一种紫外激发的Eu(Ⅱ)单掺杂红光发射荧光粉及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种紫外激发的Eu(Ⅱ)单掺杂红光发射荧光粉及其制备方法和应用，该荧光粉的化学通式为Ba3YB3O9:xEu

【技术实现步骤摘要】
一种紫外激发的Eu(Ⅱ)单掺杂红光发射荧光粉及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及荧光粉制备
，尤其是涉及一种紫外激发的Eu(Ⅱ)单掺杂红光发射荧光粉及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]白色发光二极管(W
‑
LED)因其环保、高效、长寿命、节能等优点受到广泛关注，已逐渐成为当下主流的照明光源。目前实现白光的常见方法是将InGaN蓝光芯片与黄色荧光粉Y3Al5O
12
:Ce
3+
(YAG:Ce
3+
)相结合。然而，由于红光成分的缺失，这类器件通常表现出较低的显色指数和较高的色温，这限制了其在几个固态照明的重要领域的应用。为了产生高质量的白光，紫外LED芯片结合三色(红、绿、蓝)荧光粉是一种很有前景的方法。为了获得用于普通照明和日常应用的高显色性白光LED，迫切需要具有高发光效率的新型红色荧光粉。并且，荧光粉的发射光谱符合人眼敏感曲线，具备较高的显色性以呈现物体的本真颜色，即光源的光谱应具备超宽连续光谱特质，以满足白光LED、类太阳光LED、全光谱LED及高显色白光LED等的对光谱连续性、无光谱缺失、高显色波段(红光、正红光)的需求。
[0003]与此同时，随着LED的发展，其对荧光转换材料成本、稳定性提出了更高的要求，虽然在探索和研究红光发射的荧光粉方面已经做了大量的工作，但由于晶体场强和配位离子的限制，目前仍难以获得稀土掺杂的超宽带红光发射荧光粉，且仅有一些氮化物荧光粉在紫外激发下可实现超宽带的红光发射。在现有的宽带红光荧光粉中，目前常用的是氮化物材料，如Eu
2+
或Ce
3+
掺杂氮化物(如(Ca,Sr)AlSiN3:Eu
2+
以及M2Si5N8:Ce
3+
(M＝Ca,Sr,Ba)等)，但氮化物荧光粉的制备条件较为苛刻且其原料昂贵，限制了其在白光LED中的进一步的应用。于是氧化物因其制备方式简单，物理化学性质稳定而受到广泛的关注。因此，开发一种能被紫外所激发且性能优异的氧化物基宽带红色荧光粉对白光LED的发展至关重要。
[0004]荧光粉的发光特性很大程度上取决于主体材料的晶体结构。Eu
3+
掺杂的荧光粉由于在593nm至650nm范围内的深红色发射而成为十分受欢迎的红光的荧光粉。如专利号为CN 202111110541.6的中国专利技术专利《一种近紫外/紫光激发的热稳定红光荧光粉及其制备方法与应用》(授权公告号位CN113773839A)，该专利技术的荧光粉的发射为Eu
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的红光发射，发射峰主要位于594nm与614nm波段的红色可见光。但Eu
3+
的特征发射峰为窄带尖峰，难以满足较宽光谱的需求。
[0005]目前的Ba3YB3O9基质荧光粉中Ba3YB3O9:Eu
3+
、Ba3YB3O9:Tb
3+
、Ba3YB3O9:Sm
3+
等体系已被研究报道。如温慧霞(温慧霞,樊彬,李红喜,等.近紫外白光LED用Ba3Y1‑
x
‑
y
B3O9:xEu
3+
,yBi
3+
高效红色荧光粉的制备与发光性能[J].2020.)等采用传统高温固相法在较低温度下制备Eu
3+
/Bi
3+
共掺杂Ba3YB3O9红色荧光粉，激发和发射光谱表明，样品Ba3Y1‑
x
‑
y
B3O9:xEu
3+
,yBi
3+
可以被近紫外350～420nm波段激发，最强激发峰位于393nm，发射光谱呈现出Eu
3+
的特征峰，可以用作近紫外激发三基色白光LED的红色荧光粉。但已报道的体系，特征发射峰难以满足较宽光谱的需求。
[0006]Eu
2+
是一种具有十分优异的发光性能的稀土离子，其具有4f
n
‑15d1外层电子构型，其5d轨道裸露于外层，跃迁发射呈宽带，强度较高，荧光寿命较短，这种宽带发射的性质正好可以满足白光LED、类太阳光LED、全光谱LED及高显色白光LED等的对光谱连续性、无光谱缺失等的需求，已成为广泛使用的稀土激活化剂。通过改变Eu
