具有光增強(qiáng)功能黃色熒光粉的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有光增強(qiáng)功能黃色熒光粉的制備方法，工藝步驟如下：第一、銀納米顆粒制備：（1）取5.67-15.3mg的AgNO3溶于去離子水中，并加熱到沸騰，（2）在AgNO3溶液中滴加濃度為l％的檸檬酸鈉溶液0.63-1.7ml，繼續(xù)攪拌加熱到沸騰，（3）將溶液繼續(xù)煮沸20-30min后冷卻至室溫，（4）將灰黃色Ag膠進(jìn)行離心分離并用去離子水和無(wú)水乙醇進(jìn)行清洗，然后放在干燥箱中干燥，所得Ag納米顆粒，其粒徑約30-80nm。
【專利說(shuō)明】具有光增強(qiáng)功能黃色熒光粉的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及白光LED照明技術(shù)及光電子顯示領(lǐng)域，尤其涉及一種用于白光LED照明光源、LED顯示屏及顯示器背光源在內(nèi)的發(fā)光裝置的熒光發(fā)光材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]LED(發(fā)光二極管)作為一種新型固體光源，近幾年發(fā)展十分迅速，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于大屏幕顯示、交通信號(hào)燈、景觀照明、路燈照明等領(lǐng)域。與白熾燈和節(jié)能燈相比，LED照明光源具有體積小、反應(yīng)速度快，抗震性好、壽命長(zhǎng)、尤其節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，被譽(yù)為第四代照明光源。在白光LED技術(shù)中，黃色熒光粉是其中的一個(gè)關(guān)鍵材料，然而，現(xiàn)有的黃色熒光粉的發(fā)光效率的發(fā)光效率需進(jìn)一步提高。表面等離子光增強(qiáng)是利用表面等離子激元與光進(jìn)行共振耦合原理來(lái)提高發(fā)光效率的技術(shù)。浙江大學(xué)Peihong Cheng等2008年在《應(yīng)用物理快報(bào) APPLIED PHYSICS LETTERS))上發(fā)表了題為 “Enhancement of ZnO light emissionvia coupling with localized surface plasmon of Ag island film” 的石開究論文，石開究了金屬表面等離子耦合共振增強(qiáng)ZnO薄膜發(fā)光效率的技術(shù)，使發(fā)光效率增強(qiáng)了近3倍。臺(tái)灣學(xué)者 Wen-Hsuan Chao 等 2010 年在《應(yīng)用物理雜志 JOURNAL OF APPLIED PHYSICS))上發(fā)表了題為 “Surface plasmon-enhanced emission from Ag-coated Ce doped Y3A15012 thin filmsphosphor capped with a dielectric layer of Si02” 研究論文，研究了有關(guān) YAG:Ce 突光粉發(fā)光增強(qiáng)技術(shù)，其 基本方法是
其光增強(qiáng)機(jī)理在石英玻璃基片上沉積一層YAG:Ce薄膜熒光層，并利用表面等離子共振原理使YAG: Ce熒光粉薄膜的發(fā)光強(qiáng)度增強(qiáng)了 4.5倍。這些研究成果，為進(jìn)一步的探索使用金屬表面等離子耦合技術(shù)提高YAG:Ce發(fā)光材料的發(fā)光效率提供了思路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是:提供一種具有光增強(qiáng)功能黃色熒光粉的制備方法。是利用金屬納米顆粒表面等離子激元與熒光粉熒光發(fā)射之間的共振耦合進(jìn)行光增強(qiáng)，由于共振耦合效率與金屬顆粒和熒光粉所處的介質(zhì)環(huán)境有密切的關(guān)系，因此在工藝設(shè)計(jì)中使用了 Si02對(duì)納米金屬顆粒進(jìn)行了包覆，通過(guò)調(diào)控Si02包覆層的厚度，可獲得對(duì)熒光發(fā)光強(qiáng)度的最大增強(qiáng)。
