一种发射主峰变化可调的荧光材料及其制备方法。涉及一种LED照明/显示的荧光材料及其制备方法，是一种碱土氟氧硅铝酸盐荧光材料，化学通式表示为：Mx-zY6-x-y-zAl11-xLxO25.5-0.5kFk:yCe3+，zMn2+，其中Ce3+和Mn2+为发光中心离子，通式中：0≤x≤1.5，0.01≤y≤0.16，0≤z≤0.2，0＜k≤0.01；M为Mg2+或Ba2+，L为Si4+或Zr4+；按照化学通式，将MgO、MgF2、Al2O3、AlF3、SiO2、ZrO2、BaF2、BaCO3、MnCO3和CeO2，在密闭容器中混料，将混合物在H2气氛下，1620℃还原炉中保温，冷却、破碎分级，过筛，得到碱土氟氧硅铝酸盐荧光材料。本发明专利技术提供一种白光LED照明/显示用绿色、黄色、橙色发射主峰变化可调，在蓝光LED激发下具有较高的发光效率、波长530～585nm的荧光材料及其制备方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种荧光材料及其制备方法，特别涉及一种LED照明/显示等应用领域的荧光材料及其制备方法。
技术介绍
白光LED是一种高效、节能、环保的新型固态绿色照明技术，被誉为21世纪第四代照明光源。白光LED的实现方案主要有I)采用红、绿、蓝三基色芯片制备高显色性白光 LED ；2)采用InGaN蓝光LED激发钇铝石榴石结构Y3Al5O12: Ce (YAG = Ce3+)黄色荧光粉；3)采用UV-LED激发红、绿、蓝荧光粉制备高显色性白光LED。从目前白光LED照明发展技术趋势来看，白光LED实现方式主要以荧光转化为主，即通过蓝光LED (450 470nm)激发黄色荧光粉YAG:Ce，(Ba，Sr) SiO4:Eu2+，即蓝光LED+黄色荧光粉；或紫外LED (380 400nm))激发蓝色、绿色和红色荧光粉，即紫光LED+RGB荧光粉组合获得白光LED。因此，荧光材料性能优劣对白光LED的光效、光衰及显色性等起到了至关重要的作用。CN201110309206. 9公开了一种高温固相法制备钇铝石榴石结构YAG = Ce稀土荧光粉的方法，按照Y3Al5O12: Ce荧光粉化学式摩尔比称取Y2O3或Gd2O3或它们的混合物、Al2O3或 Ga2O3或它们的混合物、CeO2及助熔剂，在高温炉还原性气氛中焙烧2 6小时，得到YAG: Ce 稀土荧光粉。CN201110132661.6公开了一种LED荧光粉，该荧光粉是以铈、铬离子或者Ce+Cr共掺为激活中心的石榴石相材料，其元素至少一种从Y和稀土中选取，至少有一种从Al、Ga、 In、Sc、V中选取，在基质中引入元素钒有利于荧光效率的改善，钒的引入有助于改善基质掺杂的晶格完整性，同时，钒掺杂能对基质中的发光中心起到荧光敏化作用，而铬的引入更能带来600nm以上丰富的红色荧光成分，改善荧光粉的显示性。CN201110186964. 6公开了一种娃酸盐黄橙色突光粉，用通式 Sr2-x-y-zLuyBazSiO4:xEu2+表示的材料组成,式中x为铕原子的摩尔数，y为镥原子的摩尔数，z 为钡原子的摩尔数，O. 005 ^ X ^ O. 15,0. 01 ^ y ^ O. 15,0 ^ z ^ 1.5。在460nm蓝光激发下，其发射光谱为位于470 700nm的带状谱线，随着钡掺入量的增加，中心波长在515 570nm之间移动。上述CN201110309206. 9，CN201110132661. 6 的 LED 用荧光粉属铝酸盐 YAG: Ce 体系；CN201110186964. 6 属硅酸盐(Sr，Ba)2Si04:Eu2+荧光粉，CN201110132661. 6 的荧光粉添加了有毒元素铬作为发光离子。目前，人们使用的照明光源白炽灯和荧光灯的色温一般都低于6000K，因低色温光线具有穿透雾和水汽的能力强、光线柔和、路面反射率高等诸多优点，然而商用YAG:Ce荧光粉的发射光谱，发射主峰只能达到560nm，红光成分较少，导致白光LED器件的色温偏高 (6000 8000K)，显色指数偏低(<80)。因此，需要通过添加橙色、红色荧光粉来提高白光 LED的显色性。尽管硅酸盐荧光粉(Sr，Ba)2Si04:Eu2+具有发射主峰515 570nm变化可调特点，但是硅酸盐材料体系荧光粉存在较大的光衰，热稳定性低等缺点，特别是红光部分只3能达到570nm左右，远远不能满足提高白光LED显色性的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种白光LED照明/显示用绿色、黄色、橙色发射主峰变化可调，在蓝光LED激发下具有较高的发光效率、波长530 585nm的荧光材料及其制备方法。