一種銪離子摻雜的磷酸鋁鎂螢光粉及其製備方法
2023-08-11 03:47:41 2
專利名稱：一種銪離子摻雜的磷酸鋁鎂螢光粉及其製備方法
技術領域：
本發明涉及照明及顯示螢光粉，具體涉及一種銪離子摻雜的磷酸鋁鎂螢光粉及其製備方法，屬於螢光材料技術領域。
背景技術：
節能環保已經是未來社會發展的主流。和目前廣泛應用的白熾燈和節能燈相比， 基於LED (Light Emitting Diode)的固態照明燈具有節能、穩定、環保等諸多方面的優勢。 因此發展半導體照明有利於結局能源危機和原有白熾燈和節能燈中存在的環境問題。為了實現白光LED，一種比較好的方法是利用光轉換螢光粉。目前常見的白光LED主要是使用 GaN基藍光發光二極體搭配發射黃色光的YAG Ce螢光粉來是產生白色發光。但是這中使用藍光和黃光混合產生白光的照明系統，與三基色白光發射系統相比，顯色性不好，顯色指數偏低。而近紫外LED晶片激發的白光LED照明系統可以實現三基色白色發光，具有較高的顯色性。但目前使用的近紫外白光LED螢光粉主要是高壓是矽酸鹽系列的螢光粉。該系列螢光粉製備溫度高，同時高溫光衰減性比較明顯，無法滿足白光照明用紫外LED的需要。 由於單一材料在近紫外激發下實現高效全白光發射較為困難，因此現實中往往採用多種螢光粉搭配調節色溫和色坐標來實現白光發射。但是多種螢光粉搭配往往存在混合均勻性， 以及不同螢光粉之間熱穩定性不一致導致的光色隨溫度漂移的情況。因此發展具有寬光譜發射的近紫外LED螢光粉，減少螢光粉搭配的種類和比例，可以有效降低混合均勻性和色溫漂移問題。相比之下，目前市場上還缺乏性能優異、熱穩定性和化學穩定性好，色域較寬， 可被近紫外LED激發的寬光譜螢光粉。
發明內容
本發明的目的是針對現有近紫外LED照明螢光粉色域窄，需要多種螢光粉複合， 製備方法成本高、複雜的不足，提出製備一種銪離子摻雜的磷酸鋁鎂螢光粉及其製備方法， 在紫外和近紫外激發光下具有顯示照明功能的螢光粉體材料，通過下列技術方案實現。一種銪離子摻雜的磷酸鋁鎂螢光粉，包括化學組成式為MghEuxAl (PO4)zO的組分，x=0. 001 0. 1，z=0. 9 1. 2。本發明的另一目的在於提供一種銪離子摻雜的磷酸鋁鎂螢光粉的製備方法，經過下列各步驟
(1)取硝酸鎂、硝酸鋁、磷酸鹽和Eu2O3；
(2)將步驟(1)中的Eu2O3用質量濃度為15%的稀硝酸溶解得到摩爾濃度為0.1 0. 5mol/L的硝酸銪水溶液，再將步驟(1)中的硝酸鎂、硝酸鋁，磷酸鹽分別溶解於水中，配成摩爾濃度分別為0. 1 0. 5mol/L的溶液；
(3)將步驟(2)中的硝酸鎂、硝酸鋁、硝酸銪和磷酸鹽溶液按Mg離子Eu離子Al離子磷酸離子摩爾比為0.9 0.999 0.001 0.1 1 0. 9 1. 2取量，先將硝酸鎂、 硝酸鋁和硝酸銪溶液進行混合後再與磷酸鹽溶液混合，然後用質量濃度為10%的氨水或者質量濃度為5%的稀硝酸將上述混合溶液的pH值調節到4 10，並陳化M 48小時，然後用去離子水洗滌沉澱物三次，最後將洗滌的沉澱物在80 120°C下烘乾得到混合料；
(4)將步驟(3)所得的混合料於1000 1400°C下，保溫0. 5 4小時，待自然冷卻後， 即得到化學組成式為MghEuxAl (PO4)zO的銪離子摻雜的磷酸鋁鎂螢光粉。所述步驟(1)中的磷酸鹽為磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、磷酸鉀、磷酸鈉中的一種或者幾種。—種銪離子摻雜的磷酸鋁鎂螢光粉的製備方法，也可以經過下列各步驟
(1)取硝酸鎂、硝酸鋁、含磷化合物和硝酸銪；
(2)將步驟(1)中的硝酸銪、硝酸鎂、硝酸鋁溶解於乙醇和/或甲醇中配置成濃度為 0. 1 0. 5mol/L的溶液1，其中Mg離子Eu離子Al離子的摩爾比為0. 9 0. 999 0.001 0.1 1 ；將步驟(1)中的含磷化合物溶解於乙醇和/或甲醇中配置成濃度為 0. 1 0. 5mol/L 的溶液 2 ；
