一種橙紅色銻酸鹽熒光材料的制備方法及應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種橙紅色銻酸鹽熒光材料的制備方法及應用，特別涉及一種波長在200~450納米范圍內的紫外、近紫外及可見光激發(fā)的橙紅色銻酸鹽熒光粉材料的制備方法及其應用。
【背景技術】
[0002]進入新世紀以來，如何節(jié)約能源和保護環(huán)境一直是人們所面臨的重要問題，在發(fā)光領域，白光LED相對于傳統(tǒng)的白熾燈具有更好的節(jié)能效果，且發(fā)光性能穩(wěn)定，使用壽命長，從而大大降低了對能源的損耗，被人們譽為新世紀的綠色能源，并引起了人們的廣泛研究。
[0003]目前使用最廣泛的白光LED主要是以GaN基芯片搭配YAG:Ce的熒光粉，通過激發(fā)YAG:Ce來發(fā)射黃光與藍光混合來實現(xiàn)的。但由于其光源中缺少紅光成分，導致它的顯色指數(shù)比較低，色彩還原性差，色調偏冷色調，使得在眾多的燈用紅色熒光粉中，真正可以實用的并不多，因此在近紫外到藍光范圍內具有高效吸收的紅色熒光粉成為目前國內外研究的熱點。
[0004]銻酸鹽以其豐富的種類和穩(wěn)定的物理化學性質，而被人們廣泛的應用于熒光粉的基質材料，這主要是由于銻酸鹽有著很好的光吸收帶，經高能量的光激發(fā)后可以將吸收的能量傳遞給摻雜在銻酸鹽基體中的稀土離子，從而達到發(fā)光的效果。在銻酸鹽基質中摻雜銪離子Eu3+所準備的紅色熒光粉具有很好的色彩強度和純正的色度，這一點在Xin Lin等人報道的雙鈣鈦礦結構的Ca2LaSb06:Eu紅色熒光粉中有很好的介紹。在此報道基礎上我們研究了銻酸鈣橙紅色發(fā)光材料，且這種熒光粉材料目前尚未報道過。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有燈用熒光粉技術的不足，提供一種制備工藝簡單、性能高效的且發(fā)射峰可以在550~650之間可以調節(jié)的銻酸鹽基橙紅色熒光粉材料，使其在紫外及可見光的激發(fā)下，發(fā)射出高效穩(wěn)定的橙紅光。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是:提供一種橙紅色銻酸鹽熒光材料，它的化學通式為Ca5 5xEu5xSb5017，其中X為Eu3+摻雜的摩爾百分數(shù)，0.001 ^ x ^ 0.15 ;所述的銻酸鹽基發(fā)光材料對200?450納米范圍內的光具有很強的響應，可以發(fā)射出主波長在612納米的橙紅光。
[0007]一種橙紅色銻酸鹽熒光材料的制備方法，采用高溫固相法，其特征在于包括如下步驟:
(1)按化學式Ca55xEu5xSb5017*各元素的化學計量比，其中0.001彡X彡0.15，分別稱取含有鈣離子Ca2+的化合物、含有銪離子Eu 3+的化合物、含有銻離子Sb 3+的化合物，研磨并混合均勻，得到混合物；
(2)將步驟(1)得到的混合物置于馬弗爐中，在空氣氣氛下預煅燒，預煅燒溫度為300?700°C，預煅燒時間為2?16小時；
(3)將步驟(2)得到的混合物自然冷卻，研磨并混合均勻后，再次置于馬弗爐中，在空氣氣氛中煅燒，煅燒溫度為700?1100°C，煅燒時間為1?12小時，自然冷卻到室溫，研磨均勻后得到一種在紫外、近紫外光激發(fā)下的可以發(fā)射出橙紅光的銻酸鹽發(fā)光材料。
[0008]進一步的，步驟(2 )的預煅燒溫度為350?650 °C，預煅燒時間為3?12小時。
[0009]進一步的，步驟(3)的煅燒溫度為750?1000°C，煅燒時間為2?9小時。
[0010]進一步的，含鈣離子Ca2+的化合物為碳酸鈣、氯化鈣、硝酸鈣、氫氧化鈣、氧化鈣中的一種；所述的含有銪離子Eu3+的化合物為氧化銪、硝酸銪、氯化銪中的一種；所述的含有銻離子Sb3+的化合物為三氧化二銻、氯化銻或硝酸銻中的一種。
[0011 ] 一種橙紅色銻酸鹽熒光材料的制備方法，采用化學合成法，包括如下步驟:
(1)按化學式Ca55xEu5xSb5017*各元素的化學計量比，其中0.001彡X彡0.15，分別稱取含有鈣離子Ca2+的化合物、含有銪離子Eu 3+的化合物、含有銻離子Sb 3+的化合物，將它們分別用稀硝酸和去離子水溶解，再按各反應物質量的0.5-2.0被％分別添加絡合劑檸檬酸或草酸，得到各原料的混合溶液；
(2)將步驟(1)得到的各混合溶液緩慢混合均勻，然后在50?80°C的溫度條件下攪拌1?2小時，靜置、烘干后得到膨松的前驅體；
(3)將步驟(2)得到的前驅體置于馬弗爐中煅燒，煅燒溫度為500?950°C，煅燒時間為2?10小時，自然冷卻到室溫，研磨均勻后得到一種在紫外、近紫外光激發(fā)下可以發(fā)射橙紅光的銻酸鹽發(fā)光材料。
[0012]進一步的，步驟(3 )的煅燒溫度為600?900 °C，煅燒時間為3?9小時。
