一種Li、Mg共摻的雙鈣鈦礦紅色熒光粉及其制備方法技術

本發明專利技術涉及一種共摻雜雙鈣鈦礦紅色熒光粉及其制備方法。其特征在于其組成式為：Na(Gd1-x-y-zEuxLiyMgz)MgWO6，其中0.05≤x≤0.2；0.02≤y≤0.1；0.02≤z≤0.2；采用固相法制備該熒光材料。本發明專利技術以雙鈣鈦礦NaGdMgWO6作為基質結構材料，以Eu為紅色發光中心，以共摻如的Li和Mg作為敏化源并提供助熔作用，三者均取代雙鈣鈦礦基質NaGdMgWO6中的Gd位置，產生較低的晶格對稱性，由此保證熒光材料的穩定、高效和高顯色性。此外，采用傳統固相法制備該熒光材料，操作簡單，過程可控。

【技術實現步驟摘要】
一種Li、Mg共摻的雙鈣鈦礦紅色熒光粉及其制備方法
本專利技術屬于發光材料
，涉及一種共摻雜雙鈣鈦礦紅色熒光粉及其制備方法。
技術介紹
白光LED是白熾燈、日光燈和節能燈之后的第四代照明光源，被稱為21世紀的綠色光源，其具有綠色環保、高效節能、體積小、質量輕、反應快、工作電壓低及安全的特點。LED在未來有望取代傳統照明光源。并會在平板顯示、道路照明等領域獲得了廣泛應用。目前白光LED發出白光的方式主要利用熒光粉轉換法。已商業化的獲得白光的途徑為460nm藍光GaN芯片激發Y3Al5O12:Ce3+黃色熒光粉，熒光粉發射的黃光和芯片激發后剩余的藍光組合形成白光，其光譜中較弱的紅區發射造成其顯色指數較低，因此需要在熒光粉中混入同激發的紅粉來補償紅光發射和提高光轉換效率；同時，在近紫外LED激發的紅綠藍三基色熒光粉中，目前所用的紅色熒光粉的如CaS:Eu2+、Y2O2S:Eu3+等的發光強度遠低于同激發的BaMgAl10O17:Eu2+藍色與ZnS:Cu+,Al3+綠色熒光粉。另外，硫化物化學穩定性一般，在使用過程中釋放出的硫氣體和較寬的紅色發射帶所造成的污染和較差的色純度等都限制了其應用。因此，在近紫外到藍光范圍內具有高效吸收的、在紅光范圍具有較窄發光譜帶且環境穩定性好的紅色熒光粉獲得了廣泛研究，如鎢鉬酸鹽、磷酸鹽、釩酸鹽、鈦酸鹽等。白光LED用的商業紅色熒光粉局限于氮化物，氧氮化物和硫化物，存在制備復雜、成本較高、服役穩定性差等特點。甚至有些熒光粉會在一定溫度下出現發光強度衰減。因此，開發能具有良好發光特性，化學性質穩定，成本低的新型高性能紅色LED熒光粉迫在眉睫。因此，新型熒光粉基質材料的性能非常重要，必須滿足具有良好的化學穩定性，合適的禁帶寬度和晶體結構，以及低的生產成本，尋找良好的基質材料進而制備發光性能優異的LED用紅色熒光材料具有重大的科學和現實意義。本專利技術正是基于該目的，提出一種新型的性能優良的Li、Mg共摻的雙鈣鈦礦紅色熒光材料，該熒光材料能發出強烈的紅色光，同時具有良好的穩定性和較低的成本，可以彌補同類LED熒光粉的缺點，據有很大的應用價值。
技術實現思路
本專利技術的目的是針對現有紅色熒光粉存在發光強度偏低、紅光色純度不夠、基質材料物理化學穩定性差等問題，而提供一種Li、Mg共摻的雙鈣鈦礦紅色熒光粉，本專利技術的另一目的是提供上述雙鈣鈦礦紅色熒光粉的制備方法。本專利技術的技術方案為：一種Li、Mg共摻的雙鈣鈦礦紅色熒光粉，其特征在于其組成式為：Na(Gd1-x-y-zEuxLiyMgz)MgWO6其中0.05≤x≤0.2；0.02≤y≤0.1；0.02≤z≤0.2。本專利技術還提供了上述的雙鈣鈦礦紅色熒光粉的制備方法，其具體步驟如下：(1)原料選取：Li、Na、Mg元素原料分別選擇相應的分析純以上的碳酸鹽，Gd、Eu、W元素原料分別選擇相應的分析純以上的金屬氧化物；(2)粉體稱量、球磨與干燥：按雙鈣鈦礦組成Na(Gd1-x-y-zEuxLiyMgz)MgWO6所需的金屬元素摩爾比稱量原料，置于球磨罐內，同時加入無水乙醇作為球磨介質，將球磨罐放入球磨機上，設定球磨轉速為140～200r/min，球磨時間為9～18h；將球磨后的漿料取出，放入干燥箱內干燥；(3)煅燒：將干燥過篩后的混合料進行高溫煅燒，1100～1300℃下保溫4～8h煅燒，隨爐冷卻后，即得到雙鈣鈦礦紅色熒光粉。優選上述的球磨介質無水乙醇與原料粉體質量比為1～3：1。優選原料粉體與球磨罐內裝的磨球的質量比為1：(1～4)。為避免雜質混入，優選球磨罐內裝的磨球為高純氧化鋁球；球磨罐為高純氧化鋁罐。優選干燥溫度為50～100℃；干燥時間為10～12h。