一种具有自还原效应的锰掺杂红绿光荧光粉及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于荧光材料合成技术领域，具体涉及一种具有自还原效应的锰掺杂红绿光荧光粉及其制备方法和应用；本发明专利技术利用基质特殊的晶格结构，在空气气氛下获得了Mn

【技术实现步骤摘要】
一种具有自还原效应的锰掺杂红绿光荧光粉及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于荧光材料合成
，具体涉及一种具有自还原效应的锰掺杂红绿光荧光粉及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]由于发光效率高、使用寿命长和绿色环保等巨大优点，LED打破了传统光源的各种限制，被广泛应用于室内外照明、植物照明和背光显示等各种领域。目前获得商用白光LED的主要方法是由获得2014年诺贝尔物理学奖的蓝光芯片激发黄色荧光粉(YAG:Ce
3+
)。然而，由于发射中心波长在560nm左右，YAG:Ce
3+
荧光粉所制备的LED器件主要的缺点是红色光成分不足带来的低显色指数和高色温。这种冷白光LED不能还原物体本身丰富的色彩且易造成视觉疲劳。因此，为了满足人们对于高质量光源的需求，迫切需要增加红光成分来制备暖白光LED。
[0003]非稀土Mn
4+
掺杂的氧化物有着众多优点，成本低廉、可被紫外和蓝光LED芯片有效激发，性能稳定，能够很好地用于暖白光LED。并且氧化物有着更强的电子云自重排效应，使得Mn
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激活氧化物荧光粉有着更广的发光范围，可用于植物栽培LED。具体地说，主要吸收蓝光的向光素和隐花素以及吸收红光或远红光的光敏色素等光感受器对于控制植物的光合作用、叶片繁殖和开花结果等生长过程具有至关重要的作用。所制备的植物栽培LED能够有效解决目前频发的极端灾害如炎热干旱、地震和洪涝等对粮食作物、药用植物安全的威胁问题。
[0004]烧绿石是氧化物的一种，其化学式一般为A2B2O6O
’
。由于排列有序、具有氧空位等结构特点，这一类烧绿石结构已被广泛研究并用于磁性材料和光学材料等领域。在少数情况下，烧绿石结构中的O
’
位点上的键位断裂可以形成具有更大缺陷的烧绿石A2B2O6，使得结构紊乱性增加并富含大量氧空位。
[0005]目前，关于具有自还原效应的非稀土Mn掺杂缺陷烧绿石结构荧光粉的相关报道还非常少，这种具有独特发射特性的荧光粉在光学防伪领域有着天然优势。关键地，在空气气氛下发生自还原效应能够有效降低实验成本与复杂性。综上所述，对于研究Mn掺杂缺陷烧绿石荧光粉的自还原效应与发光机理及其应用于暖白光、植物栽培LED和光学防伪等领域有着深远的意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种具有自还原效应的锰掺杂红绿色荧光粉及其制备方法和在暖白光、植物栽培LED和光学防伪等领域的应用。该方法采用传统的高温固相法在空气气氛下制备了一种热稳定性较好、内量子效率较高和能在不同激发波长下发射出红、绿色的缺陷烧绿石结构荧光粉。
[0007]为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术是通过以下技术方案实现：
[0008]本专利技术提供一种具有自还原效应的锰掺杂红绿光荧光粉，该荧光粉的化学式为Mg2LaTaO6:x(Mn)，其中x相对于Ta元素的取代范围为0.002～0.05。
[0009]进一步地，上述锰掺杂红绿光荧光粉中，所述荧光粉的基质为缺陷烧绿石结构钽酸盐Mg2LaTaO6，该结构部分无序，空间群为F d
‑
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，富含大量的八面体和共享角四面体，并添加二氧化锰或碳酸锰作为激活剂。
[0010]进一步地，上述锰掺杂红绿光荧光粉中，缺陷烧绿石结构钽酸盐Mg2LaTaO6结构的特殊晶格中含有大量的氧空位，部分Mn
4+
离子在非还原气氛中能被还原成Mn
2+
离子，其中Mn
4+
离子与Mn
2+
离子分别取代Ta
5+
和Mg
2+
离子，从而在空气气氛下获得了Mn
4+
离子和Mn
2+
离子共掺杂的缺陷烧绿石结构荧光粉。
[0011]本专利技术还提供一种锰掺杂红绿光荧光粉的制备方法，包括如下步骤：
[0012]1)将碱式碳酸镁、氧化镧、氧化钽和锰源称量倒入玛瑙研钵，并配合研杵研磨均匀；
[0013]2)将研磨均匀后的混合粉末置入氧化铝坩埚中，低温预烧结；
[0014]3)待经过低温预烧结的粉末冷却后，将粉末研磨均匀并进行高温烧结；
[0015]4)保温一段时间充分反应，冷却后将产物再次研磨均匀，得到具有自还原效应的锰掺杂红绿光荧光粉。
