一种适于紫外光激发的红色荧光粉及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种适于紫外光激发的红色荧光粉及其制备方法，属于发光技术领域。该红色荧光粉的化学式为：(Ba9-yMny)(R2-xCex)(SiO4)6，其中，R为Lu、Y或Sc中的两种，或R为Lu或Y中的一种，x，y为摩尔分数，0.005≤x≤0.25，0.01≤y≤0.6。以分别含有Ba、Mn、R、Ce的氧化物、氟化物、碳酸盐、硝酸盐及Si的氧化物为原料，将上述材料研磨混合均匀后置入坩埚，在还原气氛条件下，高温焙烧，自然冷却获得荧光粉。该荧光粉在300-350nm的紫外光有效激发下，发射出波长范围为570-630nm的红光，可作为红光成分用于紫外光激发的白光LED中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于发光
，具体涉及一种适于紫外(UV)光激发的红色荧光粉及其制备方法。
技术介绍
高亮度GaN蓝色发光二极管的成功研发以及由此实现的白光LED被誉为继爱迪生专利技术白炽灯以来最大的光源革命。与传统的白炽灯、荧光灯相比，白光LED (LightEmitting Diode)由于具有高效节能、寿命长、无污染、工作电压低、不易损坏等优点广泛用于各种照明设施上，因此被认为是替代传统照明器件的新光源。目前实现白光LED普遍采取的是在蓝色LED芯片上涂敷搞笑的黄色的荧光粉，其原理是蓝光LED芯片激发黄色荧光粉产生与蓝光互补的黄光，再利用透镜原理将蓝光、黄光混合，使人眼产生白光的视觉。目前此种荧光粉主要是YAG钇铝石榴石，其化学式为Y3Al5O12:Ce3+。这种荧光粉制作的白光LED具有很高的流明效率，但是由于发射光谱的红光成分较少而使其显色指数偏低，色温偏高。这就限制了白光LED在低色温、暖白光照明领域的应用。为了解决上述问题，人们提出了通过紫光或紫外(UV)光泵浦红、绿、蓝三基色荧光粉组合的方法合成白光，由于人眼对紫外-近紫外光不敏感，这种方法实现的白光LED，颜色只由三基色荧光粉决定，由于光谱成分均衡，故色彩稳定，重现力强，显色指数高(>90)，从而满足白光LED在全面照明领域的要求。但是能够被紫光或近紫外光有效激发的红色荧光粉非常缺少，且效率较低。而蓝色和绿色荧光粉较多，且发光效率高。因此可以选择合适的蓝色或绿色荧光粉为母体材料，再引入红光中心，通过能量传递获得高效红色荧光粉，使紫外基白光LED得到发展应用。2009年，日本研究人员专利技术了一种稀土离子Eu2+激活的钪硅酸盐荧光粉Ba9Sc2 (SiO4) 6 : Eu2+(Tomoyuki Nakano et al. , J. Lumin. 2009, 129, 1654-1657)。该突光粉可在紫外或蓝光的激发下，发射出波长在508nm的绿光。但掺杂Eu2+至今还没有得到红光发射，同时该体系基质中稀土 Sc非常稀少，以Sc作基质成本昂贵。我们实验发现，在此基质中Y、Lu与Sc可以形成连续固溶体Ba9R2 (SiO4)6,在Ba9R2 (SiO4) 6基质中通过多种离子组合研制了本专利技术的荧光粉(Ba9_yMny) (R2_xCex) (SiO4)6，在紫外光(300_350nm)的激发下，发射出570-630nm的红光
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决紫光基LED研发中，能够被紫外光有效激发的红色荧光粉非常缺少的实际问题，而提供一种新型廉价、适于紫外光激发的红色荧光粉及其制备方法。本专利技术提供一种适于紫外光激发的红色荧光粉，该红色荧光粉的化学式为(Ba9_yMny) (R2_xCex) (SiO4) 6，其中，R为Lu、Y或Sc中的两种，或R为Lu或Y中的一种，x，y为摩尔分数，0. 005 ≤X ≤0. 25，0. 01 ≤ y≤ 0. 6。优选的是，所述的x，y为摩尔分数，0. 01≤ X≤ 0. 20,0. 05 ≤ y ≤ 0. 35。本专利技术所述的适于紫外光激发的红色荧光粉属于菱形结构，空间群Rj。本专利技术所述的红色荧光粉激发波长300-350nm，发射波长570_630nm，中心波长为595_614nm0 本专利技术提供的发光材料为分立中心的发光，其原理为利用电子在发光中心离子能级之间发生跃迁而实现光转换的目的。