本专利技术的应广泛为碱土氟氧硅铝酸盐荧光材料，其化学通式表示为Mx_zY6_x_y_z Aln_xLx025.5_0.5kFk:yCe3+，zMn2+，其中 Ce3+和 Mn2+ 为发光中心离子，通式中0 彡 x 彡 I. 5，0.01<y<0.16，0<z<0.2，0<k<0.01;MSMg2+ 或 Ba2+，L 为 Si4+ 或 Zr4+ ;按照化学通式，将分析纯的 Mg0、MgF2、NH4F、Al203、AlF3、Si02、Zr02、BaF2、BaC03、MnC03 和 CeO2，按化学组成比例配料混合，在密闭容器中混料40小时，然后将混合物在H2%< 5%气氛下，16200C 还原炉中保温6小时，冷却、破碎分级，过500目筛网，得到粒度为3 20 μ m左右的碱土氟氧硅铝酸盐荧光材料。碱土氟氧硅锆铝酸盐荧光材料晶体结构如图I所示，在该材料体系中存在一种Y3+ 格位，两种Al3+的格位。因为Al3+、Si4+、Zr4+离子半径分别为O. 061，O. 040和O. 065nm，而 Y3+、Mg2+、Ba2+、Mn2+和 Ce3+离子半径分别为 O. 089，O. 072，O. 135，O. 08 和 O. 13nm。根据离子半径相似相近原理，Si4+，Zr4+优先取代碱土氟氧硅锆铝酸盐荧光材料晶体结构中的AlO4和 AlO6格位，而Mg2+、Ba2+、Mn2+和Ce3+等离子则取代碱土氟氧硅锆铝酸盐荧光材料晶体结构中的YO8格位。Ce3+的晶体场能级劈裂与周围配位环境有着较大影响。Si4+电负性为I. 9，而Al3+ 的电负性为1.6。当一个电负性较大的Si4+离子取代电负性较小的Al3+时，使得Ce3+周围配位场的共价性增强，导致Ce3+产生更大的能级劈裂，最低的5d轨道能级Cl1能级重心明显下降，从而使得Ce3+的发射出现红移。同样原理，当Zr4+取代Al3+时，因为Zr4+的电负性为1.33，使得Ce3+周围配位场的共价性降低，从而降低了 Ce3+的晶体场能级劈裂，最低的5d轨道能级Cl1能级重心明显上升，从而使得Ce3+的发射出现蓝移。因此，根据上述机理，调整基质组分中Zr4+，Si4+含量，可调整Ce3+格位所处的晶体场劈裂能级大小，从而使Ce3+离子发射从绿色(530nm)到黄色(570nm)变化可调。由于Zr4+，Si4+取代Al3+离子时，将产生不等价取代，容易形成缺陷，从而形成发光淬灭中心，这一点对提高稀土荧光材料发光效率是非常不利。因此，在本专利技术荧光材料体系中引入碱土离子如Mg2+、Ba2+，采用Mg2+、Ba2+不等价取代Y3+的格位，从而使得荧光材料晶体结构保持电荷平衡。然而，尽管通过掺入Si4+可使荧光粉中Ce3+离子发射从545nm红移到570nm左右， 但是为了提高低色温白光LED的显色指数，需要把Ce3+发射进一步红移。因Ce3+的最低的 5d轨道能级位于蓝光460nm，在蓝光激发下具有较高的发光效率，然而，Mn2+虽然在430nm — 些吸收，但是发光比较弱。因此，在本专利技术中我们设计一种Ce3+和Mn2+共掺的荧光材料体系， 利用Ce3+ — Mn2+能量传递原理(ET)，获得橙色荧光材料。首先通过Ce3+离子(I1轨道能级吸收蓝光，然后把能量无辐射传递给Mn2+离子4T1 (G)匹配能级，最后通过Mn2+的4T1 (G) -6A1 能级跃迁，实现橙色光宽带发射，发射主峰位于585nm。本本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种发射主峰变化可调的荧光材料，其特征是为碱土氟氧硅铝酸盐荧光材料，化学通式表示为：Mx？zY6？x？y？zAl11？xLxO25？5？0.5kFk:yCe3+，zMn2+，其中Ce3+和Mn2+为发光中心离子，通式中：0≤x≤1.5，0.01≤y≤0.16，0≤z≤0.2，0＜k≤0.01；M为Mg2+或Ba2+，L为Si4+或Zr4+；按照化学通式，将分析纯的MgO、MgF2、NH4F、Al2O3、AlF3、SiO2、ZrO2、BaF2、BaCO3、MnCO3和CeO2，按化学组成比例配料混合，在密闭容器中混料40小时，然后将混合物在H2％＜5％气氛下，1620℃还原炉中保温6小时，冷却、破碎分级，过500目筛网，得到粒度为3～20μm左右的碱土氟氧硅铝酸盐荧光材料。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：倪海勇，张秋红，王灵利，
申请(专利权)人：广州有色金属研究院，
类型：发明
国别省市：
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