[發明專利]一種硼酸鹽熒光粉基質及熒光粉的制備方法

有效

• 申請號: 201410319936.0
• 申請日: 2014-07-08
• 公開（公告）號: CN104059640A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發明（設計）人: 陳朝;鄭將輝;蔡麗晗;應莉莉;陳文志;陳蓉;范寶殿
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: C09K11/63
• 分類號: C09K11/63
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭

技術領域

本發明屬于熒光粉材料領域，具體的說是一種硼酸鹽熒光粉基質及其利用該基質制備熒光粉的方法。屬于白光LED、晶硅太陽能電池下轉換材料制備技術和熒光農膜的關鍵輔助材料。

背景技術

白光LED因其節能、高效、長壽命和環保被稱為新一代固體照明燈而備受關注迅速進入夜景照明、室內照明、汽車、個人通訊設備等領域。這種新型綠色光源必為新一代的照明光源、對節能、環保、提供人們的生活質量等方面有著廣泛而深遠的意義。

目前實現白光LED的主要方法有如下三種：1.多芯片組合法：利用紅光、綠光、藍光LED制備LED白光組件，即多色LED組合法；2.用LED芯片所發光激發熒光粉，芯片和熒光粉發出的光混合形成白光，即熒光粉涂敷光轉變法；3.利用多個活性層使LED直接發白光，即多量子阱法。目前多量子阱法，處于試驗研發階段，在技術上還不成熟，商用的白光LED主要還是由發射黃光的YAG:Ce³⁺，與發射藍光(～460nm)的GaN管芯組合而成的熒光轉換型白光LED。此類白光LED缺少紅光區域的光譜，導致其顯色指數不好，發光效率比較低。GaN芯片(GaInN)的發射波長正向短波紫光(<400nm)發展，理論上，近紫外光的能量比藍光要高，制備出的白光LED光效可進一步提高，同時它的光譜范圍更寬，顯色指數可進一步增加，并可根據需要制備出不同色溫或不同顏色的LED產品。因此近紫外芯片比藍光芯片激發黃色熒光粉的白光LED更具有前景。現在通過近紫外激發紅、綠、藍熒光粉來獲得白光方案變得越來越受到重視，因此開發 出高效近紫外激發的紅、綠、藍熒光粉變得尤為重要。

單結太陽電池在太陽能光照下，主要響應光譜區間在可見光區域，在可見光和紅外部分都沒有得到有效的利用，因此制約了單結晶體硅太陽能電池效率的提高。可以通過下轉換材料，將太陽光中紫外光部分轉換到可見光，提高晶體硅太陽能電池的效率。因此開發出新型高效的下轉換材料，來提高太陽能電池的效率也變得越來越重要。

同樣，在農作物生長領域，不同農作物的最佳生長光譜不同，通過熒光粉可以將太陽光中的光譜進行轉換，使紫外光中的紫外成分轉換成植物生長最佳的光譜，以獲得最優的植物生長條件。

硼酸鹽體系熒光粉由于其合成溫度低，接受稀土摻雜的能力高，容易被近紫外光激發，被認為是一種很有前景的熒光材料，因此開發新型硼酸鹽熒光粉應用在白光LED領域、單結下轉換太陽電池領域以及促進農作物生長農膜方面變得非常有必要。

發明內容

本發明所要提供的技術問題是：需找一種合成方法簡單的、低成本、低能耗，易被近紫外光激發的新型硼酸鹽熒光粉基質，并獲得該基質稀土摻雜激活的新型熒光粉的最優制備方法，為白光LED、晶體硅太陽能電池和熒光農膜提供良好的光譜轉換材料。

該硼酸鹽熒光粉的通式為NaBaBO₃：xRe，yM(亦即BaNaBO₃：xRe，yM)，其中NaBaBO₃(亦即BaNaBO₃)硼酸鹽為發光基質，Re為摻雜的稀土發光中心，為銪Eu、鏑Dy、銩Tm、鋱Tb、衫Sm、鐠Pr、餌Er，錳Mn中的至少一種，較佳地為一種、兩種或三種共摻。0＜x≤0.20，在優選實施方式中，x＝0.01、0.03、0.05、0.07、0.09、0.10、0.11、0.13.0.15.0.17、0.19或0.20；

M為輔助摻雜元素，是鋰Li、鈉Na、鉀K、硅Si、硼B、鋁Al、鎵Ga、銦In中的至少一種，0≤y≤0.20，在優選實施方式中，y＝0、0.01、0.03、0.05、0.07、0.09、0.10、0.11、0.13.0.15.0.17、0.19或0.20。

所述硼酸鹽熒光粉的制備方法其特征在于包括以下步驟：

(1)按照上述化學式NaBaBO₃：xRe，yM的化學計量比稱取原料，碳酸鋇、硼酸、碳酸鈉、稀土氧化物、輔助摻雜元素M的化合物，充分研磨混合得到混合物；

(2)將步驟(1)中得到的混合物在H₂、N₂或CO中的一種或其混合氣體氣氛中加熱煅燒；

(3)研磨后得到稀土硼酸鹽熒光粉。

步驟(2)中，所述加熱煅燒包括以下步驟：