一种Li、Mg共掺的双钙钛矿红色荧光粉及其制备方法
成果类型:: 发明专利
发布时间: 2022-10-28 14:47:55
本发明涉及一种共掺杂双钙钛矿红色荧光粉及其制备方法。其特征在于其组成式为:Na(Gd1-x-y-zEuxLiyMgz)MgWO6,其中0.05≤x≤0.2;0.02≤y≤0.1;0.02≤z≤0.2;采用固相法制备该荧光材料。本发明以双钙钛矿NaGdMgWO6作为基质结构材料,以Eu为红色发光中心,以共掺如的Li和Mg作为敏化源并提供助熔作用,三者均取代双钙钛矿基质NaGdMgWO6中的Gd位置,产生较低的晶格对称性,由此保证荧光材料的稳定、高效和高显色性。此外,采用传统固相法制备该荧光材料,操作简单,过程可控。
提供了上述的双钙钛矿红色荧光粉的制备方法,其具体步骤如下:(1)原料选取:Li、Na、Mg元素原料分别选择相应的分析纯以上的碳酸盐,Gd、Eu、W元素原料分别选择相应的分析纯以上的金属氧化物;(2)粉体称量、球磨与干燥:按双钙钛矿组成Na(Gd1-x-y-zEuxLiyMgz)MgWO6所需的金属元素摩尔比称量原料,置于球磨罐内,同时加入无水乙醇作为球磨介质,将球磨罐放入球磨机上,设定球磨转速为140~200r/min,球磨时间为9~18h;将球磨后的浆料取出,放入干燥箱内干燥;(3)煅烧:将干燥过筛后的混合料进行高温煅烧,1100~1300℃下保温4~8h煅烧,随炉冷却后,即得到双钙钛矿红色荧光粉。优选上述的球磨介质无水乙醇与原料粉体质量比为1~3:1。优选原料粉体与球磨罐内装的磨球的质量比为1:(1~4)。为避免杂质混入,优选球磨罐内装的磨球为高纯氧化铝球;球磨罐为高纯氧化铝罐。
目前白光LED发出白光的方式主要利用荧光粉转换法。已商业化的获得白光的途径为460nm蓝光GaN芯片激发Y3Al5O12:Ce 黄色荧光粉,荧光粉发射的黄光和芯片激发后剩余的蓝光组合形成白光,其光谱中较弱的红区发射造成其显色指数较低,因此需要在荧光粉中混入同激发的红粉来补偿红光发射和提高光转换效率;同时,在近紫外LED激发的红绿蓝三基色荧光粉中,目前所用的红色荧光粉的如CaS:Eu2+、Y2O2S:Eu3+等的发光强度远低于同激发的BaMgAl10O17:Eu 蓝色与ZnS:Cu ,Al 绿色荧光粉。另外,硫化物化学稳定性一般,在使用过程中释放出的硫气体和较宽的红色发射带所造成的污染和较差的色纯度等都限制了其应用。因此,在近紫外到蓝光范围内具有高效吸收的、在红光范围具有较窄发光谱带且环境稳定性好的红色荧光粉获得了广泛研究,如钨钼酸盐、磷酸盐、钒酸盐、钛酸盐等。
白光LED用的商业红色荧光粉局限于氮化物,氧氮化物和硫化物,存在制备复杂、成本较高、服役稳定性差等特点。甚至有些荧光粉会在一定温度下出现发光强度衰减。因此,开发能具有良好发光特性,化学性质稳定,成本低的新型高性能红色LED荧光粉迫在眉睫。
因此,新型荧光粉基质材料的性能非常重要,必须满足具有良好的化学稳定性,合适的禁带宽度和晶体结构,以及低的生产成本,寻找良好的基质材料进而制备发光性能优异的LED用红色荧光材料具有重大的科学和现实意义。本发明正是基于该目的,提出一种新型的性能优良的Li、Mg共掺的双钙钛矿红色荧光材料,该荧光材料能发出强烈的红色光,同时具有良好的稳定性和较低的成本,可以弥补同类LED荧光粉的缺点,据有很大的应用价值。
专业与主要研究方向:1. 光功能透明陶瓷设计、制备、应用及产业化2. 激光照明用关键材料与系统研制3. 太阳能激光器增益介质极端环境服役行为4. 大尺寸复合结构透明陶瓷成型技术5. 透明陶瓷缺陷行为与演变机制教授课程:1. 材料科学基础与应用2. 光学材料制备工艺3. 陶瓷材料学***信息检索5. 科技论文写作个人教育简历:2009/09 – 2013/12,南京工业大学,材料科学与工程学院,材料学专业,博士2005/09 – 2009/06,南京工业大学,材料科学与工程学院,材料科学与工程专业,本科个人工作简历:2013/12–至今,江苏师范大学,物理与电子工程学院/江苏省先进激光材料与器件重点实验室,讲师、副教授,教授2016/06–2017/06,美国佐治亚理工学院,材料科学与工程学院,访问学者
有益效果:
1.本发明提供的红色荧光粉发光强度高,发光量子效率高。
2.本发明提供的荧光粉发光中心占据晶格对称性较低的位置,对激发能的吸收较强,发射波长在590-650nm红光范围内,色纯度与显色性好。
3.本发明提供的荧光材料采用固相法制备,方法简便,过程可控,试验周期短、产品稳定性好。
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