[發明專利]二價鉍離子摻雜氯代五硼酸鋇紅色熒光材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201110185693.2
• 申請日: 2011-07-05
• 公開（公告）號: CN102344802A
• 公開（公告）日: 2012-02-08
• 發明（設計）人: 彭明營;邱建榮;董國平;楊中民;張勤遠
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C09K11/63
• 分類號: C09K11/63
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及發光材料研究領域，具體是一種二價鉍離子摻雜氯代五硼酸鋇紅色熒光材料及其制備方法。

背景技術

固態LED照明技術具有能耗低、發光效率高、使用壽命長、不含汞、體積小、不易破損等優點，因而漸漸被廣泛應用于普通照明、汽車、交通、成像、農業、醫藥等領域。加州大學圣芭芭拉分校的研究顯示，如果用150流明/瓦的白光LED（WLED）取代傳統的燈泡，到2025年僅美國在照明領域就可節省1150億美元，這樣就可少建133座發電站，少排放溫室CO₂氣體25800萬噸。鑒于此，近來對于LED尤其是WLED的研究方興未艾。在所有基于LED與熒光粉聯用獲得WLED的方案中，最為簡單的是將一種藍光LED與具有藍光吸收黃色熒光粉聯用。目前已商品化的WLED產品，藍光InGaN?LED與Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺?(YAG:Ce)的組合（此后，簡稱為BLED+YAG:Ce），正是基于這種方案。這種BLED+YAG:Ce產品的效率優于緊湊型熒光燈，但與白熾燈、鹵素燈（色溫通常位于2500-3200K，顯色指數CRI為100）相比，其劣勢在于色溫偏高，通常位于4500-6500K；?CRI較低，通常小于80。為了適當降低BLED+YAG:Ce色溫，提高其顯色指數CRI，獲得暖色調白光LED，通常需要引入另外一種長波長發射的熒光粉，譬如紅色。新添加的發光材料通常在藍光區域有吸收。

基于這種考慮，一些Eu²⁺，Ce³⁺或Mn²⁺摻雜的氮化物、氮氧化物、硅酸鹽、鋁酸鹽等新型熒光材料被相繼報道。其中氮化物或氮氧化物具有格外優異的光譜性質，量子效率超過70%，被認為是最具潛力的熒光粉，因而近來對這些化合物的研究比較活躍。但合成這些材料通常需要比較苛刻的條件，例如Eu²⁺摻雜β-SiAlON需要在1900^oC，10個大氣壓氮氣氛圍下合成。這種高溫高壓對設備的要求很高。另外，這些研究大都集中在稀土離子或過渡金屬離子摻雜，二價鉍離子Bi²⁺摻雜的報道甚少。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種二價鉍離子摻雜氯代五硼酸鋇紅色熒光材料及其制備方法，本發明可在較低溫度(≤1000^oC)下制備，采用價格更低的鉍摻雜的Ba₂B₅O₉Cl：Bi²⁺紅色熒光粉。

實現本發明的目的所采用的技術方案包括：

一種二價鉍離子摻雜氯代五硼酸鋇紅色熒光材料的制備方法，包括如下步驟：

（1）稱取含鋇、硼、氯及鉍的化合物原料，其摩爾比按鋇?:?硼:?氯?:?鉍?=?2(1-x)?:?5?:?1:?2x，其中0.0001≤x≤0.10；

（2）????上述稱好的原料，經研磨混勻后，進行預燒，控制溫度400～750^oC；（3）將預燒后的樣品取出，再次研磨混勻后，進行高溫燒制，控制溫度800～1000^oC；

（4）將燒制后的樣品放于800-1000^oC還原性氣氛下反應15分鐘～10小時，即可制得所需紅色熒光材料。

所述含鋇的化合物原料為碳酸鋇，氫氧化鋇，氧化鋇，硝酸鋇，草酸鋇和醋酸鋇中的任一種；所述含硼的化合物原料為硼酸，三氧化二硼和偏硼酸中的任一種；所述含氯的化合物原料為氯化鋇，氯化銨和含結晶水的氯化鋇中的任一種；所述含鉍的化合物原料為三氧化二鉍，鉍粉，堿式碳酸鉍和氯化鉍中的任一種。

所述還原性氣氛為石墨粉不完全燃燒產生的一氧化碳、氫氣或氮氣和氫氣的混合氣體。

與現有技術相比，本發明具有如下的優點和有益效果：本發明方法制備的熒光材料的特征是：(1)?紫外光(240～340nm)激發下具有覆蓋600nm～750nm區間的紅色熒光；(2)?390～500nm光激發下具有覆蓋600nm～750nm區間的紅色熒光；(3)?紅色熒光壽命約為10微秒，鉍摻雜氯代五硼酸鋇紅色熒光粉有望提高現有白光LED產品的顯色指數。

附圖說明

圖1為本發明465nm激發下鉍摻雜氯代五硼酸鋇的熒光光譜；

圖2為本發明275nm激發下鉍摻雜氯代五硼酸鋇的熒光光譜。