一種紅色熒光材料及其制備方法
【專利摘要】本發明涉及一種紅色熒光材料及其制備方法，材料化學式為MgNb2O6:xEu，其中x為Eu3+摻雜的摩爾百分數，0.0001≤x≤0.5。本發明采用化學合成法，以MgNb2O6作為基質制備得到。本發明的熒光粉發光強度高、穩定性好，可以吸被250～480納米附近的紫外光，轉換發射出615納米附近的紅光，能夠應用于LED的制備；制備過程簡單靈活，可重復性好，且整個過程中不需還原性氣氛保護，因此降低了能耗，且對于設備的要求不高，原料廉價易得，也大大降低了生產的成本，相對于硫化物、鹵化物基等熒光粉，更加環保。
【專利說明】
一種紅色熒光材料及其制備方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種熒光材料及其制備方法，屬于無機發光材料領域。
【背景技術】
[0002]隨著全球環境問題加重，能源短缺，節能環保成為當前人們面臨的重要課題。在普通照明發光領域，白光LED產品成為人們關注的重點。它是一種新型綠色環保照明產品，具有較高的電光效率、較小的體積、低功率、高壽命等優點，被認為是新一代照明光源，有著很好的發展趨勢。
[0003]白光LED產生白光主要有兩條途徑:第一種是將紅、綠、藍三種LED組合產生白光；第二種是用LED去激發光轉換熒光粉混合形成白光，這種途徑有兩種實現方案，其中比較成熟的方法是藍光LED芯片與YAG = Ce黃色熒光粉搭配來實現白光發射(美國專利5998925)，但由于缺乏紅色光，復合得到的白光為冷白光，因此，該方案仍需添加適當的紅色熒光粉來提高其顯色指數，另一種方案則是用近紫光LED芯片(390-410nm)與紅/綠/藍三基色熒光粉組合，因此紅色熒光粉起著舉足輕重的作用。而現有的紅色熒光粉的有效激發范圍多數在短波UV區域，在近紫外和藍光下的激發效率低。因此，研制高效穩定的近紫外光、藍光LED用紅色熒光粉顯得尤為重要。目前，市場上尚缺乏性能優異的可被近紫外光或藍光LED芯片激發的紅色熒光粉。
[0004]目前，能夠在發光強度和穩定性方面都達到應用要求的紅色熒光粉還很少見。例如:有人試圖將Y2O2S: Eu3+應用于WLED領域，然而，目前商用的紅色熒光粉Y2O2S: Eu3+存在諸多缺點:在近紫外光激發下發光效率低，化學性能不穩定，容易分解，壽命短，硫元素的析出會對芯片造成腐蝕性影響，從而導致整個器件的失效。另外，在文獻和專利報道中涉及的幾類主要的可望用于LED的紅色熒光粉還有:Ca3(VO4)2:Eu3+、YV04:Eu3+、Y203:Eu3+，Bi3+、Ca0:Eu3+、CaMo04:Eu3+、(Gd，Y，Eu)2(Mo04)3:Sm3+、Ca5(Si04)2Cl2:Eu2+、Sr2Si5N8:Eu2+等。其中稀土激活的氮氧化物的穩定性高發光效率好而受到重視，如:3^15他5112+、3巧1202仏5112+，但這類材料的基質合成需要在高溫(1600-1700°C)高氮氣或氨氣壓力(1atm)下完成，對生產設備的要求非常苛刻。
【發明內容】
[0005]針對上述現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種發光效果好、穩定性好，可以應用于LED照明器件制備的紅色熒光材料;本發明的另一目的在于提供一種制備簡單、耗能少、生產成本低的紅色熒光材料的制備方法。
[0006]為實現上述目的，本發明采用的技術方案是:一種紅色熒光材料，所述材料的化學式為MgNb2O6:xEu，其中X為Eu3+摻雜的摩爾百分數，0.0001彡X彡0.5。
[0007]本發明還同時提供一種上述熒光材料的制備方法，包括如下步驟:
