一種硅酸鹽綠色熒光粉及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種硅酸鹽綠色熒光粉及其制備方法，化學式為Na8Ca3-3xEu3xSi5O17，式中，x為Eu2+摻雜Ca2+位的摩爾百分數，0.0001≤x≤0.15。本發明專利技術制備的硅酸鹽綠色熒光粉具有很好的化學穩定性和熱穩定性，顆粒分散均勻，具有較高的結晶性，并且容易被紫外-近紫外(250～420納米)波段的光高效激發，發光強度高、發光效率高、熒光色度純正；制備時將含有合成發光材料所需元素的化合物按比例混合，采用化學溶液或共沉淀法制備，工藝簡單靈活，易于操作，降低了合成溫度，原料來源豐富，且材料制備對于設備的要求遠遠低于同類熒光粉，能源消耗和產品成本明顯降低。

【技術實現步驟摘要】
一種硅酸鹽綠色熒光粉及其制備方法
本專利技術涉及一種綠色熒光發光材料及其制備方法，特別涉及一種硅酸鹽綠色熒光粉及其制備方法，屬于熒光材料

技術介紹
白光發光二極管(Whitelight-emittingdiode,WLED)作為新一代固態照明光源從20世紀90年代中期開始就為照明界人士所關注。白光LED不僅克服了傳統白熾燈和熒光燈存在的耗電多、易碎及棄物汞污染等缺點，還具有節能、環保、壽命長、體積小、響應時間短、效率高等優點。基于以上優點，白光LED被認為是繼白熾燈、熒光燈、高壓氣體放電燈后的第四代照明光源。熒光粉作為白光LED的重要組成部分，對于改善該類LED的發光效率、使用壽命、色溫、顯色指數等性能指標具有重要的意義。對于白光LED，其目標是獲取發光效率高、使用壽命長、節電效果明顯的白光光源，目前，普遍采用的有三種產生白光的途徑：1、藍光LED芯片激發黃色熒光粉；2、采用紅綠藍三色LED芯片組裝形成白光LED光源；3、采用紫外、近紫外LED芯片激發三基色熒光粉。因此，開發新型高效的、熱穩定性好的紅色、綠色和藍色熒光粉是提高白光LED發光質量的關鍵。目前，可用于紫外-近紫外(250～420納米)型白光LED(NUV-LED)用的綠色熒光粉還不多。其中，研究較多的是鹵素硅酸鹽基綠色熒光粉，還有部分氮氧化物綠色熒光粉。現有的熒光粉發光效率不高、激發波長較窄。中國專利技術專利CN101497789A公開了一種氮化物綠色熒光粉及其制備方法，將SrCO3、BaCO3或二者組合與Si(NH)2和Eu2O3進行球磨混合2-3個小時得到混合物，然后將混合物在1400-1500℃的溫度燒結3-4個小時后進行粉碎，粉碎后的產物分別用去離子水和異丙醇清洗2-3次，然后在90-100℃的溫度干燥16-24個小時得到干燥物，最后將干燥物進行過篩，得到氮化物綠色熒光粉，工藝過程較為復雜，不易于操作，合成溫度較高，且材料制備對于設備的要求高于同類熒光粉。
技術實現思路
針對上述現有技術存在的問題，本專利技術的目的是提供一種激發波長寬、發光強度高、性能穩定、合成溫度低、操作簡單的硅酸鹽綠色熒光粉及其制備方法。為了實現上述目的，本專利技術采用的技術方案是：一種硅酸鹽綠色熒光粉，化學式為Na8Ca3-3xEu3xSi5O17，式中，x為Eu2+摻雜Ca2+位的摩爾百分數，0.0001≤x≤0.15。