一种适于近紫外激发的光谱可调控的荧光粉及其制备方法

摘要

本发明公开一种适于近紫外激发的光谱可调控的荧光粉及其制备方法，属于发光技术领域。该荧光粉的化学式为：(Sr9‑xEux)(Y1‑yMg1.5y)(PO4)7，其中x，y为摩尔分数，x的取值范围：0.005≤x≤0.30，y的取值范围：0≤y≤0.80。本发明通过高温固相法合成所述磷酸盐基荧光粉(Sr9‑xEux)(Y1‑yMg1.5y)(PO4)7，该荧光粉在200～480nm激发波长范围内有很强的吸收,发光波长位于425～750nm范围内，荧光光谱可调控。本发明的荧光粉以磷酸盐为基质，原料成本低廉、无污染，制备方法简单，易于操作，适合工业化生产。

权利要求

1.一种适于近紫外光激发的光谱可调控的磷酸盐荧光粉，其特征在于，所述荧光粉的化学式为：(Sr8.95Eu0.05)(Y1-yMg1.5y)(PO4)7，其中y为摩尔分数，y的取值范围：0.2≤y≤0.80。

2.如权利要求1所述的一种适于近紫外光激发的光谱可调控的磷酸盐荧光粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)按化学式(Sr8.95Eu0.05)(Y1-yMg1.5y)(PO4)7的化学计量比，其中y为摩尔分数，y取值范围：0.2≤y≤0.80，分别称取含有Sr2+的化合物、含有Y3+的化合物、含有Mg2+的化合物、含有Eu2+的化合物以及含有P5+的化合物，在玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀，得到混合物；

(2)将步骤(1)得到的混合物置入刚玉坩锅中，在还原气氛下放入高温炉中焙烧，焙烧温度为1200～1400℃，焙烧时间为3～5小时；

(3)将步骤(2)得到的烧结体自然冷却后取出，研磨粉碎后即得。

3.如权利要求2所述的一种适于近紫外光激发的光谱可调控的磷酸盐荧光粉的制备方

2+ 2+

法，其特征在于：所述含有Sr 和Mg 的化合物为含有相应离子的氧化物、碳酸盐、硝酸盐、卤化物中的一种或其任意组合，所述含有Y3+和Eu2+的化合物均为含有相应离子的氧化物、硝酸盐、卤化物中的一种或其任意组合，所述含有P5+的化合物为含有相应离子的氧化物和磷酸盐中的一种或二者组合。

4.如权利要求2所述的一种适于近紫外光激发的光谱可调控的磷酸盐荧光粉的制备方法，其特征在于：所述的高温炉为马弗炉或管式炉。

5.如权利要求2所述的一种适于近紫外光激发的光谱可调控的磷酸盐荧光粉的制备方法，其特征在于：所述的还原气氛为CO气氛或氮氢混合气氛。

说明书

一种适于近紫外激发的光谱可调控的荧光粉及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种适于近紫外激发的光谱可调控的荧光粉及其制备方法，属于发光技术领域。

背景技术

[0002] 白光发光二极管是一种新型全固态照明光源，相对于传统照明光源具有高效、节能、环保、绿色照明、长寿命等优点，被称为21世纪的绿色光源。

[0003] 通常采用蓝光LED芯片和YAG：Ce3+黄色荧光粉组合产生白光的配色方案。这样的组合制作简单，在所有白光LED的组合方式中成本最低而效率最高，制备工艺成熟，产品稳定。但是获得的白光LED光谱缺少红色光谱部分，使得光源具有显色指数偏低、色温偏高，很难满足医学、建筑和家庭照明等特殊使用环境的要求。利用近紫外光LED芯片激发蓝、绿、红三基色荧光粉，产生的多色光复合也可以得到白光。与蓝光LED基Pc-W-LED相比，这种方式获得的白光具有较高的显色指数和较低色温。但是，在近紫外LED芯片激发下荧光粉的能量转换效率较低，限制了其在白光LED中的应用。

[0004] 在积极开发新型荧光粉的同时，如何在现有荧光粉中实现对光谱的调控，提高与白光LED的匹配性和满足不同场合的需求逐渐引起了人们的关注。Eu2+离子的发光属于4f65d1→4f1跃迁发光,5d1能态能量比较低,处于离子的最外层,电子裸露。因此，5d1轨道的能级劈裂程度受晶体场影响很大。而不同基质的晶体场环境可以影响Eu2+离子的发光颜色和强度。我们可以通过其他元素进行取代来改变荧光粉基质的结构，使得晶体场环境发生变化，来改善荧光粉的发光性能。