本專利技術使用Li+和Mg2+共摻雜來提高雙鈣鈦礦NaGdMgWO6:Eu3+的紅光發光強度，通過敏化發光(如Li+、Mg2+不能價取代Gd3+產生的空位作為能量敏化載體，對稱性下降產生的躍遷解禁等)、助熔結晶(Li2CO3等低熔點碳酸鹽作為助熔劑能提升粉體顆粒的結晶性能，減少猝滅中心)等作用來實現該體系熒光粉的高強度發光；以雙鈣鈦礦NaGdMgWO6作為基質結構材料，以Eu為紅色發光中心，以共摻如的Li和Mg作為敏化源并提供助熔作用，三者均取代雙鈣鈦礦基質NaGdMgWO6中的Gd位置，產生較低的晶格對稱性，由此保證熒光材料的穩定、高效和高顯色性。此外，采用傳統固相法制備該熒光材料，操作簡單，過程可控。有益效果：1.本專利技術提供的紅色熒光粉發光強度高，發光量子效率高。2.本專利技術提供的熒光粉發光中心占據晶格對稱性較低的位置，對激發能的吸收較強，發射波長在590-650nm紅光范圍內，色純度與顯色性好。3.本專利技術提供的熒光材料采用固相法制備，方法簡便，過程可控，試驗周期短、產品穩定性好。附圖說明圖1為按照實施例1制備的Na(Gd0.7Eu0.05Li0.05Mg0.2)MgWO6熒光粉615nm監測下的激發光譜，橫坐標為波長，縱坐標為相對發光強度。圖2為按照實施例2制備的Na(Gd0.78Eu0.1Li0.02Mg0.1)MgWO6在395nm激發下的發射光譜，橫坐標為波長，縱坐標為發光強度。圖3為按照實施例3制備的Na(Gd0.68Eu0.2Li0.1Mg0.02)MgWO6熒光粉的掃描電子顯微鏡照片。具體實施方式下面結合實施例對本專利技術作進一步的說明，但不應以此限制本專利技術的保護范圍。本專利技術的具體實施配料如表1表1實施例配方實施例1組成如表1中1#示，具體制備方法包括下列步驟：(1)將原料Li2CO3、MgCO3、Na2CO3、WO3、Gd2O3、Eu2O3按表1所列的化學計量比和原料配方進行稱量，置于氧化鋁球磨罐內，同時加入無水乙醇和作為球磨介質，氧化鋁球作為磨球；(2)將球磨罐放入球磨機上，設定球磨轉速為200r/min，球磨9h。將球磨后的漿料取出，放入50℃的干燥箱內，干燥12h。(3)將干燥過篩后的混合料進行高溫煅燒，1300℃下保溫4h煅燒，隨爐冷卻到室溫后，即可得到雙鈣鈦礦紅色熒光粉。(4)將制得的產物研磨過200目篩，然后用粉末壓片機將其干壓成薄圓板，進行性能測試。測試結果如下：粉體經XRD測試，均為純雙鈣鈦礦結構，熒光光譜(FL3-221,HOROBA,JobinYvon,France)測試，在監測615nm紅光下的激發光譜見圖1，在395nm激發下發光為615nm的紅光，發光強度是目前商用Y2O2S:Eu3+、CaMoO4:Eu3+紅色熒光粉的近4.5倍和1.5倍，量子效率分別是上述兩種紅色熒光粉的174％和112％。實施例2組成如表1中2#示，具體制備方法包括下列步驟：(1)將原料Li2CO3、MgCO3、Na2CO3、WO3、Gd2O3、Eu2O3按表1所列的化學計量比和原料配方進行稱量，置于氧化鋁球磨罐內，同時加入無水乙醇和作為球磨介質，氧化鋁球作為磨球；(2)將球磨罐放入球磨機上，設定球磨轉速為180r/min，球磨15h。將球磨后的漿料取出，放入70℃的干燥箱內，干燥10h。(3)將干燥過篩后的混合料進行高溫煅燒，1200℃下保溫5h煅燒，隨爐冷卻到室溫后，即可得到雙鈣鈦礦紅色熒光粉。(4)將制得的產物研磨過200目篩，然后用粉末壓片機將其干壓成薄圓板，進行性能測本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種Li、Mg共摻的雙鈣鈦礦紅色熒光粉，其特征在于其組成式為：Na(Gd1?x?y?zEuxLiyMgz)MgWO6其中0.05≤x≤0.2；0.02≤y≤0.1；0.02≤z≤0.2。

【技術特征摘要】
1.一種Li、Mg共摻的雙鈣鈦礦紅色熒光粉，其特征在于其組成式為：Na(Gd1-x-y-zEuxLiyMgz)MgWO6其中0.05≤x≤0.2；0.02≤y≤0.1；0.02≤z≤0.2。2.一種制備如權利要求1所述的雙鈣鈦礦紅色熒光粉的方法，其具體步驟如下：(1)原料選取：Li、Na、Mg元素原料分別選擇相應的分析純以上的碳酸鹽，Gd、Eu、W元素原料分別選擇相應的分析純以上的金屬氧化物；(2)粉體稱量、球磨與干燥：按雙鈣鈦礦組成Na(Gd1-x-y-zEuxLiyMgz)MgWO6所需的金屬元素摩爾比稱量原料，置于球磨罐內，同時加入無水乙醇作為球磨介質，將球磨罐放入球磨機上，設...

【專利技術屬性】
技術研發人員：張樂，葉勇，王騁，唐定遠，沈德元，
申請(專利權)人：江蘇師范大學，
類型：發明
國別省市：江蘇;32