(3)再按Mg離子Eu離子Al離子磷酸離子摩爾比為0.9 0. 999 0. 001 0. 1 1 0.9 1.2，分別取步驟(2)中的溶液1和溶液2，將溶液1滴加到溶液2中後， 用質量濃度為10%的氨水或者質量濃度為5%的稀硝酸將混合物溶液PH值調節到4 10， 並陳化M 48小時，然後用去離子水洗滌沉澱物三次，最後將洗滌的沉澱物在80 120°C 下烘乾得到混合料；
(4)將步驟(3)得到的混合料置於CO或者H2+N2還原氣體的環境下，升溫至900 12000C，保溫0. 5 4小時，待自然冷卻後，即得到化學組成式為Mgl_xEuxAl (PO4)z0的銪離子摻雜的磷酸鋁鎂螢光粉。所述步驟(1)中的硝酸銪是直接市購或者由Eu2O3溶解於硝酸中再蒸乾後得到。所述步驟(1)中的含磷化合物為P2O5和/或磷酸三丁酯。所述另一方法的步驟(2)中乙醇和甲醇為市購產品。本發明與現有的螢光粉體料相比，具有如下突出的優點本發明所得螢光粉材料在近紫外光下具有高效響應特性，在近紫外光激發下可以實現波長範圍400 nm至700 nm, 中心峰位於440 nm左右的寬帶可見螢光，有望成為近紫外LED激發的照明螢光粉。該螢光粉的化學穩定性好，製備所需原料少，製備方法簡單；在紫外光激發下發光強度高、發光波段和色域寬，可以其他顏射螢光粉搭配。
圖1是本發明實施例1所得的M^198 Eu0.02Al (PO4) 0螢光粉的激發和發射譜圖； 圖中a為470 nm發光的的激發譜圖，b為380 nm激發的螢光發射譜圖。
具體實施例方式下面將結合實施例進一步闡明本發明的內容，但這些實例並不限制本發明的保護範圍。實施例1
(1)取硝酸鎂、硝酸鋁、P2O5和市購的硝酸銪；
(2)將步驟(1)中的硝酸銪、硝酸鎂、硝酸鋁溶解於市購的乙醇中配置成濃度為0. lmol/L的溶液1，其中Mg離子Eu離子Al離子的摩爾比為0. 999 0. 001 1 ；將步驟(1)中的P2O5溶解於乙醇中配置成濃度為0. lmol/L的溶液2 ；
(3)再按Mg離子Eu離子Al離子磷酸離子摩爾比為0.999 0. 001 1 1， 分別取步驟(2)中的溶液1和溶液2，將溶液1滴加到溶液2中後，用質量濃度為10%的氨水將混合物溶液PH值調節到4. 5，並陳化M小時，然後用去離子水洗滌沉澱物三次，最後將洗滌的沉澱物在120°C下烘乾得到混合料；
(4)將步驟(3)得到的混合料置於CO還原氣體的環境下，升溫至1000°C，保溫4小時， 待自然冷卻後，即得到化學組成式為Mga 999 Eu0.001A1 (PO4) 0的銪離子摻雜的磷酸鋁鎂螢光粉。實施例2
(1)取硝酸鎂、硝酸鋁、磷酸二氫銨和Eu2O3；
(2)將步驟(1)中的Eu2O3用質量濃度為15%的稀硝酸溶解得到摩爾濃度為0.5mol/L 的硝酸銪水溶液，再將步驟(1)中的硝酸鎂、硝酸鋁、磷酸鹽分別溶解於水中，配成摩爾濃度分別為0. 5mol/L的溶液；
(3)將步驟(2)中的硝酸鎂、硝酸鋁、硝酸銪和磷酸鹽溶液按Mg離子Eu離子Al離子磷酸離子摩爾比為0.98 0.02 1 0.9取量，先將硝酸鎂、硝酸鋁和硝酸銪溶液進行混合後再與磷酸鹽溶液混合，然後用質量濃度為10%的氨水將上述混合溶液的pH值調節到6，並陳化M小時，然後用去離子水洗滌沉澱物三次，最後將洗滌的沉澱物在80°C下烘乾得到混合料；
(4)將步驟(3)所得的混合料於1400°C下，保溫3小時，待自然冷卻後，即得到化學組成式為M^198 Eu0.02Al (PO4)a9O的銪離子摻雜的磷酸鋁鎂螢光粉。實施例3
(1)取硝酸鎂、硝酸鋁、磷酸三丁酯和由Eu2O3溶解於硝酸中再蒸乾後得到的硝酸銪；