[0004]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:具有光增強(qiáng)功能黃色熒光粉的制備方法，工藝步驟如下:
第一、銀納米顆粒制備:(I)取5.67-15.3mg的AgNO3溶于去離子水中，并加熱到沸騰，
(2)在AgNO3溶液中滴加濃度為I %的檸檬酸鈉溶液0.63-1.7ml，繼續(xù)攪拌加熱到沸騰，(3)將溶液繼續(xù)煮沸20-30min后冷卻至室溫，(4)將灰黃色Ag膠進(jìn)行離心分離并用去離子水和無(wú)水乙醇進(jìn)行清洗，然后放在干燥箱中干燥，所得Ag納米顆粒，其粒徑約30-80nm ；
第二、Agi SiO2顆粒制備:(I)取2-8mg的Ag納米顆粒分散到50_200ml無(wú)水乙醇中，并強(qiáng)力攪拌，(2)用25%的NH3.H2O調(diào)節(jié)混合液的pH值為9_10，(3)取15_60ml的正硅酸乙酯加入混合液，在室溫下攪拌反應(yīng)20-24h，獲得厚度為12-48 nm的Ag@ SiO2顆粒。
[0005]第三、具有光增強(qiáng)功能黃色熒光粉(AgOSiO2OYAG:Ce，Pr)制備:(I)按照摩爾計(jì)量比以化學(xué)式 Y3_x_yAl5012:Cex3+，Pry3+稱取原料，其中 x=0.03-0.06mol,y=0-0.02 mol, (2)將稱取的原料加適量的去離子水配制成濃度為lmol/L的硝酸鹽溶液并在磁力攪拌器上混合攪拌均勻，(3)添加原料四倍摩爾質(zhì)量的NH4HCO3配成濃度為l-3mol/L沉淀劑溶液，(4)將制得的Ag@ SiO2顆粒分散在制得的硝酸鹽溶液中，攪拌20-30min混合均勻，(5)將得到的硝酸鹽混合溶液以l_3ml/min的速率滴入到制得的沉淀劑溶液中，滴定結(jié)束后用NH3.H2O調(diào)節(jié)pH=7-8，之后
繼續(xù)攪拌1-2小時(shí)，室溫陳化8-12h，然后抽濾，并用無(wú)水乙醇、去離子水各清洗兩次，放入真空干燥箱中80°C干燥5-10h，(6)混入助熔劑，助熔劑的含量為前驅(qū)體總量的3%-8%，(7)最后對(duì)獲得的前軀體于H25%/N295%的混合氣氛下900-1200°C煅燒2_4h，得到所需的產(chǎn)品具有光增強(qiáng)功能黃色熒光粉(AgOSiO2OYAG:Ce，Pr)。
[0006]為了更好地解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述的助熔劑為 NH4F 或 NaF。
[0007]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:上述具有光增強(qiáng)功能黃色熒光粉的制備方法，采用金屬顆粒表面等離子光增強(qiáng)技術(shù)制備有機(jī)熒光發(fā)光材料，明顯的提高了 YAG黃色熒光粉的發(fā)光效率，工藝簡(jiǎn)單易控；通過(guò)改變Si02包覆層的厚度可控制表面等離子激元的共振波長(zhǎng)，可有效實(shí)現(xiàn)熒光粉與LED芯片的匹配，制造出的發(fā)光器件和光源模塊的發(fā)光效率更高，性能穩(wěn)定，可使用成套設(shè)備進(jìn)行 批量生產(chǎn)，提高了熒光粉的生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，采用本發(fā)明所述的述具有光增強(qiáng)功能黃色熒光粉應(yīng)用在白光LED照明光源中，可降低熒光粉的使用量，進(jìn)而降低稀土材料的消耗量，這對(duì)保護(hù)環(huán)境具有重要意義。