如上所述的硅酸鹽綠色熒光粉的制備方法，采用化學溶液法，包括以下步驟：(1)以含有鈉離子Na+的化合物、含有鈣離子Ca2+的化合物、含有銪離子Eu3+的化合物、含有硅離子Si4+的化合物為原料，按分子式Na8Ca3-3xEu3xSi5O17中對應元素的化學計量比稱取各原料，其中x為Eu2+摻雜Ca2+位的摩爾百分數，0.0001≤x≤0.15；將稱取的鈉離子Na+的化合物、鈣離子Ca2+的化合物、銪離子Eu3+的化合物分別溶解于硝酸中并用去離子水稀釋，再按各反應物質量的0.5～2.0wt％分別添加絡合劑，分別在50～80℃的溫度條件下攪拌至溶解，得到各原料的溶液；將稱取的含有硅離子Si4+的化合物原料溶解于含水的乙醇溶液中，按反應物質量的0.5～2.0wt％添加絡合劑，在50～80℃的溫度條件下攪拌至溶解，得到含硅離子Si4+的化合物原料溶液；(2)將步驟(1)得到的各原料溶液緩慢混合，在50～80℃的溫度下攪拌1～2小時后，靜置，烘干處理，得到蓬松的前驅體；(3)將前驅體置于馬弗爐中在空氣氣氛中煅燒，第一次煅燒溫度為400～700℃，煅燒時間為1～9小時，自然冷卻到室溫；研磨后在還原氣氛進行第二次煅燒，第二次煅燒溫度為700～1000℃，煅燒時間為1～9小時，自然冷卻到室溫，得到硅酸鹽綠色熒光粉。本專利技術化學溶液法的技術方案中，含有Na+的化合物為氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉中的一種；含有鈣離子Ca2+的化合物為氧化鈣、碳酸鈣、氫氧化鈣中一種；含有銪離子Eu3+的化合物為氧化銪、硝酸銪、硫酸銪中的一種；含有硅的化合物為正硅酸乙酯；絡合劑為檸檬酸或草酸中的一種。本專利技術化學溶液法的一個優選方案是：步驟(3)第一次煅燒溫度為500～600℃，煅燒時間為2～8小時；步驟(3)第二次煅燒溫度為750～950℃，煅燒時間為2～8小時。本專利技術化學溶液法的技術方案中，還原氣氛為以下氣氛中的一種或它們的組合：(1)氫氣氣氛或者是含氫、氮氣體積比值為0.1～0.9的氫氣、氮氣混合氣體的氣氛；(2)一氧化碳氣體的氣氛；(3)碳粒或者各種活性炭在空氣之中燃燒所產生氣體的氣氛。如上所述的硅酸鹽綠色熒光粉的制備方法，采用共沉淀法，包括以下步驟：(1)以含有鈉離子Na+的化合物、含有鈣離子Ca2+的化合物、含有銪離子Eu3+的化合物、含有硅離子Si4+的化合物為原料，按分子式Na8Ca3-3xEu3xSi5O17中對應元素的化學計量比稱取各原料，其中x為Eu2+摻雜Ca2+位的摩爾百分數，0.0001≤x≤0.15；將含有鈉離子Na+的化合物、鈣離子Ca2+的化合物和銪離子Eu3+的化合物分別用稀硝酸、去離子水溶解后混合，加入乙醇，攪拌；(2)將稱取的含硅離子Si4+的化合物加入到步驟(1)得到的混合溶液中，攪拌；滴加氨水，調節pH范圍在8～10，得到沉淀物，反應沉淀物經分離、洗滌、干燥后，得到前驅體；(3)將前驅體置于馬弗爐中在空氣氣氛中煅燒，第一次煅燒溫度為400～700℃，煅燒時間為1～9小時，自然冷卻到室溫；研磨后再在還原氣氛進行第二次煅燒，第二次煅燒溫度為700～1000℃，煅燒時間為1～9小時，自然冷卻到室溫，得到硅酸鹽綠色熒光粉。本專利技術共沉淀法的技術方案中，含有Na+的化合物為氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉中的一種；含有鈣離子Ca2+的化合物為氧化鈣、碳酸鈣、氫氧化鈣中一種；含有銪離子Eu3+的化合物為氧化銪、硝酸銪、硫酸銪中的一種；含有硅離子Si4+的化合物為正硅酸乙酯。本專利技術共沉淀法的一個優選方案是：步驟(3)第一次煅燒溫度為400～600℃，煅燒時間為2～9小時；步驟(3)第二次煅燒溫度為700～950℃，煅燒時間為2～9小時。本專利技術共沉淀法的技術方案中，還原氣氛為以下氣氛中的一種或它們的組合：(1)氫氣氣氛或者是含氫、氮氣體積比值為0.1～0.9的氫氣、氮氣混合氣體的氣氛；(2)一氧化碳氣體的氣氛；(3)碳粒或者各種活性炭在空氣之中燃燒所產生氣體的氣氛。