一種錳離子激活的磷酸釔鈣熒光粉及其制備方法
【專利摘要】本發明公開了一種錳離子激活的磷酸釔鈣熒光粉及其制備方法，該熒光粉的化學組成為Ca3?xYGd(PO4)4:xMn2+；x取值0.05～0.20，通過如下步驟制成：步驟S1，按Ca3?xYGd(PO4)4:xMn2+化學計量比稱取原料碳酸鈣、氧化釔、氧化釓、磷酸二氫銨和硝酸錳的混合物，其中，x取值0.05～0.20；步驟S2，加入助熔劑進行研磨，研磨混勻得到混合物；步驟S3，將步驟S2得到的混合物裝入坩堝，在高溫爐內于還原氣氛和1400～1600℃條件下燒結4～6小時，冷卻即得；其中，助熔劑的添加量為原料重量的0.7～0.9％，所述助熔劑為硫化銨和三氧化二硼的混合物，硫化銨和三氧化二硼的重量比為6～8:1。本發明磷酸釔鈣熒光粉發光強度高，穩定性高，這些優點與助熔劑中硫化銨和三氧化二硼的重量比有關，硫化銨和三氧化二硼的重量比為6～8:1時，發光強度最高。
【專利說明】
一種錳離子激活的磷酸釔鈣熒光粉及其制備方法
技術領域
[0001] 本發明屬于發光材料領域，具體涉及一種錳離子激活的磷酸釔鈣熒光粉及其制備 方法。
【背景技術】
[0002] 白光發光二極管(LED)被稱為第四代照明光源，作為新一代的固體光源，除了克服 傳統的白熾燈和熒光燈存在的能耗高、易碎、污染等缺點外，還具有體積小、環保、反應速度 快、壽命長、可平面封裝、發光強度高、高效、節能、耐振動、低電壓驅動、以及不會造成環境 污染等有優點。特別是近年來，隨著藍色、紫色以及紫外LED的迅速發展，使得白光LED在照 明領域有非常大的應用前景，被公認為目前替代熒光燈和白熾燈的綠色照明光源。
[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、紫光或紫外光的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:Dy3 +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。熒光粉這些不足已經成為了提高白光LED發展的瓶 頸，熒光粉的性能決定了白光LED的發光效率、色溫、顯色指數等技術指標。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于提供一種錳離子激活的磷酸釔鈣熒光粉及其制備方法。
[0005] 本發明的上述目的是通過下面的技術方案得以實現的：
[0006] 一種磷酸釔鈣熒光粉，其化學組成為Ca3-36(1(?〇4)4:1111 2+;其中，1取值0.05~ 0.20，通過如下步驟制備而成：
[0007] 步驟S1，按化學組成Ca3-xYGd(P〇4) 4:XMn2+的化學計量比稱取原料，所述原料為碳 酸鈣、氧化釔、氧化釓、磷酸二氫銨和硝酸錳的混合物，其中，X取值〇. 05~0.20;
[0008] 步驟S2，加入助熔劑進行研磨，研磨混勻得到混合物；
[0009] 步驟S3,將步驟S2得到的混合物裝入坩堝，在高溫爐內于還原氣氛和1400~1600 °C條件下燒結4~6小時，冷卻即得所述磷酸釔鈣熒光粉；
[0010] 其中，助熔劑的添加量為原料重量的0.7~0.9%，所述助熔劑為硫化銨和三氧化 二硼的混合物，硫化銨和三氧化二硼的重量比為6~8:1。
[0011]進一步地，所述的磷酸釔鈣熒光粉，其化學組成為Ca3-xYGd(P〇4)4:xMn 2+;其中，X取 值0.10,通過如下步驟制備而成：
[0012] 步驟S1，按化學組成Ca3-xYGd(P04)4:xMn 2+的化學計量比稱取原料，所述原料為碳 酸鈣、氧化釔、氧化釓、磷酸二氫銨和硝酸錳的混合物，其中，X取值〇. 10;
[0013] 步驟S2，加入助熔劑進行研磨，研磨混勻得到混合物；
[0014]步驟S3,將步驟S2得到的混合物裝入坩堝，在高溫爐內于還原氣氛和1500°C條件 下燒結5小時，冷卻即得所述磷酸釔鈣熒光粉；
[0015]其中，助熔劑的添加量為原料重量的0.8%，所述助熔劑為硫化銨和三氧化二硼的 混合物，硫化銨和三氧化二硼的重量比為7:1。
