[發(fā)明專利]一種基于磷灰石結(jié)構(gòu)的高顯色性三價Eu離子摻雜的紅色熒光材料及其制備方法

有效

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• 申請日: 2021-08-17
• 公開（公告）號: CN113549458B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 田甜;劉偉;厲文卓;劉琦;張彥;徐家躍
• 申請（專利權(quán)）人: 上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué);上海捷維辰科技有限公司
• 主分類號: C09K11/79
• 分類號: C09K11/79
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 翁若瑩

本發(fā)明公開了一種基于磷灰石結(jié)構(gòu)的高顯色性三價Eu離子摻雜的紅色熒光材料及其制備方法。本發(fā)明的紅色熒光材料的化學(xué)式為Ca₃(Y_1?xEu_x)₇(BO₄)(SiO₄)₅O(0x≤20at％)，其制備方法是按元素摩爾比稱取原料，在研缽中研磨混合后放入馬弗爐進(jìn)行高溫固相燒結(jié)，最終得到Eu³⁺摻雜的紅色熒光材料，該紅色熒光材料在紫外LED芯片激發(fā)下具有優(yōu)異的紅色發(fā)光性能。本發(fā)明的制備原料及最終產(chǎn)物均不含氟等有害物質(zhì)，且制備方法簡單，生產(chǎn)成本低。本發(fā)明的紅色熒光材料在紫外LED芯片激發(fā)時發(fā)出紅光，具有很高的熱穩(wěn)定性和色穩(wěn)定性，適用于暖白光LED器照明和顯示領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于磷灰石結(jié)構(gòu)的高顯色性三價Eu離子摻雜的紅色熒光材料及其制備方法，屬于固體發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

白光LED是一種具有高效節(jié)能、綠色環(huán)保、體積小重量輕、發(fā)熱少和壽命長等優(yōu)點的固態(tài)半導(dǎo)體發(fā)光器件，被稱為第四代光源，廣泛應(yīng)用于交通照明、衛(wèi)生醫(yī)療、國防科技以及植物照明等領(lǐng)域。目前，商業(yè)化白光LED制備的主流方案是藍(lán)色LED芯片與黃色熒光粉YAG:Ce³⁺組合，但由于其光譜中缺少綠光和紅光成分，使得發(fā)出來的白光顯色指數(shù)低，色溫高，顯色性差，難以滿足高性能器件的實際應(yīng)用需求。近期，紫外芯片與三基色熒光粉(紅、藍(lán)、綠色熒光粉) 組合得到白光的方法得到人們的重視。目前，商用的可被近紫外光激發(fā)的紅色熒光粉仍存在不足之處，如Y₂O₂S：Eu³⁺熒光粉熱穩(wěn)定性差、釋放H₂S和CS₂等有害氣體。因此，探索在紫外區(qū)具有良好穩(wěn)定性、高亮度和有效吸收的紅色熒光粉是非常有必要的。

合適的基質(zhì)材料是獲得理想熒光粉的關(guān)鍵。磷灰石結(jié)構(gòu)化合物被證明是一類優(yōu)異的基質(zhì)材料，化學(xué)通式為M₁₀(XO₄)₆Z₂(M＝Na⁺,K⁺,Ca²⁺,Sr²⁺,Mn²⁺,Ce³⁺,Y³⁺, Tb³⁺等；X＝P⁵⁺,S⁶⁺,Si⁴⁺等；Z＝F^-,Cl^-,Br^-,OH^-,O^2-等)，屬于六方晶系，空間群為P63/m。激發(fā)劑離子可占據(jù)磷灰石結(jié)構(gòu)中兩種非等效格位的陽離子位置，加上磷灰石中廣泛存在的類質(zhì)同像替代，使得磷灰石結(jié)構(gòu)具有復(fù)雜多變的晶體場環(huán)境，成為稀土離子摻雜的優(yōu)良基質(zhì)材料。另外，Eu³⁺具有4f65s25p6的電子構(gòu)型，在紫外光或陰極射線的激發(fā)下可以產(chǎn)生⁵D₀到⁷F_J(J＝1,2,3,4)的能級躍遷，主發(fā)射峰位于紅光區(qū)，常用作紅色發(fā)光中心。目前未見將磷灰石結(jié)構(gòu)化合物作為基質(zhì)摻雜Eu³⁺制備紅色熒光材料的相關(guān)報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：目前商用的可被近紫外光激發(fā)的紅色熒光粉仍存在熱穩(wěn)定性差、釋放有害氣體等問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于磷灰石結(jié)構(gòu)的高顯色性Eu³⁺摻雜的紅色熒光材料，該紅色熒光材料的化學(xué)式為Ca₃(Y_(1-x)Eu_x)₇(BO₄)(SiO₄)₅O，其中，0x≤20at％，所述紅色熒光材料的發(fā)光中心為稀土離子Eu³⁺。