一种宽带黄绿色荧光粉及其制备方法

1.本发明属于发光材料技术领域，具体涉及一种高效的宽带黄绿色荧光粉及其制备方法。


背景技术：

2.随着生活水平的不断提高，人们对照明的品质要求越来越高，高品质、全光谱照明已成为了世界范围内“健康绿色照明”的新趋势。全光谱白光led是指光谱覆盖范围广(380～780nm)，与太阳可见光光谱接近，光谱连续性好，光谱分布没有明显的波峰波谷，显色指数优异，对物体的色彩还原能力较强的led。全光谱白光led在手术室、博物馆、高端舞台、健康照明、植物生长等领域具有广泛应用。
3.目前实现全光谱led主要有两种方式。第一种为5种颜色的led芯片结构，即将蓝光、青光、绿光、黄光和红光的多个led芯片通过组合产生连续光谱。该方法产生的白光具有高光效和高显色性的优点，但单色芯片性能不一，尤其是绿光和黄光芯片效率远低于其他芯片而导致“绿光鸿沟”，而且芯片的光衰差异较大，引起了白光色温不稳定、控制电路复杂且成本高、应用性能差等问题。第二种是单芯片led荧光粉涂覆法，即通过紫光/近紫外光芯片匹配多种颜色荧光粉。相对于多芯片led，这种方法具有光色稳定均匀、制作方法简单、成本低等优点，因而成为当前全光谱白光led的主流方式。要获得近似太阳光谱的高显色性的led，必须用单一紫光或者近紫外光芯片复合多种颜色的荧光粉，包括蓝色(400～480nm)、青色(470～505nm)、黄绿色(515～535nm)、黄色(540～575nm)、红色(600～780)。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种高效的可被近紫外光激发的宽带发射黄绿色荧光粉，并为该荧光粉提供一种制备方法。
5.针对上述目的，本发明采用的黄绿色荧光粉的分子式为ba
2-x
sc2b4o
11
:xeu
2+
，式中0.01≤x≤0.24。
6.上述的黄绿色荧光粉的分子式中，优选0.04≤x≤0.16。
7.本发明黄绿色荧光粉的制备方法为：按照钡元素、钪元素、硼元素、氧化铕的摩尔比为1.88～2:2:4～4.5:0.01～0.24，将钡源、钪源、硼源、氧化铕加入研钵中，研磨混合均匀，置于马弗炉中，在350～650℃空气气氛下预煅烧2～10小时，然后取出继续研磨，置于管式炉中，在900～1000℃还原气氛下煅烧8～48小时，控制气体流量为20～40ml/min；将煅烧产物研磨后，依次用60～80℃蒸馏水、乙醇洗涤后干燥，得到宽带黄绿色荧光粉。
8.上述制备方法中，优选将钡源、钪源、硼源、氧化铕加入研钵中，研磨混合均匀，置于马弗炉中，在450～550℃空气气氛下预煅烧3～4小时，然后取出继续研磨，置于管式炉中，在930～950℃还原气氛下煅烧24～48小时，控制气体流量为25～35ml/min。
9.上述钡源为碳酸钡、草酸钡、氧化钡中任意一种。
10.上述钪源为氧化钪、乙酸钪、硝酸抗、碳酸钪中任意一种。
11.上述硼源为硼酸、氧化硼、硼酸铵中任意一种。
12.上述制备方法中，所述还原气氛为氢气与氮气的混合气，其中氢气的体积浓度为10％。
13.本发明的有益效果如下：
14.本发明以ba2sc2b4o
11
为基质，制备了一种以eu
2+
为激活剂的新型高效宽带黄绿色荧光粉，其量子产率最高达96.0％，半峰宽最大为116.0nm，能和其他荧光粉有效搭配并应用在照明用发光二极管(led)，可以提高led的显色指数，并提高高流明效率，具有广阔的应用前景。
附图说明
15.图1是实施例1制备的ba
1.96
sc2b4o
11
:0.04eu
2+
荧光粉的xrd图。
16.图2是实施例1制备的ba
1.96
sc2b4o
11
:0.04eu
2+
荧光粉的光致发光荧光图(实线为激发光谱图，虚线为发射光谱图)。
17.图3是实施例2制备的ba
1.92
sc2b4o
11
:0.08eu
2+
荧光粉的xrd图。
18.图4是实施例2制备的ba
1.92
sc2b4o
11
:0.08eu
2+
荧光粉的光致发光荧光图(实线为激发光谱图，虚线为发射光谱图)。
19.图5是实施例3制备的ba
1.84
sc2b4o
11
:0.16eu
2+
荧光粉的xrd图。
20.图6是实施例3制备的ba
1.84
sc2b4o
11
:0.16eu
2+
荧光粉的光致发光荧光图(实线为激发光谱图，虚线为发射光谱图)。
具体实施方式
21.下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。
22.实施例1
23.称取0.774g(3.92mmol)baco3、0.275g(2mmol)sc2o3、0.519g(8.4mmol)h3bo3、0.0141g(0.04mmol)eu2o3，混合均匀后在玛瑙研钵中研磨30分钟，然后将研磨好的样品放入氧化铝坩埚中，再将氧化铝坩埚置于箱式电阻炉中，在空气气氛下550℃煅烧3小时，将煅烧产物研磨后，放入氧化铝坩埚中，再将氧化铝坩埚置于管式炉中，在950℃的还原气氛下煅烧36小时，所述还原气氛为氢气与氮气的混合气，其中氢气的体积浓度为10％，气体流量25ml/min。依次用60～80℃蒸馏水、乙醇洗涤后干燥，得到ba
1.96
sc2b4o
11
:0.04eu
2+
荧光粉。
24.所制备的荧光粉用丹东浩元仪器有限公司的dx-2700bh粉末x射线衍射仪进行测试；测试条件为：cukα辐射，电压为40kv，电流为30ma，扫描范围为5
°
～70
°
，扫描速度为10
°
/min，步长为0.02
°
)，采用日立公司生产的f-7100荧光光谱仪进行发光性能测试，随后使用日本滨松的c9920-02g量子产率测定系统进行量子产率测试。由图1可见，所制备的荧光粉的衍射峰与ba2sc2b4o
11
晶体模拟衍射峰一致，说明制备的荧光粉为纯相。由图2见，所制备的荧光粉在365nm激发光下，发射峰值位于550nm处，属于eu
2+
的d
→
f特征跃迁发射，说明样品发黄光，且发射光谱的半峰宽为116nm，半峰宽较宽，属于明显的宽带发射，可用于近紫外激发的全光谱照明led。其量子产率测定结果为90.6％。
25.实施例2
26.称取0.758g(3.84mmol)baco3、0.275g(2mmol)sc2o3、0.544g(8.8mmol)h3bo3、0.0281g(0.08mmol)eu2o3，混合均匀后在玛瑙研钵中研磨30分钟，然后将研磨好的样品放入氧化铝坩埚中，再将氧化铝坩埚置于箱式电阻炉中，在空气气氛下450℃煅烧4小时，将煅烧产物研磨后，放入氧化铝坩埚中，再将氧化铝坩埚置于管式炉中，在950℃的还原气氛下煅烧24小时，所述还原气氛为氢气与氮气的混合气，其中氢气的体积浓度为10％，气体流量30ml/min。依次用60～80℃蒸馏水、乙醇洗涤后干燥，得到ba
1.92
sc2b4o
11
:0.08eu
2+
荧光粉。
27.由图3可见，所制备的荧光粉的衍射峰与ba2sc2b4o
11
晶体模拟衍射峰一致，说明制备的荧光粉为纯相。由图4见，所制备的荧光粉在365nm激发光下，发射峰值位于543nm处，属于eu
2+
的d
→
f特征跃迁发射，说明样品发黄光，且发射光谱的半峰宽为110nm，半峰宽较宽，属于明显的宽带发射，可用于近紫外激发的全光谱led。其量子产率测定结果为96.0％。
28.实施例3
29.称取0.726g(3.68mmol)baco3、0.275g(2mmol)sc2o3、0.495g(8mmol)h3bo3、0.0562g(0.16mmol)eu2o3，混合均匀后在玛瑙研钵中研磨30分钟，然后将研磨好的样品放入氧化铝坩埚中，再将氧化铝坩埚置于箱式电阻炉中，在空气气氛下450℃煅烧4小时，将煅烧产物研磨后，放入氧化铝坩埚中，再将氧化铝坩埚置于管式炉中，在930℃的还原气氛下煅烧48小时，所述还原气氛为氢气与氮气的混合气，其中氢气的体积浓度为10％，气体流量35ml/min。依次用60～80℃蒸馏水、乙醇洗涤后干燥，得到ba
1.84
sc2b4o
11
:0.16eu
2+
荧光粉。
30.由图3可见，所制备的荧光粉的衍射峰与ba2sc2b4o
11
晶体模拟衍射峰一致，说明制备的荧光粉为纯相。由图4见，所制备的荧光粉在365nm激发光下，发射峰值位于530nm处，属于eu
2+
的d
→
f特征跃迁发射，说明样品发黄绿光，且发射光谱的半峰宽为103nm，半峰宽较宽，属于明显的宽带发射，可用于近紫外激发的全光谱led。其量子产率测定结果为91.4％。