[0016]進一步地，所述的磷酸釔鈣熒光粉，其化學組成為Ca3-xYGd(P〇4)4:xMn 2+;其中，X取 值0.05，通過如下步驟制備而成：
[0017] 步驟S1，按化學組成Ca3-xYGd(P04)4: xMn2+的化學計量比稱取原料，所述原料為碳 酸鈣、氧化釔、氧化釓、磷酸二氫銨和硝酸錳的混合物，其中，X取值〇. 05;
[0018] 步驟S2，加入助熔劑進行研磨，研磨混勻得到混合物；
[0019] 步驟S3,將步驟S2得到的混合物裝入坩堝，在高溫爐內于還原氣氛和1400°C條件 下燒結6小時，冷卻即得所述磷酸釔鈣熒光粉；
[0020] 其中，助熔劑的添加量為原料重量的0.7%，所述助熔劑為硫化銨和三氧化二硼的 混合物，硫化銨和三氧化二硼的重量比為6:1。
[0021] 進一步地，所述的磷酸釔鈣熒光粉，其化學組成為Ca3-xYGd(P〇4)4:xMn2+;其中，X取 值0.20，通過如下步驟制備而成：
[0022] 步驟S1，按化學組成Ca3-xYGd(P04)4:xMn 2+的化學計量比稱取原料，所述原料為碳 酸鈣、氧化釔、氧化釓、磷酸二氫銨和硝酸錳的混合物，其中，X取值〇. 20;
[0023] 步驟S2，加入助熔劑進行研磨，研磨混勻得到混合物；
[0024] 步驟S3,將步驟S2得到的混合物裝入坩堝，在高溫爐內于還原氣氛和1600°C條件 下燒結4小時，冷卻即得所述磷酸釔鈣熒光粉；
[0025] 其中，助熔劑的添加量為原料重量的0.9%，所述助熔劑為硫化銨和三氧化二硼的 混合物，硫化銨和三氧化二硼的重量比為8:1。
[0026] 進一步地，所述還原氣氛為一氧化碳還原氣氛。
[0027]本發明的優點：
[0028] 本發明提供的磷酸釔鈣熒光粉發光強度高，穩定性高，這些優點與助熔劑中硫化 銨和三氧化二硼的重量比有關，硫化銨和三氧化二硼的重量比為6~8:1時，發光強度最高。
【具體實施方式】
[0029] 下面結合實施例進一步說明本發明的實質性內容，但并不以此限定本發明保護范 圍。盡管參照較佳實施例對本發明作了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對 本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的實質和范圍。
[0030] 實施例1:磷酸釔鈣熒光粉的制備
[0031] 化學組成為Ca3-xYGd (P〇4) 4: xMn2+;其中，X取值0.10，通過如下步驟制備而成：
[0032] 步驟S1，按化學組成Ca3-xYGd(P04)4:xMn 2+的化學計量比稱取原料，所述原料為碳 酸鈣、氧化釔、氧化釓、磷酸二氫銨和硝酸錳的混合物，其中，X取值〇. 10;
[0033] 步驟S2，加入助熔劑進行研磨，研磨混勻得到混合物；
[0034] 步驟S3,將步驟S2得到的混合物裝入坩堝，在高溫爐內于還原氣氛和1500°C條件 下燒結5小時，冷卻即得所述磷酸釔鈣熒光粉；
[0035] 其中，助熔劑的添加量為原料重量的0.8%，所述助熔劑為硫化銨和三氧化二硼的 混合物，硫化銨和三氧化二硼的重量比為7:1。
[0036]實施例2:磷酸釔鈣熒光粉的制備
[0037] 化學組成為Ca3-xYGd(P〇4)4:xMn 2+;其中，X取值0.05,通過如下步驟制備而成：
[0038] 步驟S1，按化學組成Ca3-xYGd(P〇4)4:xMn 2+的化學計量比稱取原料，所述原料為碳 酸鈣、氧化釔、氧化釓、磷酸二氫銨和硝酸錳的混合物，其中，X取值〇. 05;
[0039] 步驟S2，加入助熔劑進行研磨，研磨混勻得到混合物；
[0040] 步驟S3,將步驟S2得到的混合物裝入坩堝，在高溫爐內于還原氣氛和1400°C條件 下燒結6小時，冷卻即得所述磷酸釔鈣熒光粉；
[0041] 其中，助熔劑的添加量為原料重量的0.7%，所述助熔劑為硫化銨和三氧化二硼的 混合物，硫化銨和三氧化二硼的重量比為6:1。
[0042]實施例3:磷酸釔鈣熒光粉的制備
[0043] 化學組成為Ca3-xYGd (P〇4) 4: xMn2+;其中，X取值0.20，通過如下步驟制備而成：
