一種LED用硼硅酸鹽紅色納米熒光粉的合成方法技術

本發明專利技術公開了一種LED用硼硅酸鹽紅色納米熒光粉的合成方法，包括制備化學式為M3B2O6：xEu3+的前驅物、一次煅燒制備中間產物及二次煅燒制備目標產物等步驟。本發明專利技術制備得到紅色納米熒光粉，該紅色納米熒光粉結晶性好，顆粒細小，分布均勻，并且該紅色納米熒光粉具有更加優異的光譜特性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于發光材料
，具體涉及一種LED用硼硅酸鹽紅色納米熒光粉的合成方法。
技術介紹
白光LED作為一種新型的綠色環保固體照明光源，以其節能、環保(無污染、可回收)、體積小(顆粒小、易組合)、發熱量低(無熱輻射)、耗電少、壽命長(大于10000小時)、反應快等優點，廣泛用于手機、液晶顯示器的背光源、指示燈、戶外照明、室內照明、景觀照明、廣告牌、交通指示燈等，在全球半導體和照明領域掀起了一股白光LED熱潮。目前，白光LED主要是利用發光二極管(LED)的發射光去激發熒光粉而實現白光發射。實現白光LED主要有以下3種途徑:一是藍光芯片和可被藍光有效激發的黃色熒光粉組合成白光LED，目前是實現白光LED的一種主流技術方案，但是缺乏紅光成分；二是用紫外芯片和能被紫外光有效激發而發射紅、綠、藍三基色光的熒光粉組合成白光LED；三是將紅、綠、藍三基LED芯片組裝實現白光。但是能夠被近紫外光和藍光有效激發的熒光粉較缺乏，尤其是高效紅色熒光粉的匱乏，導致白光LED的顯色指數偏低，色溫偏高，影響了LED的普及應用。近年來，人們開始嘗試采用藍光LED芯片加上綠色和紅色熒光粉或者近紫外-紫外(350～410nm)發射的InGaN管芯激發三基色熒光粉以實現白光LED，獲得高顯色性、低色溫的白光LED。美國專利5998925公開了一種黃色熒光粉(Y,Gd)3(Al,Ga)5O12:Ce，將其作為光轉換材料與藍光LED管芯相匹配復合成白光。該體系發光效率高，但由于光譜成分中缺少紅光，造成色溫偏高和顯色性較差。中國專利公開了CN01029230A一種氮氧化物綠色熒光粉，與紅色氮化物熒光粉Sr2Si5N8匹配制造出高顯色性低色溫的白光LED。但氮氧化物熒光粉發光效率較低，且制備方法需要采用高溫、高壓固相法，目前作為白光LED材料還有很大局限性。因此，研究適合近紫外-藍光高效激發的LED用紅色熒光粉顯得非常重要。紅色熒光粉的制備方法，目前主要以高溫固相法為主，但高溫固相法合成溫度過高、煅燒保溫時間長，物相雜且顆粒粗大，形貌不規則，后續的粉碎工藝會引起熒光粉發光性能和使用性能的大幅下降。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術的目的在于提供一種LED用硼硅酸鹽紅色納米熒光粉的合成方法，反應溫度低，制備的納米熒光粉結晶性好，光譜特性更優異。為達到上述目的，本專利技術提供如下技術方案：一種LED用硼硅酸鹽紅色納米熒光粉的合成方法，包括以下步驟：（1）前驅物的化學式為M3B2O6：xEu3+，其中M為堿土金屬，x的摩爾百分含量為0<x<20%；根據前驅物的化學式中元素化學計量比稱取堿土金屬鹽、硼酸或氧化硼以及硝酸銪；（2）將步驟（1）稱取的反應物與表面活性劑以及螯合劑充分混合，然后進行球磨，直至完全反應為止；（3）將步驟（2）得到的產物抽濾、洗滌、烘干，得到前驅物粉末；（4）將步驟（3）得到的前驅物粉末與助熔劑混合均勻后，在空氣氣氛下煅燒，煅燒溫度為500~900℃，煅燒時間為3~6小時，即得中間產物；（5）目標產物的化學式為M3B2SiO8：xEu3+，其中M為堿土金屬，x的摩爾百分含量為0<x<20%；根據目標產物的化學式中元素化學計量比稱取步驟（4）得到的中間產物以及硅酸或二氧化硅混合，在空氣氣氛下煅燒，煅燒溫度為600~1000℃，煅燒時間為3~6小時，即得目標產物。進一步，所述步驟（1）中，M為Mg、Ca或Sr，堿土金屬鹽為MCO3、M(NO3)2·4H2O或MCl2·6H2O。進一步，所述步驟（2）中，表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉或聚乙二醇，表面活性劑與反應物的質量比為0.1%~2%。進一步，所述步驟（2）中，螯合劑為檸檬酸、乙二胺四乙酸和聚丙烯酸中的一種或多種，螯合劑與反應物的摩爾比3~6。進一步，所述步驟（2）中，球磨時加入潤滑劑。進一步，所述步驟（4）中，助熔劑為BaF2、SrF2和Li2CO3中的一種或多種。本專利技術的有益效果在于：1、本專利技術使用表面活性劑，并且配合使用了螯合劑使溶液與溶質形成螯合物體和配合物，同時本專利技術采用二次煅燒法制備（先由前驅物煅燒得到中間產物，再由中間產物煅燒得到目標產物），與常規方法相比，反應溫度大大降低，制備得到紅色納米熒光粉，該紅色納米熒光粉結晶性好、實現100%結晶，顆粒細小，分布均勻，發光性優異。2、本專利技術制備出的紅色納米熒光粉具有更加優異的光譜特性，能有效吸收300～480nm范圍內的激發波長，適合用作紫外（400～480nm）白光LED的紅色熒光粉原料；將本發明熒光粉作為電視屏幕熒光粉大大提高了電視屏幕的分辨率。附圖說明為了使本專利技術的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本專利技術提供如下附圖進行說明：圖1為實施例1制備的紅色納米熒光粉Sr3B2SiO8：0.06Eu2+的XRD譜圖；圖2為實施例1制備的紅色納米熒光粉Sr3B2SiO8：0.06Eu2+的掃描電鏡圖片；圖3為實施例1制備的紅色納米熒光粉Sr3B2SiO8：0.06Eu2+激發波長為394nm的發射光譜。具體實施方式下面將結合附圖，對本專利技術的優選實施例進行詳細的描述。實施例1一種LED用硼硅酸鹽紅色納米熒光粉的合成方法，包括以下步驟：（1）前驅物的化學式為Sr3B2O6：0.06Eu3+，根據前驅物的化學式中元素化學計量比稱取SrCO3、硼酸以及硝酸銪；（2）將步驟（1）稱取的反應物與表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉以及螯合劑檸檬酸充分混合，表面活性劑與反應物的質量比為0.5%，螯合劑與反應物的摩爾比4，然后進行球磨，球磨時加入潤滑劑，直至完全反應為止；（3）將步驟（2）得到的產物抽濾、洗滌、烘干，得到前驅物粉末；（4）將步驟（3）得到的前驅物粉末與助熔劑BaF2混合均勻后，在空氣氣氛下煅燒，煅燒溫度為600℃，煅燒時間為6小時，即得中間產物；（5）目標產物的化學式為Sr3B2SiO8：0.06Eu3+，根據目標產物的化學式中元素化學計量比稱取步驟（4）得到的中間產物以及硅酸混合，在空氣氣氛下煅燒，煅燒溫度為800℃，煅燒時間為4小時，即得目標產物。圖1為實施例1制備的紅色納米熒光粉Sr3B2SiO8：0.06Eu2+的XRD譜圖，從圖中可以看出，實施例1制備的紅色納米熒光粉結晶性好，雜質少。圖2為實施例1制備的紅色納米熒光粉Sr3B2SiO8：0.06Eu2+的掃描電鏡圖片，從圖中可以看出，實施例1制備的紅色納米熒光粉顆粒為大小均勻的球形，分散性良好，粒徑大小本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種LED用硼硅酸鹽紅色納米熒光粉的合成方法，其特征在于：包括以下步驟：（1）前驅物的化學式為M3B2O6：xEu3+，其中M為堿土金屬，x的摩爾百分含量為0<x<20%；根據前驅物的化學式中元素化學計量比稱取堿土金屬鹽、硼酸或氧化硼以及硝酸銪；（2）將步驟（1）稱取的反應物與表面活性劑以及螯合劑充分混合，然后進行球磨，直至完全反應為止；（3）將步驟（2）得到的產物抽濾、洗滌、烘干，得到前驅物粉末；（4）將步驟（3）得到的前驅物粉末與助熔劑混合均勻后，在空氣氣氛下煅燒，煅燒溫度為500~900℃，煅燒時間為3~6小時，即得中間產物；（5）目標產物的化學式為M3B2SiO8：xEu3+，其中M為堿土金屬，x的摩爾百分含量為0<x<20%；根據目標產物的化學式中元素化學計量比稱取步驟（4）得到的中間產物以及硅酸或二氧化硅混合，在空氣氣氛下煅燒，煅燒溫度為600~1000℃，煅燒時間為3~6小時，即得目標產物。