[0008](I)按化學式MgNb2O6: xEu中化學計量比，其中0.0001彡x彡0.5，分別稱取含有鎂離子Mg2+的化合物、含有鈮離子Nb5+的化合物、含有銪離子Eu3+的化合物，將它們分別溶解于稀硝酸溶液中，得到各自的透明溶液;按各反應物質量的0.5?2.0wt %分別添加絡合劑檸檬酸或草酸，在50?80°C的溫度條件下攪拌均勻；
[0009](2)將步驟(I)得到的各種溶液緩慢混合，在50?80°C的溫度條件下攪拌I?2小時后，靜置，烘干，得到蓬松的前驅體；
[0010](3)將前驅體置于馬弗爐中煅燒，煅燒溫度為500?1000 °C，煅燒時間為2?1小時，自然冷卻到室溫，研磨均勻后得到一種粉末狀熒光粉。
[0011]作為上述方法的優選方案，所述步驟(3)中的煅燒溫度為600?800°C，煅燒時間為4?8小時。
[0012]優選的，上述含有鎂離子Mg2+的化合物為氧化鎂、氯化鎂、硝酸鎂、堿式碳酸鎂中的一種;所述的含有鈮離子Nb5+的化合物為五氧化二鈮Nb205、氫氧化鈮他(0捫5和氯化鈮NbCl5中的一種;所述的含有銪離子Eu3+的化合物為氧化銪Eu203、硝酸銪Eu(NO3)3.6H20和碳酸銪EU2(C03)3 中的一種。
[0013]本發明技術方案優點在于:本發明的紅色熒光材料發光強度高、穩定性好，可以吸被250?480納米附近的紫外光，轉換發射出615納米附近的紅光，能夠應用于LED的制備;制備過程簡單靈活，可重復性好，且整個過程中不需還原性氣氛保護，因此降低了能耗，且對于設備的要求不高，原料廉價易得，也大大降低了生產的成本，相對于硫化物、鹵化物基等熒光粉，更加環保。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發明實施例1制備樣品在615納米波長監控下的激發光譜圖；
[0015]圖2是本發明實施例1制備樣品在390納米波長激發下的發光光譜圖；
[0016]圖3是本發明實施例1制備樣品的發光衰減曲線。
[0017]圖4是本發明實施例1制備樣品的掃描電鏡顯微照片；
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步描述。
[0019]實施例1
[0020]根據化學式MgNb206:0.2Eu稱取硝酸鎂Mg(NO3)2.6Η20:4.610克，碳酸銪Eu2(CO3)3:
0.561克，氫氧化鈮Nb(0Η)5:3.412克，以及分別稱取以上各藥品質量的1.8wt %的檸檬酸。將稱取的原料分別加入稀硝酸溶液中直至完全溶解，再加入稱取的檸檬酸在50°C條件下磁力攪拌一段時間得到澄清溶液。最終將上述溶液混合攪拌I小時，得到的混合溶液放置烘箱中烘干，自然冷卻，得到前驅體。將前驅體置于馬弗爐中煅燒，煅燒溫度為500 °C，煅燒時間為2小時，冷卻至室溫，取出并充分研磨即得到樣品。
[0021]圖1是按本實施例技術方案制備的樣品在615納米波長監控下的激發光譜，由圖可知，該材料可以被波長在250?480納米范圍內的光激發；
[0022]圖2是按本實施例技術方案制備的樣品在390納米波長激發下的發射光譜圖，測試結果顯示，樣品發射出中心波長在615納米的光，所制得材料能夠有效的將紫外光轉換為發射紅光。
[0023]圖3是本發明實施例1制備樣品在激發波長為390納米，監測波長為615納米的發光衰減曲線，計算可得衰減時間為1.451毫秒。
[0024]圖4是按本實施例技術方案所制備樣品的掃描電子顯微鏡圖譜，從圖中可以看出，所得樣品顆粒分散均勻，其平均粒徑為1.45微米。
[0025]實施例2
[0026]根據化學式MgNb2O6:0.3Eu稱取硝酸鋯氯化鎂MgCl2.6H20:4.080克，硝酸銪Eu(NO3)3.6H20:1.606克，氯化鈮NbCl5:1.365克，以及分別稱取以上各藥品質量的2.0wt%的檸檬酸。將稱取的原料分別溶解于適量的稀硝酸中，并加入稱量的檸檬酸在80°C條件下磁力攪拌一段時間得到澄清溶液。最終將上述溶液混合攪拌2小時，得到的混合溶液放置烘箱中，烘干后，自然冷卻，得到前驅體。將前驅體置于馬弗爐中煅燒，煅燒溫度為100tC，煅燒時間為10小時，冷卻至室溫，取出并充分研磨即得到樣品。