【具體實(shí)施方式】
[0008]下面通過(guò)具體實(shí)施例詳細(xì)描述一下本發(fā)明的具體內(nèi)容。
[0009]具有光增強(qiáng)功能黃色熒光粉的制備方法，工藝步驟如下:
第一、銀納米顆粒制備:(I)取5.67-15.3mg的AgNO3溶于去離子水中，并加熱到沸騰，
(2)在AgNO3溶液中滴加濃度為I %的檸檬酸鈉溶液0.63-1.7ml，繼續(xù)攪拌加熱到沸騰，(3)將溶液繼續(xù)煮沸20-30min后冷卻至室溫，(4)將灰黃色Ag膠進(jìn)行離心分離并用去離子水和無(wú)水乙醇進(jìn)行清洗，然后放在干燥箱中干燥，所得Ag納米顆粒，其粒徑約30-80nm ；
第二、Agi SiO2顆粒制備:(I)取2-8mg的Ag納米顆粒分散到50_200ml無(wú)水乙醇中，并強(qiáng)力攪拌，(2)用25%的NH3.H2O調(diào)節(jié)混合液的pH值為9_10，(3)取15_60ml的正硅酸乙酯加入混合液，在室溫下攪拌反應(yīng)20-24h，獲得厚度為12-48 nm的Ag@ SiO2顆粒。
[0010]第三、具有光增強(qiáng)功能黃色熒光粉(AgOSiO2OYAG:Ce，Pr)制備:(I)按照摩爾計(jì)量比以化學(xué)式 Y3_x_yAl5012:Cex3+，Pry3+稱取原料，其中 x=0.03-0.06mol,y=0-0.02 mol, (2)將稱取的原料加適量的去離子水配制成濃度為lmol/L的硝酸鹽溶液并在磁力攪拌器上混合攪拌均勻，(3)添加原料四倍摩爾質(zhì)量的NH4HCO3配成濃度為l-3mol/L沉淀劑溶液，(4)將制得的Ag@ SiO2顆粒分散在制得的硝酸鹽溶液中，攪拌20-30min混合均勻，(5)將得到的硝酸鹽混合溶液以l_3ml/min的速率滴入到制得的沉淀劑溶液中，滴定結(jié)束后用NH3.H2O調(diào)節(jié)pH=7-8，之后繼續(xù)攪拌1-2小時(shí)，室溫陳化8-12h，然后抽濾，并用無(wú)水乙醇、去離子水各清洗兩次，放入真空干燥箱中80°C干燥5-10h，(6)混入助熔劑，所述的助熔劑為NH4F *NaF，助熔劑的含量為前驅(qū)體總量的3%-8%，(7)最后對(duì)獲得的前軀體于H25%/N295%的混合氣氛下900-1200°C煅燒2-4h，得到所需的產(chǎn)品具有光增強(qiáng)功能黃色熒光粉(AgOSiO2OYAG: Ce，Pr)。
[0011]實(shí)施例1
具有光增強(qiáng)功能黃色熒光粉的制備方法，工藝步驟如下:
第一、銀納米顆粒制備:(I)取5.67mg的AgNO3溶于去離子水中，并加熱到沸騰，(2)在AgNO3溶液中滴加濃度為I %的檸檬酸鈉溶液0.63ml，繼續(xù)攪拌加熱到沸騰，(3)將溶液繼續(xù)煮沸20min后冷卻至室溫，(4)將灰黃色Ag膠進(jìn)行離心分離并用去離子水和無(wú)水乙醇進(jìn)行清洗，然后放在干燥箱中干燥，所得Ag納米顆粒，其粒徑約SOnm ；
第二、Agi SiO2顆粒制備:(1)取2mg的Ag納米顆粒分散到50ml無(wú)水乙醇中，并強(qiáng)力攪拌，(2)用25%的NH3.H2O調(diào)節(jié)混合液的pH值為9，(3)取15ml的正硅酸乙酯加入混合液，在室溫下攪拌反應(yīng)20h，獲得厚度為12nm的Ag@ SiO2顆粒。