[0016]进一步地，步骤1)中，碱式碳酸镁、氧化镧、氧化钽和锰源的纯度不小于99.5％，锰源为二氧化锰或碳酸锰。
[0017]进一步地，步骤1)中，碱式碳酸镁与氧化镧的摩尔比为0.8：(0.9～1.1)。
[0018]进一步地，步骤2)中，低温预烧结的反应温度为600～900℃，反应保温时间为1～4h。
[0019]进一步地，步骤3)中，高温烧结的反应温度为1400～1600℃，反应保温时间为4～10h。
[0020]进一步地，步骤2)中，低温预烧结的反应仪器为马弗炉或管式炉；步骤3)中，高温烧结的反应仪器为高温升降炉或管式炉。
[0021]本专利技术还提供一种锰掺杂红绿光荧光粉在植物栽培LED、暖白光LED和光学防伪中的应用。
[0022]本专利技术的有益效果是：
[0023]1、本专利技术利用基质特殊的晶格结构，在空气气氛下获得了Mn
4+
离子和Mn
2+
离子共掺杂的荧光粉，具体地说，Mn
4+
离子在掺入该具有自还原效应的缺陷烧绿石结构后部分被还原成Mn
2+
，从而获得了能在不同激发波段发射出发光和绿光的荧光粉。
[0024]2、本专利技术方法生成产物纯度高、合成条件简单、成本低廉且易于大规模制备。
[0025]3、本专利技术所制备的荧光粉热稳定性较好，发光强度较高且具有独特的红绿光发射特性，因此适用于发光材料用于植物栽培LED、暖白光LED器件和光学防伪领域中。
[0026]当然，实施本专利技术的任一产品并不一定需要同时达到以上的所有优点。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领
域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为实施例1制备的荧光粉的X射线衍射(XRD)图谱；
[0029]图2为实施例1制备的荧光粉的激发光谱；
[0030]图3为实施例1制备的荧光粉的发射光谱；
[0031]图4为实施例1制备的荧光粉涂覆在工作电流为300mA的365nm紫外LED芯片上所制备器件的发射光谱。
[0032]图5为实施例1制备的荧光粉与YAG:Ce
3+
黄色荧光粉混合后涂覆在工作电流为300mA的460nm蓝光LED芯片上所制备器件的发射光谱。
[0033]图6为实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有自还原效应的锰掺杂红绿光荧光粉，其特征在于，该荧光粉的化学式为Mg2LaTaO6:x(Mn)，其中x相对于Ta元素的取代范围为0.002～0.05。2.根据权利要求1所述的锰掺杂红绿光荧光粉，其特征在于：所述荧光粉的基质为缺陷烧绿石结构钽酸盐Mg2LaTaO6，该结构部分无序，空间群为F d
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，富含大量的八面体和共享角四面体，并添加二氧化锰或碳酸锰作为激活剂。3.根据权利要求2所述的锰掺杂红绿光荧光粉，其特征在于：缺陷烧绿石结构钽酸盐Mg2LaTaO6结构的特殊晶格中含有大量的氧空位，部分Mn
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离子在非还原气氛中能被还原成Mn
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离子，其中Mn
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离子与Mn
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离子分别取代Ta
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和Mg
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离子，从而在空气气氛下获得了Mn
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离子和Mn
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离子共掺杂的缺陷烧绿石结构荧光粉。4.根据权利要求1
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3任一项所述的锰掺杂红绿光荧光粉的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：1)将碱式碳酸镁、氧化镧、氧化钽和锰源称量倒入玛瑙研...

【专利技术属性】
技术研发人员：李勇，李亮，潘艳，汪文明，曹倩文，谢静，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：