[發(fā)明專利]一種堿土鋁酸鹽藍色熒光材料的制備及應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2017-01-22
• 公開（公告）號: CN106867524B
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 喬學(xué)斌;禚昌巖
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇師范大學(xué)
• 主分類號: C09K11/64
• 分類號: C09K11/64;H01L33/50
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

本發(fā)明涉及一種利用近紫外光激發(fā)并發(fā)射藍色熒光材料的制備方法及應(yīng)用。其化學(xué)通式為Ba_8?xCe_xAl₂O₁₁，其中x為Ce³⁺摻雜的摩爾比，0.001≤x≤0.4。本發(fā)明可以采用高溫固相法或化學(xué)合成法，制備得到的熒光粉在近紫外光激發(fā)下發(fā)射450納米附近的藍色熒光，可作為燈用或等離子顯示器用熒光材料，提高其光電轉(zhuǎn)化效率和性能穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料化學(xué)的技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種堿土鋁酸鹽藍色熒光材料的制備及應(yīng)用。

背景技術(shù)

近年來，能源短缺和環(huán)境污染已經(jīng)是全人類必需直面的兩大問題，節(jié)能減排已經(jīng)成為當前面臨的重要課題。另一方面，隨著生活水平的提高，人們對人造光源的需求也越來越高。而人造光源的普及和使用也是一個國家經(jīng)濟和生活水平的體現(xiàn)，有資料顯示，在發(fā)達國家，照明用電占整個電力消耗的20％，而在我國也達到了總用電量的12％。由此可見，使用節(jié)能高效的照明燈具對開展節(jié)能減排，具有非常大的幫助，而其重中之重就是開發(fā)新型高效的熒光粉，這一舉措將具有重大的經(jīng)濟和社會效益。

白光LED以低能耗而獲得較高的發(fā)光效率，是新穎的節(jié)能照明光源。此外，目前廣泛使用的節(jié)能燈，其燈管中都含有污染環(huán)境的化學(xué)物質(zhì)汞，容易給環(huán)境帶來危害。而白光LED在生產(chǎn)及使用過程中，并不產(chǎn)生對環(huán)境有害的化學(xué)物質(zhì)，因而被稱為是一種“綠色環(huán)保”的照明設(shè)備。而熒光粉是白光LED的重要組成部分，優(yōu)秀的熒光粉可以改善LED的顯色指數(shù)、發(fā)光效率、使用壽命等性能指標。而熒光粉一般是由基質(zhì)摻雜稀土元素構(gòu)成的，稀土元素因為其擁有獨特的電子結(jié)構(gòu)，使得熒光粉具有較強的吸收能力，高的轉(zhuǎn)換效率，特別是在可見光區(qū)域有很強的發(fā)射能力。其中使用最廣的是三基色熒光粉與紫外或近紫外LED的組合，其顯色性最好；還有就是藍光LED和黃色熒光粉的組合。

Ce是鑭系的第二號元素，其正三價離子Ce³⁺相應(yīng)的電子構(gòu)型為[Xe]4f¹。作為三價稀土離子，鈰離子和別的稀土離子有很大不同，由于它的5d能級很低，而4f能級較高，因此發(fā)生能級重疊，所以它們被激發(fā)后就到了5d態(tài)。由于缺少屏蔽，5d態(tài)容易受晶場影響，因此，在不同的晶體環(huán)境中，電子從其最低的5d軌道躍遷回4f基態(tài)時會產(chǎn)生不同波長的發(fā)射，所以Ce³⁺摻雜的材料受到了廣泛的關(guān)注。利用Ce³⁺的寬范圍發(fā)射制成的熒光粉，可以應(yīng)用于等離子平板顯示PDP，燈用三基色熒光粉，用于農(nóng)業(yè)的光轉(zhuǎn)換材料；此外，由于Ce³⁺的躍遷是電偶極允許的，因此鈰離子的發(fā)光壽命非常短暫，一般在10～1000納秒，利用該性質(zhì)，摻雜Ce³⁺的材料還能制成醫(yī)學(xué)上的快閃爍晶體。

另外，基于對視力保護以及顏色重現(xiàn)性的要求，相較于戶外路燈、工程照明以及景觀裝飾單/多色LED而言，家用照明光源對白光LED發(fā)光效率、色溫與顯色指數(shù)有較高要求。目前廣泛使用的白光LED是采用LED芯片發(fā)射藍光激發(fā)黃色熒光粉，由黃光與藍光混合產(chǎn)生白光。這種白光由于發(fā)射光譜中沒有紅色光譜成分，雖然可通過增加黃色光譜比例降低色溫，但是無論怎樣調(diào)節(jié)黃光與藍光比例都無法提高顯色指數(shù)。使用這種顯色指數(shù)比較低的光源，會造成顏色失真，即被照射物體的顏色看上去會與實際顏色不一致。為此有人提出，采用近紫外波長激發(fā)三基色熒光粉來獲取LED白光。這種方式相對于LED芯片藍光配合熒光粉產(chǎn)生的白光而言，雖然會犧牲一定發(fā)光效率，但是所獲白光色度較好，包括色域和色階。