发明内容

[0005] 针对以上问题，本发明提供一种适于近紫外光激发的光谱可调控的磷酸盐荧光粉。

[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种适于近紫外光激发的光谱可调控的磷酸盐荧光粉，其化学式为：(Sr9-xEux)(Y1-yMg1.5y)(PO4)7，其中x，y为摩尔分数，x的取值范围：0.005≤x≤0.30，y的取值范围：0≤y≤0.80。

[0007] 一种适于近紫外光激发的光谱可调控的磷酸盐荧光粉的制备方法，其包括如下步骤：

[0008] (1)按化学式(Sr9-xEux)(Y1-yMg1.5y)(PO4)7的化学计量比，其中x，y为摩尔分数，x的2+ 3+
取值范围：0.005≤x≤0.30，y取值范围：0≤y≤0.80，分别称取含有Sr 的化合物、含有Y的化合物、含有Mg2+的化合物、含有Eu2+的化合物以及含有P5+的化合物，在玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀，得到混合物。

[0009] (2)将步骤(1)得到的混合物置入刚玉坩锅中，在还原气氛下放入高温炉中焙烧，焙烧温度为1200～1400℃，焙烧时间为3～5小时。

[0010] (3)将步骤(2)得到的烧结体自然冷却后取出，研磨粉碎后即得。

[0011] 所述含有Sr2+和Mg2+的化合物为含有相应离子的氧化物、碳酸盐、硝酸盐、卤化物中的一种或其任意组合，所述含有Y3+和Eu2+的化合物均为含有相应离子的氧化物、硝酸盐、卤化物中的一种或其任意组合，所述含有P5+的化合物为含有相应离子的氧化物和磷酸盐中的一种或二者组合。

[0012] 所述的高温炉为马弗炉或管式炉。

[0013] 所述的还原气氛为CO气氛或氮氢混合气氛。

[0014] 本发明提供的适于近紫外光激发的光谱可调控的磷酸盐荧光粉，通过Mg2+取代Y3+离子格位,改变其晶体场环境,制备出发光光谱从绿色到黄色颜色可调荧光粉,其色度坐标从(0.2527,0.5111)变化到(0.4104,0.5083)。

[0015] 当Mg2+取代Y3+离子时的(Sr8.95Eu0.05)(Y1-xMg1.5x)(PO4)7荧光粉，所得到的荧光粉随着Mg2+离子浓度增加，位于330nm和370nm处的激发峰强度明显增加，使荧光粉能够更好地与近紫外LED芯片匹配。

[0016] 在400nm激发光激发下，所得荧光粉的发射光谱位于430～750nm范围内,随着Mg2+掺杂浓度的增加，来自于Eu2+的发光峰逐渐从515nm调节到569nm，并且红光成分显著增加。

[0017] 该荧光粉在200～480nm激发波长范围内有很强的吸收,发光波长位于425～750nm范围内，荧光光谱可调控。本发明的荧光粉以磷酸盐为基质，原料成本低廉、无污染，制备方法简单，易于操作，适合工业化生产。

附图说明

[0018] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

[0019] 图1为本发明实施例1～5中荧光粉的激发光谱图。

[0020] 图2为本发明实施例1～5中荧光粉的发射光谱图。

具体实施方式

[0021] 现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

[0022] 一种适于近紫外光激发的光谱可调控的磷酸盐荧光粉，其化学式为：(Sr9-xEux)(Y1-yMg1.5y)(PO4)7，其中x，y为摩尔分数，x的取值范围：0.005≤x≤0.30，y的取值范围：0≤y≤0.80。

[0023] 一种适于近紫外光激发的光谱可调控的磷酸盐荧光粉的制备方法，其包括如下步骤：

[0024] (1)按化学式(Sr9-xEux)(Y1-yMg1.5y)(PO4)7的化学计量比，其中x，y为摩尔分数，x的2+ 3+
取值范围：0.005≤x≤0.30，y取值范围：0≤y≤0.80，分别称取含有Sr 的化合物、含有Y的化合物、含有Mg2+的化合物、含有Eu2+的化合物以及含有P5+的化合物，在玛瑙研钵中充分研磨并混合均匀，得到混合物。

