銪離子和錳離子共摻雜的磷酸釔鋇紅色熒光粉及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及照明及顯示熒光材料及其制備方法領域，具體涉及一種銪離子和錳離子共摻雜的磷酸釔鋇紅色熒光粉及其制備方法。
【背景技術】
[0002]與目前廣泛應用的白熾燈和節能燈相比，基于LED(Light Emitting D1de)的固態照明燈具有節能、穩定、環保等諸多方面的優勢。因此發展半導體照明有利于解決能源危機和原有白熾燈和節能燈中存在的環境問題。
[0003]實現白光LED主要有三種途徑:一種是將紅、綠、藍三種LED組合產生白光。但要這種方法電路設計復雜，成本較高。第二種是用量子效應實現單芯片白光，但是成本較高，技術還不成熟。第三種是用藍光或紫光的LED激發不同顏色熒光粉發出的各色光相互配合來實現白光，這種方法簡單易行、成本較低。1996年首次報道了用藍光LED配合YAG:Ce3+黃發射熒光粉實現白光LED，在隨后的發展中，發光效率已經超過了 1001m/W。但是YAG熒光粉位于紅光區域的發射強度非常弱，導致同藍光LED芯片混合后存在紅光缺乏的現象，從而影響白光LED的相關色溫及顯色指數。因此，開發出一種成本低，穩定性高，能夠被近紫外光/藍光有效激發的紅色熒光粉成為廣泛研宄的熱點。
[0004]磷酸鹽是一種優異的熒光粉基質材料，其原料成本低，制備工藝簡單，工業化生產技術相對成熟。此外，稀土磷酸鹽發光粉體性能穩定，發光效率高，被認為是最具實用價值的發光基質之一。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是針對現有紅色熒光粉在近紫外和藍光區域吸收弱，以及YAG:Ce3+黃發射熒光粉實現白光的技術中，紅光成分不足，顯色指數低的缺點，提供一種結晶度高、發光效率高、制備方法簡單且環保的磷酸鹽基紅色熒光粉及其制備方法。
[0006]為達到上述發明目的，本發明通過以下技術方案實現:本發明的銪離子和錳離子共摻雜的磷酸釔鋇紅色熒光粉，其化學式為Ba3Y(^5Eux Mn y (PO4) 3，其中x取值為0.001?
0.2，y 取值為 0.001 ?0.2。
[0007]本發明的上述磷酸釔鋇紅色熒光粉采用高溫固相法制備，具體步驟如下:
(1)、按Ba3Y(1_x_y)EuxMny (PO4) 3中各元素的化學計量比，分別稱取含有Ba2+的化合物、含有Y3+的化合物、含有Mn 2+的化合物、含有Eu 3+的化合物和含有P 5+的化合物，研磨混合均勻，得到混合料；
(2)、將步驟(I)的混合料，在空氣氣氛下，升溫至300?500°C預燒，保溫0.5?4小時后，自然冷卻，研磨均勻，得到預燒料；
(3)、將步驟(2)得到預燒料，在空氣氣氛下，升溫至1150?1350°C燒結，保溫4?16小時后，自然冷卻，研磨均勻，即可。
[0008]步驟(I)中所述的含有Ba2+的化合物為碳酸鋇、硝酸鋇、硫酸鋇、氯化鋇中的一種或多幾種；所述的含有Y3+的化合物為氧化釔、碳酸釔、硝酸釔中的一種或多幾種；所述含有P5+的化合物為磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、磷酸銨中的一種或多種；所述含有Mn2+的化合物為碳酸亞錳、硫酸亞錳、硝酸亞錳中的一種或多種；所述含有Eu3+的化合物為氧化銪、硝酸銪中的一種或多種。
[0009]有益效果:本發明制備的磷酸鹽基紅色熒光粉可以被近紫外光和藍光有效激發，發射主峰波長為611nm的紅光，發光強度大，色度純正，具有良好的熱穩定性，與其它硫化物、鹵化物相比，無廢水廢氣排放，對環境友好，是一種可以用于白光LED燈或者節能燈的紅色熒光粉。
[0010]本發明將Eu3+和Mn 2+共摻雜到磷酸釔鋇的晶格中，最終得到了磷酸鹽基紅色熒光粉，所制備的磷酸鹽基紅色熒光粉中，磷酸釔鋇作為發光基質，使本發明的紅色熒光粉具有較好的顯色性和較高的發光強度。
