绿色荧光粉及其制备方法技术

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种荧光粉及其制备方法，具体为Tb3+、Mn2+和Ce3+共激活的多铝酸盐绿色稀土荧光粉及其制备方法。
技术介绍
当前能源紧张，节能环保成为各国关心的大事，一些国家禁止使用和逐步淘汰白炽灯，推广节能荧光灯。近几年来，节能的紧凑型和直管型荧光灯在中国获得更大的发展。灯用稀土三基色荧光粉是这两类荧光灯的关键材料，它们决定这类荧光灯的一些关键参数。目前在灯用稀土三基色荧光粉中所使用的绿色荧光粉为Ce3+和Tb2+共激活的·(Ce、Tb) MgAl11O19 (简称CAT)多铝酸盐，其晶体结构为六方晶系的磁铅矿。这种绿色荧光粉发光效率高，主要是Tb3+离子的4f电子能从5D4-7Fj能级的跃迁发射，主发射峰545nm，绝大部分发射能量集中在黄绿区。该荧光粉的标准色坐标x=0. 3269，y=0. 5964，人们利用这种绿色荧光粉和其他蓝色和红色荧光粉配制的不同色温的荧光灯，其显色指数CRI —般(80，难以达到CRI>80高显性要求，这是因为CAT绿色荧光粉的y值偏小，缺蓝绿区光谱。所以，目前节能荧光灯
存在的问题之一是，在不牺牲或很少牺牲荧光灯的光效前提下，如何提闻绿色突光粉的色坐标的y值。
技术实现思路
本专利技术针对上述稀土 CAT绿色荧光粉存在的问题，提供了一种新的绿色荧光粉，利用发光学中Ce3+、Tb3+和Mn2+离子的发光原理、无辐射能量传递和晶场原理，用Mn2+离子取代位于四面体格位上的部分Mg2+离子，有效地吸收紫外光并发生Ce3+— Mn2+的能量传递，可以产生高效地绿光，其发射光谱位于480-530nm蓝绿区，很好地填补光谱空缺，使色坐标的I值得到增大，有利于显色指数提高。具体的技术方案为 绿色荧光粉为Tb3+、Mn2+和Ce3+共激活的多铝酸盐，分子式为化学组成通式为(Ce1-Jbx)(MghyMny)Al111On，其中 0〈x ( O. 50，0〈y ( O. 10，10 彡 m 彡 15，17 ( n〈25。优选组成(CehTbx)(MghyMny)Al11O19，其中 O. 30 彡 x 彡 O. 41,0. 005 ^ y ^ O. 05。该绿色荧光粉在紫外光激发下发射绿光，在可见光谱范围内主要由Tb3+离子的发射光谱和Mn2+离子的发射光谱所组成。其中，Tb3+离子的强发射为主峰545nm，Mn2+离子的发射主峰为515nm。色坐标X和y值与Mn2+浓度有关，控制Mn2+离子浓度，可以调制光效和色坐标x和y值的关系，随Mn2+浓度增加，X值稍有减小，而 值增大，可实现不降低或很少降低绿色荧光粉的光效，而提高色坐标I值的目的。在紫外光子激发下，除在光谱黄绿区Tb3+离子的强发射(主峰545nm)及长波紫外区很弱的Ce3+发射外，在480nm-530nm光谱蓝绿区还呈现一个Mn2+的较强的发射，其主峰为515nm，它的发射强度与Mn2+离子浓度有关。这个光谱正好填补以往CAT绿色荧光粉发射光谱中的空白，使荧光粉的发射光谱增宽。该绿色荧光粉的制备方法，包括以下步骤 (1)按照权利I的化学组成中各元素的摩尔计量比，称取含有Ce、Tb、Mg、Mn、Al元素的固体化合物以及助熔剂，将上述固体化合物磨混均匀； (2)磨混后的物质在高温空气中灼烧3-7小时，然后冷却至室温； (3)冷却后对该产物进行粉碎，然后用热去离子水洗涤烘干； (4)将烘干的产物再放在高温还原气体中灼烧3-7小时，然后冷却至室温； (5)冷却至室温后，将产物粉碎，然后用热去离子水洗涤烘干，过筛分选。 以上过程需要的条件具体为，高温空气中灼烧温度为1450-1600°c ;高温还原气体中灼烧温度为1100-1500°C ;还原气体为氨气或者氢气与氮气的组合，氢气与氮气的组合中氢气含量为5-20%，氮气含量为95-80%。