[0044] 步驟S1，按化學組成Ca3-xYGd(P04) 4:xMn2+的化學計量比稱取原料，所述原料為碳 酸鈣、氧化釔、氧化釓、磷酸二氫銨和硝酸錳的混合物，其中，X取值〇. 20;
[0045] 步驟S2，加入助熔劑進行研磨，研磨混勻得到混合物；
[0046] 步驟S3,將步驟S2得到的混合物裝入坩堝，在高溫爐內于還原氣氛和1600°C條件 下燒結4小時，冷卻即得所述磷酸釔鈣熒光粉；
[0047] 其中，助熔劑的添加量為原料重量的0.9%，所述助熔劑為硫化銨和三氧化二硼的 混合物，硫化銨和三氧化二硼的重量比為8:1。
[0048]實施例4:磷酸釔鈣熒光粉的制備
[0049] 化學組成為Ca3-xYGd (P〇4) 4: xMn2+;其中，X取值0.10，通過如下步驟制備而成：
[0050] 步驟S1，按化學組成Ca3-xYGd(P04) 4:xMn2+的化學計量比稱取原料，所述原料為碳 酸鈣、氧化釔、氧化釓、磷酸二氫銨和硝酸錳的混合物，其中，X取值〇. 10;
[0051 ] 步驟S2，加入助熔劑進行研磨，研磨混勻得到混合物；
[0052]步驟S3,將步驟S2得到的混合物裝入坩堝，在高溫爐內于還原氣氛和1500Γ條件 下燒結5小時，冷卻即得所述磷酸釔鈣熒光粉；
[0053]其中，助熔劑的添加量為原料重量的0.8%，所述助熔劑為硫化銨和三氧化二硼的 混合物，硫化銨和三氧化二硼的重量比為6:1。
[0054]實施例5:磷酸釔鈣熒光粉的制備
[0055] 化學組成為Ca3-xYGd (P〇4) 4: xMn2+;其中，X取值0.10，通過如下步驟制備而成：
[0056] 步驟S1，按化學組成Ca3-xYGd(P04) 4:xMn2+的化學計量比稱取原料，所述原料為碳 酸鈣、氧化釔、氧化釓、磷酸二氫銨和硝酸錳的混合物，其中，X取值〇. 10;
[0057] 步驟S2，加入助熔劑進行研磨，研磨混勻得到混合物；
[0058]步驟S3,將步驟S2得到的混合物裝入坩堝，在高溫爐內于還原氣氛和1500Γ條件 下燒結5小時，冷卻即得所述磷酸釔鈣熒光粉；
[0059] 其中，助熔劑的添加量為原料重量的0.8%，所述助熔劑為硫化銨和三氧化二硼的 混合物，硫化銨和三氧化二硼的重量比為8:1。
[0060] 實施例6:對比實施例，硫化銨和三氧化二硼的重量比為5:1
[0061 ] 化學組成為Ca3-xYGd(P〇4)4:xMn 2+;其中，X取值0.10,通過如下步驟制備而成：
[0062] 步驟S1，按化學組成Ca3-xYGd(P04) 4:xMn2+的化學計量比稱取原料，所述原料為碳 酸鈣、氧化釔、氧化釓、磷酸二氫銨和硝酸錳的混合物，其中，X取值〇. 10;
[0063] 步驟S2，加入助熔劑進行研磨，研磨混勻得到混合物；
[0064] 步驟S3,將步驟S2得到的混合物裝入坩堝，在高溫爐內于還原氣氛和1500°C條件 下燒結5小時，冷卻即得所述磷酸釔鈣熒光粉；
[0065] 其中，助熔劑的添加量為原料重量的0.8%，所述助熔劑為硫化銨和三氧化二硼的 混合物，硫化銨和三氧化二硼的重量比為5:1。
[0066]實施例7:對比實施例，硫化銨和三氧化二硼的重量比為9:1
[0067] 化學組成為Ca3-xYGd (P〇4) 4: xMn2+;其中，X取值0.10，通過如下步驟制備而成：
[0068] 步驟S1，按化學組成Ca3-xYGd(P04)4:xMn 2+的化學計量比稱取原料，所述原料為碳 酸鈣、氧化釔、氧化釓、磷酸二氫銨和硝酸錳的混合物，其中，X取值〇. 10;
[0069] 步驟S2，加入助熔劑進行研磨，研磨混勻得到混合物；
[0070] 步驟S3,將步驟S2得到的混合物裝入坩堝，在高溫爐內于還原氣氛和1500°C條件 下燒結5小時，冷卻即得所述磷酸釔鈣熒光粉；
[0071] 其中，助熔劑的添加量為原料重量的0.8%，所述助熔劑為硫化銨和三氧化二硼的 混合物，硫化銨和三氧化二硼的重量比為9:1。
[0072]實施例8:效果實施例
[0073]分別測試實施例1~7制備的熒光粉的發光性能，不同實施例熒光粉的激發和發射 光譜的位置基本一致，但發光強度、發光穩定性和分散性有較大不同，結果如表1。其中，發 光強度以實施例1為基準，設為100,其余實施例為相對于實施例1的相對發光強度。