[0027]本實施例技術方案制備樣品的激發光譜圖、熒光光譜圖、發光衰減曲線與實施例1中制備的樣品一致。
[0028]實施例3
[0029]根據化學式MgNb2O6:0.4Eu 稱取硝酸鎂 Mg(NO3)2.6H20::1.640 克，氧化銪 Eu2O3:
0.845克，五氧化二鈮Nb2O5:1.521克，以及分別稱取以上各藥品質量的0.5wt %的草酸。將稱取的原料分別溶解于適量的稀硝酸中，并加入稱取的檸檬酸在80°C條件下磁力攪拌一段時間得到澄清溶液。最終將上述溶液混合攪拌I.5小時，得到的混合溶液放置烘箱中，烘干后，自然冷卻，得到前驅體。將前驅體置于馬弗爐中煅燒，煅燒溫度為800°C，煅燒時間為8小時，冷卻至室溫，取出并充分研磨即得到樣品。
[0030]本實施例技術方案制備樣品的激發光譜圖、熒光光譜圖、發光衰減曲線與實施例1中制備的樣品一致。
[0031 ] 實施例4
[0032]根據化學式MgNb2O6:0.5Eu中各元素的化學計量比，分別稱取氯化鋯氯化鎂MgCl2.6H20:1.450 克，碳酸銪 Eu2(CO3)3:1.452 克，氫氧化鈮 Nb(OH)5:1.720 克，以及分別稱取以上各藥品質量的1.8^%的檸檬酸。將稱取的原料分別溶解于適量的稀硝酸中直至完全溶解，加入稱取的檸檬酸在50°C條件下磁力攪拌一段時間得到澄清溶液，最終將上述溶液混合攪拌2小時，得到的混合溶液放置烘箱中，烘干后，自然冷卻，取出前驅體。將前驅體置于馬弗爐中煅燒，煅燒溫度600°C，煅燒時間4小時，冷卻至室溫，取出并充分研磨即得到樣品。
[0033]本實施例技術方案制備樣品的激發光譜圖、熒光光譜圖、發光衰減曲線與實施例1中制備的樣品一致。
【主權項】
1.一種紅色焚光材料，其特征在于:所述材料的化學式為MgNb206: xEu，其中X為Eu3+摻雜的摩爾百分數，0.0OOl彡X彡0.5。2.—種如權利要求1所述的紅色熒光材料的制備方法，其特征在于，采用化學合成法，包括如下步驟: (1)按化學式MgNb2O6= XEu中化學計量比，其中0.0001彡X彡0.5，分別稱取含有鎂離子Mg2+的化合物、含有鈮離子Nb5+的化合物、含有銪離子Eu3+的化合物，將它們分別溶解于稀硝酸溶液中，得到各自的透明溶液;按各反應物質量的0.5?2.0wt %分別添加絡合劑檸檬酸或草酸，在50?80°C的溫度條件下攪拌均勻； (2)將步驟(I)得到的各種溶液緩慢混合，在50?80°C的溫度條件下攪拌I?2小時后，靜置，烘干，得到蓬松的前驅體； (3)將前驅體置于馬弗爐中煅燒，煅燒溫度為500?1000°C，煅燒時間為2?10小時，自然冷卻到室溫，研磨均勻后得到一種粉末狀熒光粉。3.根據權利要求2所述的紅色熒光材料的制備方法，其特征在于:所述步驟(3)中煅燒溫度為600?800°C，煅燒時間為4?8小時。4.根據權利要求2所述的紅色熒光材料的制備方法，其特征在于:所述的含有鎂離子Mg2+的化合物為氧化鎂、氯化鎂、硝酸鎂、堿式碳酸鎂中的一種;所述的含有鈮離子Nb5+的化合物為五氧化二銀Nb205、氫氧化銀Nb(OH)5和氯化銀NbCl5中的一種;所述的含有銪離子Eu3+的化合物為氧化銪Eu2O3、硝酸銪Eu(NO3)3.6H20和碳酸銪Eu2(CO3)3中的一種。
【文檔編號】C09K11/67GK106047345SQ201610364198
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月26日
【發明人】渠文姍
【申請人】江蘇愛福特科技開發有限公司