一種三基色led用鋁酸鹽藍色熒光粉的制備方法

專利名稱：一種三基色led用鋁酸鹽藍色熒光粉的制備方法
技術領域：
本發明屬于發光材料領域，特別涉及一種Eu2+激活的鋁酸鹽基質藍色色熒光粉的 制備方法。
背景技術：
藍色熒光粉BaMgAlltlO17Eu2+(簡稱BAM)具有較高的量子效率和良好的色純度，在 紫外和近紫外激發下發光效率高并且相對穩定。因此它具有極其廣泛的用途，不僅被大量 應用在熒光節能燈和PDP顯示領域，同時也是目前三基色LED熒光粉中藍粉的最佳選擇。從 所周知，白光LED (Light Emitting Diode, LED)具有耗電量小、壽命長、環保、響應速度快等 優點。隨著發光效率的提高和生產成本的降低，LED被公認為是21世紀的新光源，是繼白 熾燈、熒光燈、高強度氣體放電燈之后的第四代光源。因此，在能源危機和世界“節能減排” 整體趨勢下，半導體照明將成為最具發展前景的高新技術領域之一。但是，三基色LED用熒 光粉對BAM在各方面有了更高的要求，主要表現在粒度及粒度分布和顆粒形貌方面。目前工業生產藍色熒光粉BAM主要采用高溫固相合成法，合成溫度都在1500°C以 上產品在高溫燒結過程中團聚現象嚴重，為了達到一定粒度要求，必須對其進行球磨，球磨 工藝破壞BAM的晶體結構，降低其發光效率。本發明首次采用水熱合成法在較低溫度條件 下合成了 BAM藍色熒光粉，大大降低了反應溫度，節省了能源，而且生產工藝相對簡單；并 且制得的BAM樣品顆粒形貌規則，顆粒大小均勻，發光效率較高，相對亮度基本上能夠達到 高溫固相法制備BAM的相對亮度值。所以，本發明利用水熱法合成三基色LED用藍色熒光 粉BAM有非常重要的意義，具有潛在的應用前景。

發明內容
本發明的目的是提供一種適合于三基色LED用熒光粉的Eu2+激活的鋁酸鹽基質藍 色熒光粉的制備方法；本發明方法制備的Eu2+激活的鋁酸鹽基質藍色熒光粉的分子式BaMgAl1(l017:EU2+。本發明Eu2+激活的鋁酸鹽基質藍色熒光粉的制備方法包括以下步驟(1)按反應計量稱取 Al (NO3)3 · 9H20、Ba (NO3) 2、Mg(NO3)2 · 6H20 用蒸餾水溶解，攪 拌，然后調節PH值至5-6;(2)將Eu (NO3)3溶液加入到步驟(1)所得溶液中，并進行磁力攪拌，混合均勻后得 到透明的硝酸鹽混合液；(3)在步驟O)中所得透明溶液中加入尿素、PEG2000，通過調節添加量，可以制得 各種尺寸和形貌的BAM，并且繼續攪拌0. 5-12h，使溶液充分混合，使溶液充分混合；(4)將步驟C3)所得混合溶液轉移到聚四氟乙烯反應釜中，封閉嚴密后，放入馬弗 爐中升溫進行水熱反應；(5)反應結束，冷卻，過濾，洗滌，真空干燥，即得半成品BaMgAlltlO17 = Eu3+ ；(6)將步驟(5)中制得的半成品研磨0. I-Ih(輕度研磨，目的是適度粉碎，利于后面的還原灼燒)后，放入氫氣還原爐灼燒，取出冷卻，即得成品BaMgAlltlO17:Eu2+。步驟(1)中稱取Al (NO3)3 · 9H20 46. 88、Ba(NO3)2 3. 26g、Mg(NO3)2 · 6H20 3. 20g, 用120ml的蒸餾水溶解后，在30°C 80°C下磁力攪拌30min，然后加入稀氨水調節pH值至 5-6。Eu(NO3)3溶液的制備如下稱取氧化銪Eu2O3 0. 2-4. 4g，溶解于濃硝酸中加熱，直 至硝酸蒸發完全，容器底部出現固體顆粒，加入5-50ml蒸餾水或去離子水制取Eu (NO3)3溶 液。步驟⑵中磁力攪拌30min。步驟(3)尿素用量為10_30g、PEG2000用量為20_40g。步驟⑷聚四氟乙烯反應釜中反應液總體積為聚四氟乙烯反應釜容積的 60% -85%。步驟(4)馬弗爐中升溫至140-240°C后，水熱反應Mh ；升溫速率為5_8°C /min。