[0025] (2)将步骤(1)得到的混合物置入刚玉坩锅中，在还原气氛下放入高温炉中焙烧，焙烧温度为1200～1400℃，焙烧时间为3～5小时。

[0026] (3)将步骤(2)得到的烧结体自然冷却后取出，研磨粉碎后即得。

[0027] 所述含有Sr2+和Mg2+的化合物为含有相应离子的氧化物、碳酸盐、硝酸盐、卤化物中的一种或其任意组合，所述含有Y3+和Eu2+的化合物均为含有相应离子的氧化物、硝酸盐、卤化物中的一种或其任意组合，所述含有P5+的化合物为含有相应离子的氧化物和磷酸盐中的一种或二者组合。

[0028] 所述的高温炉为马弗炉或管式炉。

[0029] 所述的还原气氛为CO气氛或氮氢混合气氛。

[0030] 实施例1

[0031] (Sr8.95Eu0.05)Y(PO4)7荧光粉的制备。

[0032] 按化学计量比称取SrCO3:0.9249克，Y2O3:0.0779克，NH4H2PO4:0.5636克，Eu2O3:0.0062克，在玛瑙研钵中混合研磨均匀后，放入刚玉坩埚中，置于高温炉内，在氢气还原气氛下于1300℃温度下烧结4小时，自然冷却后研磨，即得到(Sr8.95Eu0.05)Y(PO4)7荧光粉。

[0033] 实施例2

[0034] (Sr8.95Eu0.05)(Y0.8Mg0.3)(PO4)7荧光粉的制备。

[0035] 按化学计量比称取SrCO3:0.9249克，Y2O3:0.0632克，NH4H2PO4:0.5636克，Eu2O3:0.0062克，MgO:0.0085克，在玛瑙研钵中混合研磨均匀后，放入刚玉坩埚中，置于高温炉内，在氢气还原气氛下于1300℃温度下烧结4小时，自然冷却后研磨，即得到(Sr8.95Eu0.05)(Y0.8Mg0.3)(PO4)7荧光粉。

[0036] 实施例3

[0037] (Sr8.95Eu0.05)(Y0.6Mg0.6)(PO4)7荧光粉的制备。

[0038] 按化学计量比称取SrCO3:0.9249克，Y2O3:0.0474克，NH4H2PO4:0.5636克，Eu2O3:0.0062克，MgO:0.0169克，在玛瑙研钵中混合研磨均匀后，放入刚玉坩埚中，置于高温炉内，在氢气还原气氛下于1300℃温度下烧结4小时，自然冷却后研磨，即得到(Sr8.95Eu0.05)(Y0.6Mg0.6)(PO4)7荧光粉。

[0039] 实施例4

[0040] (Sr8.95Eu0.05)(Y0.4Mg0.9)(PO4)7荧光粉的制备。

[0041] 按化学计量比称取SrCO3:0.9249克，Y2O3:0.0316克，NH4H2PO4:0.5636克，Eu2O3:0.0062克，MgO:0.0254克，在玛瑙研钵中混合研磨均匀后，放入刚玉坩埚中，置于高温炉内，在氢气还原气氛下于1300℃温度下烧结4小时，自然冷却后研磨，即得到(Sr8.95Eu0.05)(Y0.4Mg0.9)(PO4)7荧光粉。

[0042] 实施例5

[0043] (Sr8.95Eu0.05)(Y0.2Mg1.2)(PO4)7荧光粉的制备。

[0044] 按化学计量比称取SrCO3:0.9249克，Y2O3:0.0158克，NH4H2PO4:0.5636克，Eu2O3:0.0062克，MgO:0.0339克，在玛瑙研钵中混合研磨均匀后，放入刚玉坩埚中，置于高温炉内，在氢气还原气氛下于1300℃温度下烧结4小时，自然冷却后研磨，即得到(Sr8.95Eu0.05)(Y0.2Mg1.2)(PO4)7荧光粉。

[0045] 实施例1-5中给出了Mg2+取代Y3+离子时的(Sr8.95Eu0.05)(Y1-xMg1.5x)(PO4)7荧光粉，所得到的荧光粉在监测515nm时测得的激发光谱如图1所示，可以看出，随着Mg2+离子浓度增加，位于330nm和370nm处的激发峰强度明显增加，使荧光粉能够更好地与近紫外LED芯片匹配。

[0046] 同时，在400nm激发光激发下，所得荧光粉的发射光谱如图2所示，发射光谱位于430～750nm范围内,随着Mg2+掺杂浓度的增加，来自于Eu2+的发光峰逐渐从515nm调节到
569nm，并且红光成分显著增加。