[0012]第三、具有光增強(qiáng)功能黃色熒光粉(AgOSiO2OYAG:Ce，Pr)制備:(I)按照摩爾計(jì)量比以化學(xué)式Y(jié)3-x-yAl5012:Cex3+, Pry3+稱取原料，其中x=0.03mol, y=0mol, (2)將稱取的原料加適量的去離子水配制成濃度為lmol/L的硝酸鹽溶液并在磁力攪拌器上混合攪拌均勻，(3)添加原料四倍摩爾質(zhì)量的NH4HCO3配成濃度為lmol/L沉淀劑溶液，(4)將制得的Ag@ SiO2顆粒分散在制得的硝酸鹽溶液中，攪拌20min混合均勻，(5)將得到的硝酸鹽混合溶液以lml/ min的速率滴入到制得的沉淀劑溶液中，滴定結(jié)束后用NH3.H2O調(diào)節(jié)pH=7，之后繼續(xù)攪拌I小時(shí)，室溫陳化8h，然后抽濾，并用無(wú)水乙醇、去離子水各清洗兩次，放入真空干燥箱中80°C干燥5h，(6)混入助熔劑，所述的助熔劑為NH4F，助熔劑的含量為前驅(qū)體總量的3%，
(7)最后對(duì)獲得的前軀體于H25%/N295%的混合氣氛下900°C煅燒2h，得到所需的產(chǎn)品具有光增強(qiáng)功能黃色熒光粉(AgOSiO2OYAG:Ce，Pr)。
[0013]實(shí)施例2
具有光增強(qiáng)功能黃色熒光粉的制備方法，工藝步驟如下:
第一、銀納米顆粒制備:(I)取15.3mg的AgNO3溶于去離子水中，并加熱到沸騰，(2)在AgNO3溶液中滴加濃度為I %的檸檬酸鈉溶液1.7ml，繼續(xù)攪拌加熱到沸騰，(3)將溶液繼續(xù)煮沸30min后冷卻至室溫，(4)將灰黃色Ag膠進(jìn)行離心分離并用去離子水和無(wú)水乙醇進(jìn)行清洗，然后放在干燥箱中干燥，所得Ag納米顆粒，其粒徑約30nm ；
第二、Ag@ SiO2顆粒制備:(I)取8mg的Ag納米顆粒分散到200ml無(wú)水乙醇中，并強(qiáng)力攪拌，(2)用25%的NH3 -H2O調(diào)節(jié)混合液的pH值為10，(3)取60ml的正硅酸乙酯加入混合液，在室溫下攪拌反應(yīng)24h，獲得厚度為48 nm的Ag@ SiO2顆粒。
[0014]第三、具有光增強(qiáng)功能黃色熒光粉(AgOSiO2OYAG:Ce，Pr)制備:(I)按照摩爾計(jì)量比以化學(xué)式Y(jié)3-x_yAl5012:Cex3+，Pry3+稱取原料，其中χ=0.06mol,y=0.02 mol，(2)將稱取的原料加適量的去離子水配制成濃度為lmol/L的硝酸鹽溶液并在磁力攪拌器上混合攪拌均勻，
(3)添加原料四倍摩爾質(zhì)量的NH4HCO3配成濃度為3mol/L沉淀劑溶液，(4)將制得的Ag@SiO2顆粒分散在制得的硝酸鹽溶液中，攪拌30min混合均勻，(5)將得到的硝酸鹽混合溶液以3ml/ min的速率滴入到制得的沉淀劑溶液中，滴定結(jié)束后用NH3.H2O調(diào)節(jié)pH=8，之后繼續(xù)攪拌2小時(shí)，室溫陳化12h，然后抽濾，并用無(wú)水乙醇、去離子水各清洗兩次，放入真空干燥箱中80°C干燥10h，(6)混入助熔劑，所述的助熔劑為NaF，助熔劑的含量為前驅(qū)體總量的8%，(7)最后對(duì)獲得的前軀體于H25%/N295%的混合氣氛下1200°C煅燒4h，得到所需的產(chǎn)品具有光增強(qiáng)功能黃色熒光粉(AgOSiO2OYAG:Ce，Pr)。
[0015]實(shí)施例3
具有光增強(qiáng)功能黃色熒光粉的制備方法，工藝步驟如下:
第一、銀納米顆粒制備:(I)取9mg的AgNO3溶于去離子水中，并加熱到沸騰，(2)在AgNO3溶液中滴加濃度為I %的檸檬酸鈉溶液1ml，繼續(xù)攪拌加熱到沸騰，(3)將溶液繼續(xù)煮沸25min后冷卻至室溫，(4)將灰黃色Ag膠進(jìn)行離心分離并用去離子水和無(wú)水乙醇進(jìn)行清洗，然后放在干燥箱中干燥，所得Ag納米顆粒，其粒徑約50nm ；
第二、AgOSiO2顆粒制備:(1)取411^的48納米顆粒分散到100mL無(wú)水乙醇中，并強(qiáng)力攪拌，(2)用25%的NH3.H2O調(diào)節(jié)混合液的pH值為9，(3)取30ml的正硅酸乙酯加入混合液，在室溫下攪拌反應(yīng)22h，獲得厚度為24 nm的Ag@ SiO2顆粒。