技术特征：
1.一种宽带黄绿色荧光粉，其特征在于：所述荧光粉的分子式为ba
2-x
sc2b4o
11
:xeu
2+
，式中0.01≤x≤0.24。2.根据权利要求1所述的宽带黄绿色荧光粉，其特征在于：所述分子式中0.04≤x≤0.16。3.一种权利要求1所述的宽带黄绿色荧光粉的制备方法，其特征在于：按照钡元素、钪元素、硼元素、氧化铕的摩尔比为1.88～2:2:4～4.5:0.01～0.24，将钡源、钪源、硼源、氧化铕加入研钵中，研磨混合均匀，置于马弗炉中，在350～650℃空气气氛下预煅烧2～10小时，然后取出继续研磨，置于管式炉中，在900～1000℃还原气氛下煅烧8～48小时，控制气体流量为20～40ml/min；将煅烧产物研磨后，依次用60～80℃蒸馏水、乙醇洗涤后干燥，得到宽带黄绿色荧光粉；所述钡源为碳酸钡、草酸钡、氧化钡中任意一种；所述钪源为氧化钪、乙酸钪、硝酸抗、碳酸钪中任意一种；所述硼源为硼酸、氧化硼、硼酸铵中任意一种。4.根据权利要求3所述的宽带黄绿色荧光粉的制备方法，其特征在于：将钡源、钪源、硼源、氧化铕加入研钵中，研磨混合均匀，置于马弗炉中，在450～550℃空气气氛下预煅烧3～4小时，然后取出继续研磨，置于管式炉中，在930～950℃还原气氛下煅烧24～48小时，控制气体流量为25～35ml/min。5.根据权利要求3或4所述的宽带黄绿色荧光粉的制备方法，其特征在于：所述还原气氛为氢气与氮气的混合气，其中氢气的体积浓度为10％。

技术总结
本发明公开了一种宽带黄绿色荧光粉及其制备方法，所述荧光粉的分子式为Ba


技术研发人员：梁攀 高云 王佳玉 李飒英 李鑫
受保护的技术使用者：陕西学前师范学院
技术研发日：2023.07.12
技术公布日：2023/10/19