[0047] 实施例6

[0048] (Sr8.995Eu0.005)(Y0.2Mg1.2)(PO4)7荧光粉的制备。

[0049] 按化学计量比称取SrCO3:0.9295克，Y2O3:0.0158克，NH4H2PO4:0.5636克，Eu2O3:0.0006克，MgO:0.0339克，在玛瑙研钵中混合研磨均匀后，放入刚玉坩埚中，置于高温炉内，在氢气还原气氛下于1300℃温度下烧结4小时，自然冷却后研磨，即得到(Sr8.95Eu0.05)(Y0.2Mg1.2)(PO4)7荧光粉。

[0050] 实施例7

[0051] (Sr8.9Eu0.10)(Y0.2Mg1.2)(PO4)7荧光粉的制备。

[0052] 按化学计量比称取SrCO3:0.9197克，Y2O3:0.0158克，NH4H2PO4:0.5636克，Eu2O3:0.0123克，MgO:0.0339克，在玛瑙研钵中混合研磨均匀后，放入刚玉坩埚中，置于高温炉内，在氢气还原气氛下于1300℃温度下烧结4小时，自然冷却后研磨，即得到(Sr8.95Eu0.05)(Y0.2Mg1.2)(PO4)7荧光粉。

[0053] 实施例8

[0054] (Sr8.8Eu0.20)(Y0.2Mg1.2)(PO4)7荧光粉的制备。

[0055] 按化学计量比称取SrCO3:0.9094克，Y2O3:0.0158克，NH4H2PO4:0.5636克，Eu2O3:0.0246克，MgO:0.0339克，在玛瑙研钵中混合研磨均匀后，放入刚玉坩埚中，置于高温炉内，在氢气还原气氛下于1300℃温度下烧结4小时，自然冷却后研磨，即得到(Sr8.95Eu0.05)(Y0.2Mg1.2)(PO4)7荧光粉。

[0056] 实施例9

[0057] (Sr8.95Eu0.05)(Y0.2Mg1.2)(PO4)7荧光粉的制备。

[0058] 按化学计量比称取SrCO3:0.9249克，Y2O3:0.0158克，NH4H2PO4:0.5636克，Eu2O3:0.0062克，MgO:0.0339克，在玛瑙研钵中混合研磨均匀后，放入刚玉坩埚中，置于高温炉内，在氢气还原气氛下于1200℃温度下烧结4小时，自然冷却后研磨，即得到(Sr8.95Eu0.05)(Y0.2Mg1.2)(PO4)7荧光粉。

[0059] 实施例10

[0060] (Sr8.95Eu0.05)(Y0.2Mg1.2)(PO4)7荧光粉的制备。

[0061] 按化学计量比称取SrCO3:0.9249克，Y2O3:0.0158克，NH4H2PO4:0.5636克，Eu2O3:0.0062克，MgO:0.0339克，在玛瑙研钵中混合研磨均匀后，放入刚玉坩埚中，置于高温炉内，在氢气还原气氛下于1400℃温度下烧结4小时，自然冷却后研磨，即得到(Sr8.95Eu0.05)(Y0.2Mg1.2)(PO4)7荧光粉。

[0062] 实施例11

[0063] (Sr8.95Eu0.05)(Y0.2Mg1.2)(PO4)7荧光粉的制备。

[0064] 按化学计量比称取SrCO3:0.9249克，Y2O3:0.0158克，NH4H2PO4:0.5636克，Eu2O3:0.0062克，MgO:0.0339克，在玛瑙研钵中混合研磨均匀后，放入刚玉坩埚中，置于高温炉内，在氢气还原气氛下于1300℃温度下烧结3小时，自然冷却后研磨，即得到(Sr8.95Eu0.05)(Y0.2Mg1.2)(PO4)7荧光粉。

[0065] 实施例12

[0066] (Sr8.95Eu0.05)(Y0.2Mg1.2)(PO4)7荧光粉的制备。

[0067] 按化学计量比称取SrCO3:0.9249克，Y2O3:0.0158克，NH4H2PO4:0.5636克，Eu2O3:0.0062克，MgO:0.0339克，在玛瑙研钵中混合研磨均匀后，放入刚玉坩埚中，置于高温炉内，在氢气还原气氛下于1300℃温度下烧结5小时，自然冷却后研磨，即得到(Sr8.95Eu0.05)(Y0.2Mg1.2)(PO4)7荧光粉。

[0068] 最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。