本专利技术材料Ba9R2(SiO4)6中通过发光中心离子的掺杂，我们发现Ba9R2(SiO4)6: Ce3+在紫外光(300-350nm)激发下发射出强的蓝紫光(383-410nm)，是 Ce3+ 的 5d — 4f 允许跃迁。Ba9R2 (SiO4)6: Mn2+发射极弱的红光(570_630nm)，对应于 Mn2+离子 4T1 (4G) ^6A1(6S)能级的跃迁，由于 6A1(6S)到 4T2 (4D)和(4A1 (4G)，4E(4G)) Mn2+能级的跃迁是自旋禁戒的，所以Mn2+的红光发射非常弱。但我们发现Ce3+的发射光谱与Mn2+的激发光谱有明显的交叠，说明极有可能存在Ce3+ — Mn2+的能量传递。在此前提条件下，通过Ce3+和Mn2+的共同掺杂，调控Ce3+和Mn2+的浓度Mn2+的红光发射的确显著提高，获得了一种适合紫外光激发的新型红色荧光粉。本专利技术还提供上述适于紫外光激发的红色荧光粉的制备方法，包括如下步骤a.以分别含有Ba、Mn、R、Ce的氧化物、氟化物、碳酸盐、硝酸盐、及Si的氧化物为原料，按化学式(Ba9_yMny) (R2_xCex) (SiO4)6 (0. 005 ^ x ^ 0. 25，0. 01 ^ y ^ 0. 6)中各物质的化学计量比计算称取上述各原料，在玛瑙研钵中充分研磨混合；b.将上述混合料置入刚玉坩锅中，在CO或H2还原气氛下焙烧，焙烧温度为1100-1350 °C，焙烧时间为2 - 5小时，自然冷却后研磨即得上述基于紫外(UV)光激发的红色荧光粉。优选的是，所述的Ba 选自 Ba。、BaCO3> Ba (N03) 2 中的一种或 Ba。、BaF2' BaCO3>Ba (N03) 2 中的几种；Mn 选自 Mn。、MnCO3> Mn (N03) 2 中的一种或 Mn。、MnF2, MnCO3> Mn (N03) 2中的几种；R 选自 R203、R2 (CO3) 3、R (N03) 3 中的一种或 R203、RF3> R2 (CO3) 3、R (N03) 3 中的几种，所述R为Lu、Y或Sc中的任意两种，或R为Lu或Y中的一种；Ce选自Ce02、CeF3、Ce2(CO3)3 或 Ce (NO3)3 中的一种；Si 选自 SiO2。本专利技术的有益效果本专利技术提供一种适于紫外光激发的红色荧光粉，该红色荧光粉的化学式为(Ba9_yMny) (R2_xCex) (SiO4) 6，其中，R为Lu、Y或Sc中的两种，或R为Lu或Y中的一种，x，y为摩尔分数，0. 005 ≤X ≤0. 25，0. 01≤y≤0. 6。本专利技术利用固溶体原理，通过掺杂得到了与Ba9Sc2 (SiO4) 6具有相同晶体结构的荧光粉Ba9R2 (SiO4) 6，通过X射线衍射扫描分析(XRD)可知，该荧光粉属于菱形结构，空间Il R; (PDF # 82-1119)的晶体，无杂相。以Ba9R2 (SiO4)6材料为母体，通过Ce3+和Mn2+共掺，使Ce3+的能量被Mn2+吸收，通过Ce3+向Mn2+的能量传递，Mn2+的红光发射显著增强，获得高效红色发光粉(Ba9_yMny) (R2_xCex) (SiO4)6。实验结果表明该荧光粉可在300-350nm的紫外(UV)光的激发下，发射出波长范围570_630nm，中心波长为595 - 614nm的红光，该荧光粉可作紫外光激发的三基色荧光粉的红光成分，用于制备白光LED中。同时以Y和Lu取代Sc做基质既节约资源，有降低成本。本专利技术荧光粉(Ba9_yMny) (R2_xCex) (SiO4) 6中，由于组合R的元素及各元素的量的不同，Ce3+，Mn2+的发射峰值分别在383 - 410nm及595 - 614nm范围内移动。附图说明图1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适于紫外光激发的红色荧光粉，其特征在于，该红色荧光粉的化学式为：(Ba9?yMny)(R2?xCex)(SiO4)6，其中，R为Lu、Y或Sc中的任意两种，或R为Lu或Y中的一种，x，y为摩尔分数，0.005≤x≤0.25，0.01≤y≤0.6。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张霞，张家骅，郝振东，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：