[發明專利]一種非稀土離子摻雜的硅酸鹽黃色熒光粉及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201610208746.0
• 申請日: 2016-04-06
• 公開（公告）號: CN105670613B
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 李盼來;孫遠生;王志軍;楊志平
• 申請（專利權）人: 河北大學
• 主分類號: C09K11/59
• 分類號: C09K11/59;C09K11/79
• 代理公司: 石家莊國域專利商標事務所有限公司13112
• 代理人: 白海靜

技術領域

本發明涉及發光材料及其制備方法和用途，具體地說是一種非稀土離子摻雜的硅酸鹽黃色熒光粉及其制備方法和應用。

背景技術

在照明領域，白光LED被認為是取代傳統的白熾燈、熒光燈和高強度氣體放電燈的第四代照明光源。基于發光二極管的（Light-EmittingDiode，LED）白光LED器件具有高效、節能、環保、體積小、壽命長、可靠性高等優點，被廣泛應用在各種照明和顯示領域。

目前，實現白光LED的途徑主要有兩種：（1）藍光LED芯片激發黃色熒光粉，藍光和黃光混合成白光；（2）紫光（或紫外）LED芯片激發紅、綠、藍三種熒光粉，紅、綠、藍光混合成白光。基于第一種白光LED的形成機理，行業內的技術人員積極開展了黃色熒光粉基質的研究，如日亞化學（Nichia）專利US5998925研發了化學通式為(Y_1-x,Sm_x)₃(Al_1-y,Ga_y)₅O₁₂:Ce³⁺；又如，歐司朗（Osram）專利US6669866報道了化學通式為(Tb_1-x-y,Re_x,Ce_y)₃(Al,Ga)₅O₁₂（簡寫TAG:Ce³⁺）的黃色熒光粉，等等。在這些熒光粉中，大家更為公知且應用更加成熟的黃色熒光粉主要是YAG:Ce³⁺，它能夠被440-480nm的藍光LED芯片有效激發，與藍光互補形成白光；而且YAG:Ce³⁺熒光粉的發射光譜相當寬廣，對波長的誤差容忍度相對較大，讓封裝者在制造白光LED時可以提高效率而降低成本，更適合用于高色溫的白光LED，這也是YAG:Ce³⁺熒光粉只所以受到業界廣泛使用的主要原因。但是，YAG:Ce³⁺也存在一定缺陷，如反應合成的熒光粉粒徑大小不易控制、作為激活劑的稀土材料價格較高、無法配出暖色系等。因此，行業內非常有必要繼續開發各項性能更加優秀的黃色熒光粉，以為實現白光LED提供更多可選基質。

眾所周知，在熒光粉的研發制備中，不摻雜稀土元素，單一純基質發光的熒光粉屈指可數，特別是在硅酸鹽熒光粉的制備中，幾乎無一例地摻雜了稀土元素，這必然使得所制備的熒光粉成本高昂，后期推廣使用受到一定局限。可見，行業內若能開發出不摻雜稀土離子的硅酸鹽熒光粉，以低成本、高性能的硅酸鹽為基質來實現白光LED，應該具有很高的經濟價值和社會效益。

發明內容

本發明的目的是提供一種非稀土離子摻雜的硅酸鹽黃色熒光粉及其制備方法和應用，以提供一種作為獲取白光LED的黃色熒光粉基質，解決現有硅酸鹽基質均需摻雜稀土離子才能發光導致成本較高的問題。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：一種非稀土離子摻雜的硅酸鹽黃色熒光粉，該熒光粉的化學通式為其化學式為Ca_xSr_yMg_2-x-y (Si₂O₆)，其中0.75≤x≤0.90，0.1≤y≤0.2。

本發明提供的非稀土離子摻雜的硅酸鹽黃色熒光粉優選為Ca_0.75Sr_0.2Mg_1.05(Si₂O₆)。

本發明還提供了一種非稀土離子摻雜的硅酸鹽黃色熒光粉的制備方法，包括以下步驟：

（a）按照熒光粉的化學通式Ca_xSr_yMg_2-x-y (Si₂O₆)中各元素的摩爾比稱取含有Ca、Sr、Mg、Si元素的氧化物或碳酸鹽，混合，研磨，得混合物，所述化學通式中0.75≤x≤0.90，0.1≤y≤0.2；

（b）將所述混合物置于還原氣氛中，加熱升溫至1250-1350℃焙燒4-8h，得燒結體；

（c）將所述燒結體冷卻至室溫后研磨，得非稀土離子摻雜的硅酸鹽黃色熒光粉。

本發明提供的黃色熒光粉的步驟（a）所述化學通式中x=0.75，y=0.2。

本發明提供的黃色熒光粉的步驟（a）所述研磨時間優選為15-30min。