[發明專利]二價鉍離子摻雜硫酸鋇紅色熒光材料及其制備方法

無效

• 申請號: 201210462058.9
• 申請日: 2012-11-15
• 公開（公告）號: CN102965100A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 曹人平;彭明營;邱建榮
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: C09K11/56
• 分類號: C09K11/56
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 蔡茂略

技術領域

本發明涉及紅色熒光材料領域，特別涉及二價鉍離子摻雜硫酸鋇紅色熒光材料及其制備方法。

背景技術

隨著人類社會的發展，能源短缺和生態環境污染越來越威脅著人類生存，成為人類必須解決的問題。目前，大力推廣與應用低能耗（目前照明光源的10-15%左右）、發光效率高（目前照明光源的8-10倍左右）、使用壽命長（目前照明光源的10倍左右）、不含有汞等性能的固態LED照明技術就是其中方案之一。固態LED照明可以廣泛地應用在汽車、交通、軍事及人們日常生活等。

目前商用的二基色白光LED主要是采用藍光InGaN芯片激發Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺（YAG：Ce³⁺）黃色熒光粉。由于缺少紅色熒光粉，使其在紅色光譜區發光較弱，從而導致其色溫偏高，顯色指數偏低。為了解決這個局限，可以考慮在二基色白光LED中增加一種可被藍色LED芯片激發的紅色熒光粉，從而形成一種三基色（藍、黃、紅）的白光LED。

近十年來，稀土摻雜的紅色熒光粉被相繼報道，如：Eu、Sm、Pr等稀土離子摻雜的氮化物、氮氧化物、硅酸鹽、鋁酸鹽等。其中，稀土摻雜的氮化物、氮氧化物發光性能優越，量子效率超過70%，已經得到了應用。但是氮化物、氮氧化物的制備條件通常比較苛刻，需要高溫（＞1700℃）、高壓（＞5個大氣壓）及特殊條件，這些條件對設備的要求很高，從而影響熒光粉的價格不能夠降低。稀土是一種稀有金屬，隨著大量的開采和應用，稀土的價格越來越高，從而提升了熒光粉的價格。

在1886年Lecoq?de?Boisbaudran，C.R.報道Bi摻雜的硫酸堿土金屬鹽發紅光現象，F.A.在1949年證實了這種現象，在1994年，Mariska.A分析是這種紅色光由于二價鉍引起的。隨后人們先后研究了二價鉍發紅光現象，Srivastava.A在1998年報道了二價鉍摻雜磷硼酸堿土金屬鹽；Peng.M.Y.在2009至2010年報道了二價鉍摻雜磷酸堿土金屬鹽和磷硼酸堿土金屬鹽。二價鉍主要是代替基質（如：磷酸鹽、硫酸鹽及磷硼酸鹽）中的鋇或鍶離子。二價鉍摻雜的紅色熒光粉有三個激發峰，分別位于260nm、452nm與592nm左右，發射峰位于627nm左右。

發明內容

為了克服現有技術的上述缺點與不足，本發明的目的在于提供一種二價鉍離子摻雜硫酸鋇紅色熒光材料，具有在紫外和藍光光譜區吸收，紫外或藍光激發下具有覆蓋580～720nm區間的紅光熒光，其熒光壽命為10微秒左右，其熒光具有良好的抗熱淬滅特性。

本發明的另一目的在于提供上述二價鉍離子摻雜硫酸鋇紅色熒光材料的制備方法。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

二價鉍離子摻雜硫酸鋇紅色熒光材料，該紅色熒光材料屬正交晶系，其中元素的摩爾比為Ba：S：Bi??=（1-x）：1：x，0.0005≤x≤0.012。

二價鉍離子摻雜硫酸鋇紅色熒光材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）稱取原料：按元素摩爾比Ba：S：Bi=（1-x）：1：x，其中0.0005≤x≤0.012，分別稱取含鋇化合物原料、含鉍化合物原料及含硫化合物原料；

（2）預燒：步驟（1）稱取的原料經過研磨混勻后，在溫度為300～500℃下預燒3～5小時；

（3）燒制：將預燒后的樣品取出，再次研磨混勻后，在溫度為900～1100℃下燒制3～5小時，得到二價鉍離子摻雜硫酸鋇紅色熒光材料。

步驟（2）所述預燒在空氣氣氛下進行。

步驟（3）所述燒制在空氣氣氛下進行。

步驟（1）所述含鋇化合物原料為碳酸鋇、碳酸氫鋇、硝酸鋇、氯化鋇、磷酸鋇、磷酸氫鋇、草酸鋇和醋酸鋇中的任一種。

步驟（1）所述含硫化合物原料為硫酸銨、硫酸氫銨中的任一種。

步驟（1）所述含鉍化合物原料為三氧化二鉍、鉍粉、碳酸鉍、堿式碳酸鉍、氯化鉍、硝酸鉍、醋酸鉍及草酸鉍中的任一種。

本發明的二價鉍離子摻雜硫酸鋇紅色熒光材料與現有的二價鉍摻雜的其它紅色熒光材料相比有以下優點和有益效果：

1、現有的二價鉍摻雜的其它紅色熒光材料需要在還原氣氛下（如：氮氫混合氣體或氫氣等）制備，本發明的二價鉍離子摻雜硫酸鋇紅色熒光材料可以直接在空氣中制備，制備操作簡單、反應條件容易控制；

2、本發明的二價鉍離子摻雜硫酸鋇紅色熒光材料耐水性、耐溫度性能好。

附圖說明