(2)將步驟(1)中的硝酸銪、硝酸鎂、硝酸鋁溶解於市購的乙醇和甲醇中配置成濃度為 0. ;3mol/L的溶液1，其中Mg離子Eu離子Al離子的摩爾比為0. 95 0. 05 1 ；將步驟(1)中的磷酸三丁酯溶解於乙醇和甲醇中配置成濃度為0. 5mol/L的溶液2 ；
(3)再按Mg離子Eu離子Al離子磷酸離子摩爾比為0.95 0. 005 1 1.2， 分別取步驟(2)中的溶液1和溶液2，將溶液1滴加到溶液2中後，用質量濃度為5%的稀硝酸將混合物溶液PH值調節到10，並陳化36小時，然後用去離子水洗滌沉澱物三次，最後將洗滌的沉澱物在100°C下烘乾得到混合料；
(4)將步驟(3)得到的混合料置於還原氣體的環境下，升溫至1200°C，保溫0.5 小時，待自然冷卻後，即得到化學組成式M^195 Eu0.05Al (PO4) L20的銪離子摻雜的磷酸鋁鎂螢光粉。實施例4
(1)取硝酸鎂、硝酸鋁、P2O5、磷酸三丁酯和市購的硝酸銪；
(2)將步驟(1)中的硝酸銪、硝酸鎂、硝酸鋁溶解於市購的甲醇中配置成濃度為 0. 5mol/L的溶液1，其中Mg離子Eu離子Al離子的摩爾比為0.9 :0.1: 1 ；將步驟 (1)中的P2O5和磷酸三丁酯溶解於甲醇中配置成濃度為0. 3mol/L的溶液2 ；
(3)再按Mg離子Eu離子Al離子磷酸離子摩爾比為0.9 0. 1 1 0. 9，分別取步驟(2)中的溶液1和溶液2，將溶液1滴加到溶液2中後，用質量濃度為10%的氨水將混合物溶液PH值調節到4，並陳化48小時，然後用去離子水洗滌沉澱物三次，最後將洗滌的沉澱物在80°C下烘乾得到混合料；
(4)將步驟(3)得到的混合料置於CO還原氣體的環境下，升溫至900°C，保溫2小時，待自然冷卻後，即得到化學組成式為M^l9EuaiAl (PO4)a9O的銪離子摻雜的磷酸鋁鎂螢光粉。實施例5
(1)取硝酸鎂、硝酸鋁、磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、磷酸鉀和Eu2O3；
(2)將步驟(1)中的Eu2O3用質量濃度為15%的稀硝酸溶解得到摩爾濃度為0.lmol/L 的硝酸銪水溶液，再將步驟(1)中的硝酸鎂、硝酸鋁、磷酸鹽分別溶解於水中，配成摩爾濃度分別為0. 3mol/L的溶液；
(3)將步驟(2)中的硝酸鎂、硝酸鋁、硝酸銪和磷酸鹽溶液按Mg離子Eu離子Al離子磷酸離子摩爾比為0.9 0. 1 1 1.2取量，先將硝酸鎂、硝酸鋁和硝酸銪溶液進行混合後再與磷酸鹽溶液混合，然後用質量濃度為5%的稀硝酸將上述混合溶液的pH值調節到4，並陳化48小時，然後用去離子水洗滌沉澱物三次，最後將洗滌的沉澱物在100°C下烘乾得到混合料；
(4)將步驟(3)所得的混合料於1000°C下，保溫0.5小時，待自然冷卻後，即得到化學組成式為M^19 EuaiAl (PO4)1.^的銪離子摻雜的磷酸鋁鎂螢光粉。實施例6
(1)取硝酸鎂、硝酸鋁、磷酸鈉和Eu2O3；
(2)將步驟(1)中的Eu2O3用質量濃度為15%的稀硝酸溶解得到摩爾濃度為0.3mol/L 的硝酸銪水溶液，再將步驟(1)中的硝酸鎂、硝酸鋁、磷酸鹽分別溶解於水中，配成摩爾濃度分別為0. lmol/L的溶液；
(3)將步驟(2)中的硝酸鎂、硝酸鋁、硝酸銪和磷酸鹽溶液按Mg離子Eu離子Al離子磷酸離子摩爾比為0.999 0.001 1 1取量，先將硝酸鎂、硝酸鋁和硝酸銪溶液進行混合後再與磷酸鹽溶液混合，然後用質量濃度為10%的氨水將上述混合溶液的pH值調節到10，並陳化36小時，然後用去離子水洗滌沉澱物三次，最後將洗滌的沉澱物在120°C下烘乾得到混合料；
(4)將步驟(3)所得的混合料於1200°C下，保溫4小時，待自然冷卻後，即得到化學組成式為M^1 999 EuacmAl (PO4) 0的銪離子摻雜的磷酸鋁鎂螢光粉。
權利要求
