入玛瑙研钵中进行研磨；步骤B：将研磨后的混合物放入到含有去离子水的聚四氟乙烯内衬中，再将聚四氟乙烯内衬放入到水热反应釜中，在130
‑
150℃下，使用均相反应装置进行水热反应，反应时间24
‑
36小时；步骤C：水热反应结束后，将原料转移到容器中，经干燥过程后，得到(Ba,Ca)4Al2O7:Eu
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的前驱体；步骤D：将前驱体在磨具中压制成型，放入氮气气氛下(99.99％)的竖式高温管式炉中高温烧结，烧结温度为1200
‑
1500℃；步骤E：烧结过程完成后，样品经冷却、研磨和破碎即可得到(Ba,Ca)4Al2O7:Eu
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红色荧光粉。3.按照权利要求2所述的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王金淑，蔡永丰，李梓辰，杨韵斐，周文元，刘政，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：