[0011]本發明制備磷酸鹽基紅色熒光粉的原料來源豐富，價格低廉，而且制備工藝簡單，易于操作，對于設備的要求低。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明實施例1所制得的Ba3Ya88Euatl4 Mnatl8 (PO4)3 (a)和本發明實施例5中Ba3Ya9Eua02 Mn0.08 (PO4)3 (b)的材料樣品的X射線粉末衍射圖譜。
[0013]圖2為本發明實施例1中所制得的Ba3Ya88Euatl4 Mnatl8 (PO4)3材料樣品的吸收光譜圖。
[0014]圖3為本發明實施例1所制得的Ba3Ya88Euatl4 Mnatl8 (PO4)3材料樣品在394納米波長激發下的發光光譜圖。
【具體實施方式】
[0015]實施例1
取3mol的碳酸鋇、0.44mol的氧化紀、0.08mol的碳酸亞猛、0.02mol的氧化銪、3mol的磷酸二氫銨進行混合，研磨均勻，得混合料；該混合料在空氣氣氛下升溫至300°C預燒2小時后，自然冷卻、研磨后得預燒料；預燒料在空氣氣氛下升溫至1150°C煅燒8小時后，自然冷卻、研磨均勻，即得到化學組成為Ba3Ya88Euatl4 Mn0.08 (PO4)3的磷酸鹽基紅色熒光粉。
[0016]本實施例所制備的Ba3Ya88Euatl4 Mnatl8 (PO4)3的材料樣品的X射線粉末衍射圖譜見附圖1中的a曲線，圖1中的b曲線為下述實施例5所制備的材料樣品的X射線粉末衍射圖。本實施例所制備的材料樣品的吸收光譜圖見附圖2，附圖3為其在394納米波長激發下的發光光譜圖。從附圖2和附圖3可以看出，本實施例所制備的Ba3Ya88Euatl4 Mna08 (PO4)3能夠被近紫外光和藍光有效激發，并發射主峰波長為611nm的紅光，發光強度大。
[0017]實施例2
取3mol的碳酸鋇、0.45mol的氧化紀、0.07mol硫酸亞猛、0.015mol氧化銪、3mol的磷酸銨，進行混合，研磨均勻，得混合料；混合料在空氣氣氛下升溫至500°C預燒0.5小時，自然冷卻、研磨后得預燒料；預燒料在空氣氣氛下升溫至1150°C煅燒8小時，自然冷卻、研磨均勻，即得到化學組成為Ba3Ya9Euatl3 Mn0.07 (PO4) 3的磷酸鹽基紅色熒光粉。該熒光粉在紫外光照射下具有明亮的紅色發光。
[0018]實施例3
取3mol的氯化鋇、0.4mol的氧化紀、0.1mol的硝酸亞猛、0.05mol的氧化銪、3mol的磷酸氫二銨，進行混合，研磨均勻，得混合料；混合料在空氣氣氛下升溫至400°C預燒4小時，自然冷卻、研磨后的預燒料；預燒料在空氣氣氛下升溫至1250°C煅燒4小時，自然冷卻、研磨均勻，即得到化學組成為Ba3Ya8Eua I Mnai (PO4) 3的磷酸鹽基紅色熒光粉。該熒光粉在紫外光照射下具有明亮的紅色發光。
[0019]實施例4
取3mol的硝酸鋇、0.9mol的硝酸紀、0.08mol的碳酸亞猛、0.02mol的硝酸銪、3mol的磷酸氫二銨，進行混合，研磨均勻，得混合料；混合料在空氣氣氛下升溫至300°C預燒2小時，自然冷卻、研磨后的預燒料；預燒料在空氣氣氛下升溫至1150°C煅燒16小時，自然冷卻、研磨得到化學組成為Ba3Ya9Euatl2 Mn0.08 (PO4) 3的磷酸鹽基紅色熒光粉。該熒光粉在紫外光照射下具有明亮的紅色發光。
[0020]實施例5
取3mol的硫酸鋇、0.45mol的碳酸紀、0.08mol的碳酸亞猛、0.0lmol的氧化銪、3mol的磷酸二氫銨，進行混合，研磨均勻，得混合料；混合料在空氣氣氛下升溫至500°C預燒2小時，自然冷卻、研磨后的預燒料；預燒料在空氣氣氛下升溫至1350°C煅燒8小時，自然冷卻、研磨得到化學組成為Ba3Ya9Eua% Mn0.08 (PO4) 3的磷酸鹽基紅色熒光粉。該熒光粉在紫外光照射下具有明亮的紅色發光。