【技術特征摘要】
1.一種LED用硼硅酸鹽紅色納米熒光粉的合成方法，其特征在于：包括以下步驟：
（1）前驅物的化學式為M3B2O6：xEu3+，其中M為堿土金屬，x的摩爾百分含量為0<x<20%；根
據前驅物的化學式中元素化學計量比稱取堿土金屬鹽、硼酸或氧化硼以及硝酸銪；
（2）將步驟（1）稱取的反應物與表面活性劑以及螯合劑充分混合，然后進行球磨，直至
完全反應為止；
（3）將步驟（2）得到的產物抽濾、洗滌、烘干，得到前驅物粉末；
（4）將步驟（3）得到的前驅物粉末與助熔劑混合均勻后，在空氣氣氛下煅燒，煅燒溫度
為500~900℃，煅燒時間為3~6小時，即得中間產物；
（5）目標產物的化學式為M3B2SiO8：xEu3+，其中M為堿土金屬，x的摩爾百分含量為0<x<
20%；根據目標產物的化學式中元素化學計量比稱取步驟（4）得到的中間產物以及硅酸或二
氧化硅混合，在空氣氣氛下煅燒，煅燒溫度為600~1000℃，煅燒時間為3~6小時，即得目標產

【專利技術屬性】
技術研發人員：彭玲玲，曹仕秀，黃敏，趙聰，韓濤，
申請(專利權)人：重慶文理學院，
類型：發明
國別省市：重慶;85