步驟(5)反應結束后，自然冷卻至室溫，取出樣品過濾，先用蒸餾水或去離子水洗 滌2-3次、再用無水酒精洗滌2-3次以除去樣品中的多余離子及有機雜質，在真空干燥箱空 中于80°C條件下干燥8小時，即得半成品BaMgAlltlO17:Eu3+。步驟(6)將制得的半成品研磨粉碎后，放入氫氣還原爐中800 1450°C灼燒2 4小時，取出降至室溫，輕度研磨樣品0. Ι-lh，使其粉碎，得成品BaMgAlltlO17:Eu2+。本發明Eu2+激活鋁酸鹽藍色色熒光粉的制備，各原料優選摩爾比為硝酸鋁硝酸 鋇硝酸鎂氧化銪=10 1 1 0. 1。本發明一是利用水熱反應法合成半成品BaMgAliciO17 = Eu3+ ；二是對所得半成品在還 原氣氛中進行后退火處理使結晶更加完善并且使半成品還原成BaMgAliciO17 = Eu2+成品。得 到的Eu2+激活的鋁酸鹽基質藍色熒光粉能高效地被近紫外光激發，發出藍色光，發射主峰 在450nm ；而且制得的樣品顆粒形貌規則，粒徑大小均勻，所以它不僅可用于節能燈用熒光 粉或者PDP用熒光粉，而且非常適合應用于三基色LED用藍色熒光粉，解決了利用傳統高溫 固相法所制得的熒光粉的粒徑大、形貌不規整、發光效率低等一系列問題。并且本發明制備 工藝簡單，與傳統高溫固相法制備方法相比大大降低了反應溫度，節約了能源消耗。因此本 制備方法可視為一種新型的非常具有前景的制備三基色LED用藍色熒光粉的方法。


圖1為本發明實施例制備的鋁酸鹽藍色熒光粉BaMgAliciO17 = Eu2+的SEM圖片；圖2采用傳統高溫固相法制備的BaMgAlltlO17 = Eu2+的SEM圖片；圖3采用本發明方法制備的樣品和采用高溫固相法制備樣品的相對亮度對比；A為本發明制備的樣品，B為高溫固相法制備的樣品；圖4為本發明實施例制備BaMgAliciO17 = Eu2+的XRD圖片，(a)標準卡片，(b)樣品圖譜。
具體實施例方式下面結合實施例詳細說明本發明，而不會限制本發明的范圍。實施例1
分別稱取 Al (NO3) 3 ·9H20,Ba (NO3) 2>Mg (NO3) 2 ·6Η20 質量為 46. 88g、3. 26g 禾口 3. 20g, 用120ml蒸餾水或去離子水進行溶解，攪拌，用氨水調節溶液pH值到5 6，稱取0. 22g的 氧化銪Eu2O3，用質量分數為36%濃硝酸進行溶解，慢慢蒸發掉硝酸，加蒸餾水40ml制得 透明的Eu (NO3) 3溶液，將制得的Eu (NO3) 3溶液與上述硝酸鹽混合溶液進行混合，磁力攪拌 30min后，得到透明溶液；隨后在上述透明溶液中加入20g的尿素、30g PEG2000，繼續攪拌 一定時間，使溶液充分混合，此時溶液又變為無色透明溶液；將溶液移至聚四氟乙烯內襯筒 中，反應液的體積約為聚四氟乙烯容器總體積的60%左右，密閉后再裝入不銹鋼的外套中， 放入馬弗爐中程序升溫(升溫速率為5°C/min)至對01，保溫時間為M個小時；反應結束 后，反應裝置隨爐膛自然降溫至室溫；取出樣品過濾、多次洗滌(先用蒸餾水進行洗滌2 3次，然后再用無水乙醇進行多次洗滌)；隨后將洗凈的樣品在真空干燥箱中進行干燥，溫 度控制在80°C，干燥時間為8個小時，即得半成品BaMgAliciO17 = Eu3+,并將制得的半成品進行 粉碎；隨后，將所得樣品放入高溫還原爐中用氫氣進行還原，在800°C 1450°C下還原2 4小時，然后將樣品研磨后即得到成品BaMgAl1(1017:EU2+。
權利要求