本專利技術技術方案的優點在于：1、本專利技術制備的硅酸鹽綠色熒光粉具有很好的化學穩定性和熱穩定性，具有較高的結晶性，并且容易被紫外-近紫外(250～420納米)波段的光高效激發，發光強度高、發光效率高，色度純正，可用來制備白光LED照明器件，可應用于白光LED領域。2、該專利技術的熒光粉在基質中引入堿金屬離子Na+和稀土離子Eu2+，采用化學法，降低了合成溫度，易于操作和工業化生產，降低成本。且增強了其綠色發光，同時二次燒結，使得制得的熒光粉具有良好的發光強度、穩定性、顯色性和粒度，有利于實現制備高功率的LED。3、本專利技術提供的硅酸鹽綠色熒光粉制備工藝簡單靈活，合成溫度低，且材料制備對于設備的要求遠遠低于同類熒光粉，因此，能源消耗和產品成本明顯降低。4、本專利技術所使用的合成原料來源廣泛，同時產物易收集，無廢水廢氣排放本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種硅酸鹽綠色熒光粉，其特征在于：化學式為Na8Ca3?3xEu3xSi5O17，式中，x為Eu2+摻雜Ca2+位的摩爾百分數，0.0001≤x≤0.15。

【技術特征摘要】
1.一種硅酸鹽綠色熒光粉，其特征在于：化學式為Na8Ca3-3xEu3xSi5O17，式中，x為Eu2+摻雜Ca2+位的計量系數，0.0001≤x≤0.15。2.一種如權利要求1所述的硅酸鹽綠色熒光粉的制備方法，其特征在于采用化學溶液法，包括以下步驟：(1)以含有鈉離子Na+的化合物、含有鈣離子Ca2+的化合物、含有銪離子Eu3+的化合物、含有硅離子Si4+的化合物為原料，按分子式Na8Ca3-3xEu3xSi5O17中對應元素的化學計量比稱取各原料，其中x為Eu2+摻雜Ca2+位的摩爾百分數，0.0001≤x≤0.15；將稱取的鈉離子Na+的化合物、鈣離子Ca2+的化合物、銪離子Eu3+的化合物分別溶解于硝酸中并用去離子水稀釋，再按各反應物質量的0.5～2.0wt％分別添加絡合劑，分別在50～80℃的溫度條件下攪拌至溶解，得到各原料的溶液；將稱取的含有硅離子Si4+的化合物原料溶解于含水的乙醇溶液中，按反應物質量的0.5～2.0wt％添加絡合劑，在50～80℃的溫度條件下攪拌至溶解，得到含硅離子Si4+的化合物原料溶液；(2)將步驟(1)得到的各原料溶液緩慢混合，在50～80℃的溫度下攪拌1～2小時后，靜置，烘干處理，得到蓬松的前驅體；(3)將前驅體置于馬弗爐中在空氣氣氛中煅燒，第一次煅燒溫度為400～700℃，煅燒時間為1～9小時，自然冷卻到室溫；研磨后在還原氣氛進行第二次煅燒，第二次煅燒溫度為700～1000℃，煅燒時間為1～9小時，自然冷卻到室溫，得到硅酸鹽綠色熒光粉。3.根據權利要求2所述的硅酸鹽綠色熒光粉的制備方法，其特征在于：所述的含有Na+的化合物為氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉中的一種；所述的含有鈣離子Ca2+的化合物為氧化鈣、碳酸鈣、氫氧化鈣中一種；所述的含有銪離子Eu3+的化合物為氧化銪、硝酸銪、硫酸銪中的一種；所述的含有硅的化合物為正硅酸乙酯；所述的絡合劑為檸檬酸或草酸中的一種。4.根據權利要求2所述的硅酸鹽綠色熒光粉的制備方法，其特征在于：步驟(3)第一次煅燒溫度為500～600℃，煅燒時間為2～8小時；步驟(3)第二次煅燒溫度為750～950℃，煅燒時間為2～8小時。5.根據權利要求2所述的硅酸鹽綠色熒光粉的制備方法，其特征在于：所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：喬學斌，
申請(專利權)人：江蘇師范大學，
類型：發明
國別省市：江蘇;32