1.一種銪離子摻雜的磷酸鋁鎂螢光粉，其特徵在於包括化學組成式為MghEuxAl (PO4)zO 的組分，X=O. 001 0. 1，Z=O. 9 1. 2。
2.一種銪離子摻雜的磷酸鋁鎂螢光粉的製備方法，其特徵在於經過下列各步驟(1)取硝酸鎂、硝酸鋁、磷酸鹽和Eu2O3；(2)將步驟(1)中的Eu2O3用質量濃度為15%的稀硝酸溶解得到摩爾濃度為0.1 0. 5mol/L的硝酸銪水溶液，再將步驟(1)中的硝酸鎂、硝酸鋁，磷酸鹽分別溶解於水中，配成摩爾濃度分別為0. 1 0. 5mol/L的溶液；(3)將步驟(2)中的硝酸鎂、硝酸鋁、硝酸銪和磷酸鹽溶液按Mg離子Eu離子Al離子磷酸離子摩爾比為0.9 0.999 0.001 0.1 1 0. 9 1. 2取量，先將硝酸鎂、 硝酸鋁和硝酸銪溶液進行混合後再與磷酸鹽溶液混合，然後用質量濃度為10%的氨水或者質量濃度為5%的稀硝酸將上述混合溶液的pH值調節到4 10，並陳化M 48小時，然後用去離子水洗滌沉澱物三次，最後將洗滌的沉澱物在80 120°C下烘乾得到混合料；(4)將步驟(3)所得的混合料於1000 1400°C下，保溫0.5 4小時，待自然冷卻後， 即得到化學組成式為MghEuxAl (PO4)zO的銪離子摻雜的磷酸鋁鎂螢光粉。
3.根據權利要求2所述的製備方法，其特徵在於所述步驟(1)中的磷酸鹽為磷酸氫二銨、磷酸二氫銨、磷酸鉀、磷酸鈉中的一種或者幾種。
4.一種銪離子摻雜的磷酸鋁鎂螢光粉的製備方法，其特徵在於經過下列各步驟 (1)取硝酸鎂、硝酸鋁、含磷化合物和硝酸銪；(2)將步驟(1)中的硝酸銪、硝酸鎂、硝酸鋁溶解於乙醇和/或甲醇中配置成濃度為 0. 1 0. 5mol/L的溶液1，其中Mg離子Eu離子Al離子的摩爾比為0. 9 0. 999 0.001 0.1 1 ；將步驟(1)中的含磷化合物溶解於乙醇和/或甲醇中配置成濃度為 0. 1 0. 5mol/L 的溶液 2 ；(3)再按Mg離子Eu離子Al離子磷酸離子摩爾比為0.9 0. 999 0. 001 0. 1 1 0.9 1.2，分別取步驟(2)中的溶液1和溶液2，將溶液1滴加到溶液2中後， 用質量濃度為10%的氨水或者質量濃度為5%的稀硝酸將混合物溶液PH值調節到4 10， 並陳化M 48小時，然後用去離子水洗滌沉澱物三次，最後將洗滌的沉澱物在80 120°C 下烘乾得到混合料；(4)將步驟(3)得到的混合料置於CO或者H2+N2還原氣體的環境下，升溫至900 12000C，保溫0. 5 4小時，待自然冷卻後，即得到化學組成式為Mgl_xEuxAl (PO4)z0的銪離子摻雜的磷酸鋁鎂螢光粉。
5.根據權利要求4所述的製備方法，其特徵在於所述步驟(1)中的硝酸銪是直接市購或者由Eu2O3溶解於硝酸中再蒸乾後得到。
6.根據權利要求4所述的製備方法，其特徵在於所述步驟(1)中的含磷化合物為P2O5 和/或磷酸三丁酯。
7.根據權利要求4所述的製備方法，其特徵在於所述另一方法的步驟(2)中乙醇和甲醇為市購產品。
全文摘要
本發明提供一種銪離子摻雜的磷酸鋁鎂螢光粉及其製備方法，包括化學組成式為Mg1-xEuxAl(PO4)zO的組分，x=0.001～0.1，z=0.9～1.2。該螢光粉可以被200～420nm波段的光有效激發，發射出從波長範圍為400nm至750nm，中心峰位於440nm左右的寬帶可見螢光，該螢光粉的化學穩定性好，製備所需原料少，製備方法簡單；在紫外光激發下發光強度高、發光波段和色域寬，可以其他顏射螢光粉搭配，可作為LED晶片激發以及節能燈用的新型螢光照明材料。
文檔編號C09K11/81GK102277167SQ201110246979
公開日2011年12月14日 申請日期2011年8月26日 優先權日2011年8月26日
發明者周大成, 宋志國, 尹兆益, 徐圓圓, 楊正文, 邱建備 申請人:昆明理工大學