1.一種三基色LED用鋁酸鹽藍色熒光粉的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)按反應計量稱取Al(NO3) 3 · 9H20、Ba (NO3) 2、Mg (NO3) 2 · 6H20用蒸餾水溶解，攪拌，然 后調節PH值至5-6 ；(2)將Eu(NO3)3溶液加入到步驟(1)所得溶液中，并進行磁力攪拌，混合均勻后得到透 明的硝酸鹽混合液；(3)在步驟O)中所得透明溶液中加入尿素、PEG2000，繼續攪拌，使溶液充分混合；(4)將步驟(3)所得混合溶液轉移到聚四氟乙烯反應釜中，封閉嚴密后，放入馬弗爐中 升溫進行水熱反應；(5)反應結束，冷卻，過濾，洗滌，真空干燥，即得半成品BaMgAl1(1017 Eu3+ ；(6)將步驟(5)中制得的半成品研磨0.Ih-Ih后，放入氫氣還原爐灼燒，取出冷卻，即得 成品 BaMgAlltlO17:Eu2+。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中稱取Al(NO3) 3*9H2046.88g、 Ba(NO3)2 3. 26g,Mg(NO3)2 · 6Η203· 20g，用120ml的蒸餾水溶解后，在30 80°C下磁力攪拌 30min，然后加入稀氨水調節pH值至5_6。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，Eu(NO3)3溶液的制備如下稱取氧化銪 Eu2O3 0. 2-4. 4g，溶解于濃硝酸中加熱，直至硝酸蒸發完全，容器底部出現固體顆粒，加入 5ml-50ml蒸餾水或去離子水制取Eu (NO3) 3溶液。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟O)中磁力攪拌30min。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟C3)尿素用量為10-30g、PEG2000用 量為 20g-40g。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(4)聚四氟乙烯反應釜中反應液總體 積為聚四氟乙烯反應釜容積的60% -85%。
7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(4)馬弗爐中升溫至140-240°C后， 水熱反應Mh ；升溫速率為5-8°C /min。
8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(5)反應結束后，自然冷卻至室溫， 取出樣品過濾，先用蒸餾水或去離子水洗滌2-3次、再用無水酒精洗滌2-3次以除去樣 品中的多余離子及有機雜質，在真空干燥箱空中于80°C條件下干燥8小時，即得半成品 BaMgAl10O17: Eu3+。
9.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(6)將制得的半成品研磨粉碎后，放 入氫氣還原爐中800 1450°C灼燒2 4小時，取出降至室溫，研磨樣品0. Ι-lh,使其粉碎， 得成品 BaMgAlltlO17:Eu2+。
全文摘要
本發明公開了一種三基色LED用鋁酸鹽藍色熒光粉的制備方法，該工藝兩大主要步驟一是利用水熱反應法合成半成品BaMgAl10O17:Eu3+；二是對半成品在還原氣氛中進行后退火處理使結晶更加完善并且使半成品還原成BaMgAl10O17:Eu2+成品。所用原料為Al(NO3)3·9H2O、Ba(NO3)2、Mg(NO3)2·6H2O、Eu2O3，同時還加入CO(NH2)2和PEG2000，所制得的鋁酸鹽基質藍色熒光粉能很好地被近紫外光激發，發出高效藍光。而且本發明工藝簡單，大大降低了產品的合成溫度，合成的熒光粉形貌規則，顆粒大小均勻，發光效率高，具有潛在的應用前景。
文檔編號C09K11/64GK102071017SQ20111004733
公開日2011年5月25日 申請日期2011年2月28日 優先權日2011年2月28日
發明者劉清玲, 劉素琴, 周智, 曾少波, 王鋒超, 蔣葵明, 黃可龍 申請人:中南大學