2+
的浓度和还原气氛，从而影响Eu
2+
周围的晶体场环境，实现发光颜色连续调节调控,且光谱可随基质材料的组成和结构的改变发生明显的变化的特性，因此Eu
2+
离子已成为稀土掺杂荧光粉的重要候选掺杂离子，但目前大部分Eu
2+
掺杂的氧化物荧光粉只能发蓝光、绿光以及黄光。
[0007]因此，亟需提供一种能够应用于白光LED中的宽带发射的红色荧光粉。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种紫外激发的Eu(Ⅱ)单掺杂红光发射荧光粉及其制备方法和应用，以突破现有Eu
2+
掺杂的氧化物荧光粉只能发蓝光、绿光以及黄光的局限，同时满足较宽光谱的特征发射峰的需求。
[0009]本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0010]本专利技术的第一个目的是提供一种紫外激发的Eu(Ⅱ)单掺杂红光发射荧光粉，该红光发射荧光粉的化学通式为Ba3YB3O9:xEu
2+
，其中0.25mol％≤x≤1mol％，Eu
2+
占据Y
3+
位，O补电荷。
[0011]进一步地，荧光粉中各物质化学计量比(以摩尔比计)为：Ba:(Y+Eu):B:O＝3:1:3:9，其中Y:Eu＝(99:1)～(975:25)。
[0012]本专利技术的第二个目的是提供一种紫外激发的Eu(Ⅱ)单掺杂红光发射荧光粉的制备方法，包括以下步骤：
[0013]S1、按照化学通式中的化学计量比称取BaCO3、Y2O3、H2BO3、Eu2O3原料粉体，研磨使原料粉体混合均匀，得到研磨好的原料；
[0014]S2、将步骤S1中得到的研磨好的原料放入坩埚中，煅烧后冷却，得到前驱体；
[0015]S3、将步骤S2中得到的前驱体二次研磨混合均匀后，还原烧结，冷却后得到所述红光发射荧光粉。
[0016]进一步地，步骤S1中所述研磨的时间为20～50min。
[0017]进一步地，步骤S2中所述坩埚为氧化铝坩埚。
[0018]进一步地，步骤S2中所述煅烧为空气气氛下煅烧。
[0019]进一步地，步骤S2中所述煅烧温度为600～800℃，煅烧时间为5～24h。
[0020]进一步地，步骤S3中所述二次研磨的时间为20～50min。
[0021]进一步地，步骤S3中所述还原烧结温度为900～1100℃，还原烧结时间为7～12h。
[0022]进一步地，步骤S3中所述还原烧结为氢氮混合气氛下还原烧结。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种紫外激发的Eu(Ⅱ)单掺杂红光发射荧光粉，其特征在于，该红光发射荧光粉的化学通式为Ba3YB3O9:xEu
2+
，其中0.25mol％≤x≤1mol％。2.一种如权利要求1所述的紫外激发的Eu(Ⅱ)单掺杂红光发射荧光粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、按照化学通式中的化学计量比称取BaCO3、Y2O3、H2BO3、Eu2O3原料粉体，研磨使原料粉体混合均匀，得到研磨好的原料；S2、将步骤S1中得到的研磨好的原料放入坩埚中，煅烧后冷却，得到前驱体；S3、将步骤S2中得到的前驱体二次研磨混合均匀后，还原烧结，冷却后得到所述红光发射荧光粉。3.根据权利要求2所述的一种紫外激发的Eu(Ⅱ)单掺杂红光发射荧光粉的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述研磨的时间为20～50min。4.根据权利要求2所述的一种紫外激发的Eu(Ⅱ)单掺杂红光发射荧光粉的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述坩埚为氧化铝坩埚。5.根据权利要求2所述的一种紫外激发的Eu(Ⅱ)单...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯京山，郑玉玲，房永征，董浪平，赵国营，杨磊，王安，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
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