[0016]第三、具有光增強(qiáng)功能黃色熒光粉(AgOSiO2OYAG:Ce，Pr)制備:(I)按照摩爾計(jì)量比以化學(xué)式Y(jié)3-x-yAl5012:Cex3+，Pry3+稱取原料，其中χ=0.05mol,y=0.01 mol，(2)將稱取的原料加適量的去離子水配制成濃度為lmol/L的硝酸鹽溶液并在磁力攪拌器上混合攪拌均勻，
(3)添加原料四倍摩爾質(zhì)量的NH4HCO3配成濃度為2mol/L沉淀劑溶液，(4)將制得的Ag@SiO2顆粒分散在制得的硝酸鹽溶液中，攪拌25min混合均勻，(5)將得到的硝酸鹽混合溶液以2ml/ min的速率滴入到制得的沉淀劑溶液中，滴定結(jié)束后用NH3.H2O調(diào)節(jié)pH=7，之后繼續(xù)攪拌1.5小時(shí)，室 溫陳化10h，然后抽濾，并用無(wú)水乙醇、去離子水各清洗兩次，放入真空干燥箱中80°C干燥8h，(6)混入助熔劑，所述的助熔劑為NH4F,助熔劑的含量為前驅(qū)體總量的6%，(7)最后對(duì)獲得的前軀體于H25%/N295%的混合氣氛下1000°C煅燒3h，得到所需的產(chǎn)品具有光增強(qiáng)功能黃色熒光粉(AgOSiO2OYAG:Ce，Pr)。
【權(quán)利要求】
1.具有光增強(qiáng)功能黃色熒光粉的制備方法，其特征在于:工藝步驟如下: 第一、銀納米顆粒制備:(1)取5.67-15.3mg的AgNO3溶于去離子水中，并加熱到沸騰，(2)在AgNO3溶液中滴加濃度為1 %的檸檬酸鈉溶液0.63-1.7ml，繼續(xù)攪拌加熱到沸騰，(3)將溶液繼續(xù)煮沸20-30min后冷卻至室溫，(4)將灰黃色Ag膠進(jìn)行離心分離并用去離子水和無(wú)水乙醇進(jìn)行清洗，然后放在干燥箱中干燥，所得Ag納米顆粒，其粒徑約30-80nm ;第二、Agi SiO2顆粒制備:(1)取2-8mg的Ag納米顆粒分散到50_200ml無(wú)水乙醇中，并強(qiáng)力攪拌，(2)用25%的NH3.Η20調(diào)節(jié)混合液的pH值為9-10，(3)取15_60ml的正硅酸乙酯加入混合液，在室溫下攪拌反應(yīng)20-24h，獲得厚度為12-48 nm的Ag@ SiO2顆粒；第三、具有光增強(qiáng)功能黃色熒光粉(AgOSiO2OYAG:Ce，Pr)制備:(1)按照摩爾計(jì)量比以化學(xué)式Y(jié)3_x_yAl5012:Cex3+，Pry3+稱取原料，其中x=0.03-0.06mol, y=0_0.02 mol, (2)將稱取的原料加適量的去離子水配制成濃度為lmol/L的硝酸鹽溶液并在磁力攪拌器上混合攪拌均勻，(3)添加原料四倍摩爾質(zhì)量的NH4HCO3配成濃度為l-3mol/L沉淀劑溶液，(4)將制得的Ag@ SiO2顆粒分散在制得的硝酸鹽溶液中，攪拌20-30min混合均勻，(5)將得到的硝酸鹽混合溶液以l_3ml/ min的速率滴入到制得的沉淀劑溶液中，滴定結(jié)束后用NH3.H2O調(diào)節(jié)pH=7-8，之后繼續(xù)攪拌1_2小時(shí)，室溫陳化8-12h，然后抽濾，并用無(wú)水乙醇、去離子水各清洗兩次，放入真空干燥箱中80°C干燥5-10h，(6)混入助熔劑，助熔劑的含量為前驅(qū)體總量的3%-8%，(7)最后對(duì)獲得的前軀體于H25%/N295%的混合氣氛下900-1200°C煅燒2_4h，得到所需的產(chǎn)品具有光增強(qiáng)功能黃色熒光粉(AgOSiO2OYAG: Ce, Pr )。
2.按照權(quán)利要求1所述的具有光增強(qiáng)功能黃色熒光粉的制備方法，其特征在于:所述的助熔劑為NH4F或NaF。
【文檔編號(hào)】C09K11/80GK103992796SQ201410234620
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】關(guān)榮鋒, 尤亞軍, 王曉雪, 董鵬玉 申請(qǐng)人:鹽城工學(xué)院