一種近紫外激發白光led用稀土離子摻雜的新型多硅酸鹽綠色熒光粉及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于發光材料技術領域，涉及一種近紫外激發白光LED用稀土離子摻雜的新型多硅酸鹽綠色熒光粉及其制備方法。
【背景技術】
[0002]白光發光二極管(WLED)由于其具有節能、環保及使用壽命長等優點而被人們認為是第四代理想的固態照明光源并將最終取代目前的白熾燈、熒光燈等照明光源。當前商用的WLED器件主要采用半導體GaN基LED芯片與YAG:Ce3+熒光粉封裝組裝而成，其工作原理為LED芯片通電后發出藍光，從而激發YAG: Ce3+熒光粉得到黃光，并且混合芯片中沒有被完全吸收的藍光從而得到白光發射。這種組裝方式得到的器件流明效率最高，但是由于其缺少紅光成分，從而導致器件顯色指數較低、色溫較高，不利于室內照明。為了克服上述缺點，采用近紫外LED芯片封裝三基色熒光粉合成白光被認為是理想的替代方法并在市場上表現出一定的競爭力。因此開發能夠被近紫外光有效激發，且具有較高的量子效率、優良的熱、化學穩定性、低熒光衰減及高的發光猝滅溫度等優點的三基色熒光粉極為迫切。
【發明內容】
[0003]本發明提供了一種近紫外激發白光LED用稀土離子摻雜的新型多硅酸鹽綠色熒光粉及其制備方法。該種熒光粉適用于白光LED、顯示材料等方面。
[0004]一種近紫外激發白光LED用稀土離子摻雜的新型多硅酸鹽綠色熒光粉，其化學表達式如下=Na4Sr2Y2(Si2O7) (S14)2: Eu2、基質為 Na 4Sr2Y2(Si207) (S14) 2，其發光中心采用Eu2+進行摻雜，Eu 2+離子取代基質中Sr 2+離子格位，其濃度范圍為0.3?10 mol%。選擇SrC03、S12、Na2CO3J2O3和Eu 203作為原料，采用高溫固相法，在CO還原氣氛下制備。Eu 2+離子的濃度是指Eu2+離子的物質的量比上Eu2+離子與Na4Sr2Y2(Si2O7) (S14) 2中Y 3+離子物質的量之和。
[0005]進一步，發光中心Eu2+的濃度為3mol%。
[0006]一種近紫外激發白光LED用稀土離子摻雜的新型多硅酸鹽綠色熒光粉，制備方法包括備料、研磨、燒成三個步驟:
1、備料步驟
按本發明所述一種近紫外激發白光LED用稀土離子摻雜的新型多硅酸鹽綠色熒光粉的化學表達式 Na4Sr2Y2 (Si2O7) (S14) 2:Eu2+的計量比稱取 SrCO 3、Si02、Na2C03、Y203和 Eu 203作為原料，其中Eu2+離子的濃度范圍為0.3?10mol% ;
2、磨料
將按化學計量比稱取的SrC03、S12, Na2CO3, Y2O3和Eu 203放入瑪瑙研缽中，并加入無水乙醇，無水乙醇與原料質量比為2:1，然后研磨2個小時，使所有原材料混合均勻后，最后將所得混合物置于烘箱中于80±5°C下干燥5個小時，將干燥后混合物研磨均勻并裝于氧化鋁坩禍中；
3、燒成步驟
將裝有干燥并研磨后混合物的氧化鋁坩禍放入高溫燒結爐中升溫至800±10°C，恒溫5個小時，待冷卻至室溫后，將其取出并再次研磨30分鐘，最后將反應物放入高溫爐中并在CO還原氣氛下升溫至1200± 10°C，恒溫8個小時，反應完成后，待高溫爐冷卻至室溫后，將產物取出。
[0007]在整個多硅酸鹽綠色熒光粉制備過程中，第一步低溫燒結(800 ±10°C下恒溫5個小時)是關鍵，在這個溫度下，各原料首先反應形成簡單的硅酸鹽中間產物，從而使反應有明確發生方向。如果直接從室溫升至1200±10°C，因為溫度較高，各原料由氧化物直接反應將會形成其它不同形式的硅酸鹽，從而不能夠獲得純相的Na4Sr2Y2(Si2O7) (S14)2 = Eu2+焚光粉。另外，在CO還原氣氛下，當溫度超過1200± 10°C時，反應原料將會熔化，不能夠得到粉體材料，若溫度低于1200±10°C，所得到的多硅酸鹽綠色熒光粉發光亮度較低(如附圖2所示)。因此我們選擇1200± 10°C作為多硅酸鹽綠色熒光粉最后燒結溫度。如附圖6所示，所制備的多硅酸鹽綠色熒光粉的熱穩定性明顯優于商用的Ba2S14 = Eu2+綠色熒光粉。
[0008]本發明還通過三次研磨能夠使各原料充分混合，特別是在高溫燒結爐燒結后所進行的研磨，最大程度的確保了最終產品的品質；反應中的烘箱溫度、燒結爐溫度、還原溫度以及相應的時間參數，對于最終生產出具有較高的量子效率、優良的熱、化學穩定性、低熒光衰減及高的發光猝滅溫度等優點的熒光粉產物起到了關鍵的作用。
[0009]本發明的特點是:
(1)本發明所述的新型多硅酸綠色熒光粉是一種能夠有效被近紫外光激發，而且綠光發光亮度高，色純度好的綠色熒光粉；
(2)采用高溫固相法制備該熒光體，制造工藝簡單，易于操作，適宜批量生產；
(3)此法制備的近紫外激發的新型多硅酸鹽綠色發射熒光粉發光熱穩定性高；
(4)提出滿意的基質原料配比；
(5)提出最佳發光中心的摻雜濃度范圍，實驗結果表明，發光中心Eu2+的摻雜濃度為3mol%可以得到發光強度最大的產品。
【附圖說明】
[0010]圖1 =Na4Sr2Y2(Si2O7) (S14)2:3mol%Eu2+熒光粉的 XRD 譜圖。
[0011]圖2:不同溫度制備的Na4Sr2Y2(Si2O7) (S14)2:3mol%Eu2+熒光粉的發射光譜。
[0012]圖3 =Na4Sr2Y2(Si2O7) (S14)2Ju2+ U = 0.5 ?10 mol%)熒光粉的激發光譜。
[0013]圖4 =Na4Sr2Y2(Si2O7) (S14)2Ju2+ (x = 0.5 ?10 mol%)熒光粉的發射光譜。
[0014]圖5 -Na4Sr2Y2(Si2O7) (S14)2:3mol%Eu2+熒光粉的色坐標。
[0015]圖6 =Na4Sr2Y2(Si2O7) (S14)2:3mol%Eu2+熒光粉與商用 Ba 2Si04:Eu2+焚光粉的發光強度與溫度的依賴關系。
【具體實施方式】
[0016]實施例1
(1)按照化學計量比，稱取 0.4312g Na2C03、0.4517g Υ203、0.4807g S1jP 0.5995gSrCO3，并依此放入中瑪瑙研缽中；
(2)在上述混合物中加入質量為原料質量2倍的無水乙醇，然后研磨2個小時，使反應物混合均勻；
(3)將研磨均勻的混合物置于烘箱中于80±5°C下干燥5個小時，然后將所得到混合物