助熔剂为AlF3、H3B03、BaF2、NH4Cl和H3BO3混合物、MgF2中的一种或多种混合。本专利技术的绿色荧光粉采用两次合成法及气流磨粉碎。第一次在高温空气中灼烧，主要使原材料在高温下发生固相反应，保证生成六方纯相(Ce，Tb) (Mg，Mn)Aln019磁铅矿晶体；第二次在低温还原气氛中退火，一方面使残存的Ce4+、Tb4+和Mn4+离子完全还原为Ce3+，Tb3+及Mn2+，发光强度提高，产物的体色更白，减少对光的吸收，另一方面使产物中若有杂相得以消除，进一步保证是纯六方晶体。采用气流磨粉碎使团聚荧光粉分散及分级，而不破坏荧光粉的晶粒，保证荧光粉的物理特性。而机械球磨会破坏荧光粉晶粒，导致发光强度下降。本专利技术所用的原料包括纯度4N的CeO2和Tb4O7,或Ce、Tb的盐类，如硝酸盐、碳酸盐、草酸盐和氯化物等，荧光级的a -Al2O3,分析纯或优级纯的BaCO3和MgO。氧化镁原料可以是轻质的，或碱式碳酸镁，碳酸镁等。而Mn2+离子来源可包括AR或GR级MnCO3, MnO2,MnX2(X=F、C1)及 Mn (NO3) 2 等。选取合适的助熔剂很重要，可以从AlF3, H3BO3, BaF2等中选取一种或多种复合助熔齐U。助熔剂加入，有利荧光粉合成温度降低，相对亮度提高及晶粒尺寸的控制和质量的提闻。本专利技术的优点和效果本专利技术利用Ce3+激化Tb3+，增强Tb3+离子的黄绿光发射，而且也利用Ce3+有效吸收紫外光，以无辐射能量传递机理将吸收能量传递给Mn2+离子，大大增强Mn2+绿色发光,从而在可见光谱中的蓝绿区(480-530nm)增加新发射,绿色荧光粉的发射光谱范围增宽，这导致荧光粉的色坐标y值提高，利用该荧光粉制作的荧光灯显色指数可以获得提高。(2)本专利技术荧光粉制备可操作性强。在一个合适Mn2+浓度范围内和以往不掺Mn2+的CAT绿色荧光粉相比较，发光强度不发生变化，甚至略有提高。(3)不需增添任何新设备和工艺，利用原有生产CAT绿色荧光粉的相关工艺和设备即可实现大规模生产，成本也没有增加。附图说明(I)图I中的(a)、(b)及(c)曲线分别是实施例1，比较例I及国际晶体衍射标准卡JCPDS88-2135的XRD图谱； (2)图2为比较例I的发射光谱；(3)图3为实施例I所制备的样品在253. 7nm紫外光激发下的发射光谱，它是由Tb3+离子的发射光谱(主峰545nm)及Mn2+离子的发射光谱(主峰515nm)所组成； (4)图4是实施例2的发射光谱； (5)图4是实施例3的发射光谱； (6)图6是比较例I和实施例1-3的色坐标X和y值与Mn2+浓度关系 (7)图7为实施例9的发射光谱。具体实施例方式为使本实验更加清楚和可靠实施，下面对本专利技术进行详细描述。 先制备比较例产品，然后按照本专利技术提供的技术方案制备实施例产品进行对比。 比较例I : 精确称取13. 367g纯度4N的CeO2, 7. 150g纯度4N的Tb4O7,4. 562g分析纯的MgO,65. OOOg荧光级Ci-Al2O3及O. 385g分析纯硼酸。利用本专利技术的提供的绿色荧光粉的制备方法，即，将上述原料充分磨混均匀，然后将混好原料放入氧化铝坩埚中，将盛料的坩埚放在自动隧道窑炉中，在1600°C空气中灼烧，保温灼烧5小时。然后随窑炉冷却，取出。将该产物进行破碎，过100目筛，接着使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
绿色荧光粉，其特征在于，所述的绿色荧光粉为Tb3+、Mn2+和Ce3+共激活的多铝酸盐，分子式为化学组成通式为（Ce1?xTbx）（Mg1?yMny）AlmOn，其中0

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘行仁，蒋鑫，钱元英，
申请(专利权)人：宜兴新威集团有限公司，宜兴新威利成稀土有限公司，欧司朗中国荧光材料有限公司，
类型：发明
国别省市：