[0013]進一步的，所述的含鈣離子Ca2+的化合物為碳酸鈣、氯化鈣、硝酸鈣、氫氧化鈣、氧化鈣中的一種；所述的含有銪離子Eu3+的化合物為氧化銪、硝酸銪、氯化銪中的一種；所述的含有銻離子Sb3+的化合物為三氧化二銻、氯化銻或硝酸銻中的一種。一種橙紅色銻酸鹽熒光材料應用于各種發(fā)光照明材料中和光致發(fā)光色度的調節(jié)。
[0014]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點:本發(fā)明提供的銻酸鹽基熒光粉具有豐富的種類，具有較寬的吸收帶和較高的透光性，且相對于其它的熒光粉，如硫化物、鹵化物為基的材料，它的環(huán)保性能更好。本發(fā)明提供的銻酸鹽基熒光粉，制備的過程簡單易操作，重復性好，且整個過程中不需還原性氣氛保護，因此降低了能耗，且對于設備的要求不高，也大大降低了生產的成本。本發(fā)明所設計的銻酸鹽基熒光粉，可以被波長在200?450納米范圍內的光激發(fā)，發(fā)射出550-650納米范圍的橙紅光，可以應用于新型的白光LED中。
【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明實施例1制備樣品Ca4.95Eu0.。53135017的X射線粉末衍射圖譜。
[0016]圖2是本發(fā)明實施例1制備樣品Ca4.95EuQ.Q5Sb5(U^ SEM (掃描電子顯微鏡)圖譜。
[0017]圖3是本發(fā)明實施例1制備樣品0&4.9占％。53135017在612納米波長監(jiān)測下的激發(fā)光譜圖。
[0018]圖4是本發(fā)明實施例1制備樣品〇&4.9占11。.。說5017在396納米波長激發(fā)下的發(fā)光光譜圖。
[0019]圖5是本發(fā)明實施例1制備樣品0&4.9占％。55135017在612納米波長監(jiān)測下的發(fā)光衰減曲線。
[0020]圖6是本發(fā)明實施例5制備樣品Ca4.25Eu0.7#135017的X射線粉末衍射圖譜。
[0021]圖7是本發(fā)明實施例5制備樣品Ca4.25EuQ.75Sb5(U^ SEM (掃描電子顯微鏡)圖譜。
[0022]圖8是本發(fā)明實施例5制備樣品〇&4.2占％753135017在612納米波長監(jiān)測下的激發(fā)光譜圖。
[0023]圖9是本發(fā)明實施例5制備樣品〇&4.2占％755135017在396納米波長激發(fā)下的發(fā)光光譜圖。
[0024]圖10是本發(fā)明實施例5制備樣品0&4.2占11。.755135017在612納米波長監(jiān)測下的發(fā)光衰減曲線。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述。
[0026]實施例1:
制備 Ca4.95Eua Q5Sb5017
根據(jù)化學式Ca4.95EuaQ5Sb5017中各元素的化學計量比，分別稱取碳酸鈣CaCO 3:0.9900克，氧化銪Eu203:0.0352克，三氧化二銻Sb 203:1.4575克，在瑪瑙研缽中研磨并混合均勻后，選擇空氣氣氛于馬弗爐中在650°C下預煅燒3小時，然后冷至室溫，取出樣品；再次把混合料充分混合研磨均勻，在空氣氣氛之中，1000 V下煅燒2小時，冷卻至室溫，取出后并充分研磨即得到粉末狀的可以發(fā)射橙紅光的銻酸鹽材料。
[0027]參見附圖1，它是本實施例技術方案制備樣品的X射線粉末衍射圖譜，XRD測試結果顯示，圖中無其它雜峰出現(xiàn)，說明所制得的樣品是單相物質；
參見附圖2，它是按本實施例技術方案所制備樣品的SEM (掃描電子顯微鏡)圖譜；從圖中可以看出，所得樣品結晶性好，顆粒分散均勻，其平均粒徑為3.02微米；
參見附圖3，它是按本實施例技術方案制備的樣品在612納米波長監(jiān)測下的激發(fā)光譜圖；由圖可知，該材料可以被波長在200?450納米范圍內的光很好的激發(fā)；
參見附圖4，它是按本實施例技術方案制備的樣品在396納米波長激發(fā)下的發(fā)光光譜圖，由圖可知，該材料可以發(fā)射出主波長在612納米附近的橙紅光；
參見附圖5，它是按本實施例技術方案制備的樣品在612納米波長監(jiān)測下的發(fā)光衰減曲線，計算可得衰減時間為2.39毫秒。
[0028]實施例2:
制備 Ca4.9EuaiSb5017
根據(jù)化學式Ca4.9EuaiSb5017*各元素的化學計量比，分別稱取硝酸鈣Ca(N0 3)2.4H20:
2.3143克，氧化銪Eu203:0.0704克，三氧化二銻Sb 203:1.4575克，在瑪瑙研缽中研磨并混合均勻后，選擇空氣氣氛于馬弗爐中在450°C下預煅燒8小時，然后冷至室溫，取出樣品；再次把混合料充分混合研磨均勻，在空氣氣氛之中，850°C下煅燒6小時，冷卻至室溫，取出后并充分研磨即得到粉末狀的可以發(fā)射橙紅光的銻酸鹽材料。
[0029]其主要結構形貌、激發(fā)光譜、發(fā)射光譜以及衰減曲線與實施例1相似。
[0030]實施例3:
制備 Ca4.85Eu0 15Sb5017 根據(jù)化學式Ca4.85Euai5Sb5017中各元素的化學計量比