[0021]實施例6
取3mol的碳酸鋇、0.3995mol的氧化紀、0.2mol的碳酸亞猛、0.0005mol的氧化銪、3mol的磷酸二氫銨，進行混合，研磨均勻，得混合料；混合料在空氣氣氛下升溫至500°C預燒2小時，自然冷卻、研磨后的預燒料；預燒料在空氣氣氛下升溫至1350°C煅燒8小時，自然冷卻、研磨得到化學組成為Ba3Ya 799Eu0.001 Mn0.2 (PO4) 3的磷酸鹽基紅色熒光粉。該熒光粉在紫外光照射下具有明亮的紅色發光。
[0022]實施例7
取3mol的硝酸鋇、0.3995mol的碳酸紀、0.0Olmol的碳酸亞猛、0.1mol的氧化銪、3mol的磷酸二氫銨，進行混合，研磨均勻，得混合料；混合料在空氣氣氛下升溫至500°C預燒2小時，自然冷卻、研磨后的預燒料；預燒料在空氣氣氛下升溫至1350°C煅燒8小時，自然冷卻、研磨得到化學組成為Ba3Ya 799Eua2Mnatltll (PO4) 3的磷酸鹽基紅色熒光粉。該熒光粉在紫外光照射下具有明亮的紅色發光。
【主權項】
1.銪離子和錳離子共摻雜的磷酸釔鋇紅色熒光粉，其特征在于:其化學式為Ba3Y (lTy)Eux Mn y (PO4)3，其中 X 取值為 0.001 ?0.2，y 取值為 0.001 ?0.2。
2.如權利要求1所述的銪離子和錳離子共摻雜的磷酸釔鋇紅色熒光粉的制備方法，其特征在于:包括如下步驟: (1)、按Ba3Y(1_x_y)EuxMny (PO4) 3中各元素的化學計量比，分別稱取含有Ba2+的化合物、含有Y3+的化合物、含有Mn 2+的化合物、含有Eu 3+的化合物和含有P 5+的化合物，研磨混合均勻，得到混合料； (2)、將步驟(I)的混合料，在空氣氣氛下，升溫至300?500°C預燒，保溫0.5?4小時后，自然冷卻，研磨均勻，得到預燒料； (3)、將步驟(2)得到預燒料，在空氣氣氛下，升溫至1150?1350°C燒結，保溫4?16小時后，自然冷卻，研磨均勻，即可。
3.如權利要求2所述的銪離子和錳離子共摻雜的磷酸釔鋇紅色熒光粉的制備方法，其特征在于:步驟(I)中所述含有Ba2+的化合物為碳酸鋇、硝酸鋇、硫酸鋇、氯化鋇中的一種或多幾種；所述的含有Y3+的化合物為氧化釔、碳酸釔、硝酸釔中的一種或多幾種；所述含有P5+的化合物為磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、磷酸銨中的一種或多種；所述含有Mn2+的化合物為碳酸亞錳、硫酸亞錳、硝酸亞錳中的一種或多種；所述含有Eu3+的化合物為氧化銪、硝酸銪中的一種或多種。
【專利摘要】本發明公開一種銪離子和錳離子共摻雜的磷酸釔鋇紅色熒光粉及其制備方法，該熒光粉的化學式為Ba3Y（1-x-y）Eux Mn y (PO4)3，其中x取值為0.001～0.2，y取值為0.001～0.2。所述紅色熒光粉采用高溫固相法制備，首先按熒光粉化學式中各元素的化學計量比，分別稱取含有Ba2+的化合物、含有Y3+的化合物、含有Mn2+的化合物、含有Eu3+的化合物和含有P5+的化合物，研磨混合均勻，所得混合料先在300～500℃預燒0.5～4小時，冷卻后再在1150～1350℃燒結4～16小時，冷卻，即可。本發明制備的磷酸鹽基紅色熒光粉可以被近紫外光和藍光有效激發，發射主峰波長為611nm的紅光，發光強度大，色度純正，制備方法無廢水廢氣排放，對環境友好。
【IPC分類】C09K11-81
【公開號】CN104629762
【申請號】CN201510060338
【發明人】石冬梅, 趙營剛, 白曉華, 劉縉, 袁霄梅, 陳建, 劉明
【申請人】洛陽理工學院
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年2月5日