[0074]表1不同實施例熒光粉的發光性能和分散性
[0076]實施例2、3的測試結果與實施例4、5基本一致。
[0077]結果表明，本發明提供的磷酸釔鈣熒光粉發光強度高，穩定性高，這些優點與助熔 劑中硫化銨和三氧化二硼重量比有關，硫化銨和三氧化二硼的重量比為6~8:1時，發光強 度最高。
[0078]上述實施例的作用在于說明本發明的實質性內容，但并不以此限定本發明的保護 范圍。本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換， 而不脫離本發明技術方案的實質和保護范圍。
【主權項】
1. 一種磷酸釔鈣熒光粉，其化學組成為Ca3-xYGd(P〇4)4: xMn2+;其中，X取值0.05~0.20， 其特征在于，通過如下步驟制備而成： 步驟S1，按化學組成Ca3-xYGd(P04)4:XMn 2+的化學計量比稱取原料，所述原料為碳酸鈣、 氧化釔、氧化釓、磷酸二氫銨和硝酸錳的混合物，其中，X取值0.05~0.20; 步驟S2，加入助熔劑進行研磨，研磨混勻得到混合物； 步驟S3,將步驟S2得到的混合物裝入坩堝，在高溫爐內于還原氣氛和1400~1600°C條 件下燒結4~6小時，冷卻即得所述磷酸釔鈣熒光粉； 其中，助熔劑的添加量為原料重量的0.7~0.9%，所述助熔劑為硫化銨和三氧化二硼 的混合物，硫化銨和三氧化二硼的重量比為6~8:1。2. 根據權利要求1所述的磷酸釔鈣熒光粉，其化學組成為Ca3-xYGd(P04) 4:xMn2+;其中，X 取值〇. 10，其特征在于，通過如下步驟制備而成： 步驟S1，按化學組成Ca3-xYGd(P04)4:XMn 2+的化學計量比稱取原料，所述原料為碳酸鈣、 氧化釔、氧化釓、磷酸二氫銨和硝酸錳的混合物，其中，X取值0.10; 步驟S2，加入助熔劑進行研磨，研磨混勻得到混合物； 步驟S3,將步驟S2得到的混合物裝入坩堝，在高溫爐內于還原氣氛和1500°C條件下燒 結5小時，冷卻即得所述磷酸釔鈣熒光粉； 其中，助熔劑的添加量為原料重量的0.8%，所述助熔劑為硫化銨和三氧化二硼的混合 物，硫化銨和三氧化二硼的重量比為7:1。3. 根據權利要求1所述的磷酸釔鈣熒光粉，其化學組成為Ca3-xYGd(P04) 4:xMn2+;其中，X 取值0.05，其特征在于，通過如下步驟制備而成： 步驟S1，按化學組成Ca3-xYGd(P04)4:XMn 2+的化學計量比稱取原料，所述原料為碳酸鈣、 氧化釔、氧化釓、磷酸二氫銨和硝酸錳的混合物，其中，X取值0.05; 步驟S2，加入助熔劑進行研磨，研磨混勻得到混合物； 步驟S3,將步驟S2得到的混合物裝入坩堝，在高溫爐內于還原氣氛和1400°C條件下燒 結6小時，冷卻即得所述磷酸釔鈣熒光粉； 其中，助熔劑的添加量為原料重量的0.7%，所述助熔劑為硫化銨和三氧化二硼的混合 物，硫化銨和三氧化二硼的重量比為6:1。4. 根據權利要求1所述的磷酸釔鈣熒光粉，其化學組成為Ca3-xYGd(P04) 4:xMn2+;其中，X 取值0.20，其特征在于，通過如下步驟制備而成： 步驟S1，按化學組成Ca3-xYGd(P04)4:XMn 2+的化學計量比稱取原料，所述原料為碳酸鈣、 氧化釔、氧化釓、磷酸二氫銨和硝酸錳的混合物，其中，X取值0.20; 步驟S2，加入助熔劑進行研磨，研磨混勻得到混合物； 步驟S3,將步驟S2得到的混合物裝入坩堝，在高溫爐內于還原氣氛和1600°C條件下燒 結4小時，冷卻即得所述磷酸釔鈣熒光粉； 其中，助熔劑的添加量為原料重量的0.9%，所述助熔劑為硫化銨和三氧化二硼的混合 物，硫化銨和三氧化二硼的重量比為8:1。5. 根據權利要求1~4任一所述的磷酸釔鈣熒光粉，其特征在于:所述還原氣氛為一氧 化碳還原氣氛。
【文檔編號】C09K11/81GK106047347SQ201610499126
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月29日
【發明人】徐達, 王晶, 胡程, 尹向南
【申請人】東臺市天源熒光材料有限公司