專利名稱：一種三基色led用鋁酸鹽藍(lán)色熒光粉的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于發(fā)光材料領(lǐng)域，特別涉及一種Eu2+激活的鋁酸鹽基質(zhì)藍(lán)色色熒光粉的 制備方法。
背景技術(shù)：
藍(lán)色熒光粉BaMgAlltlO17Eu2+(簡稱BAM)具有較高的量子效率和良好的色純度，在 紫外和近紫外激發(fā)下發(fā)光效率高并且相對(duì)穩(wěn)定。因此它具有極其廣泛的用途，不僅被大量 應(yīng)用在熒光節(jié)能燈和PDP顯示領(lǐng)域，同時(shí)也是目前三基色LED熒光粉中藍(lán)粉的最佳選擇。從 所周知，白光LED (Light Emitting Diode, LED)具有耗電量小、壽命長、環(huán)保、響應(yīng)速度快等 優(yōu)點(diǎn)。隨著發(fā)光效率的提高和生產(chǎn)成本的降低，LED被公認(rèn)為是21世紀(jì)的新光源，是繼白 熾燈、熒光燈、高強(qiáng)度氣體放電燈之后的第四代光源。因此，在能源危機(jī)和世界“節(jié)能減排” 整體趨勢(shì)下，半導(dǎo)體照明將成為最具發(fā)展前景的高新技術(shù)領(lǐng)域之一。但是，三基色LED用熒 光粉對(duì)BAM在各方面有了更高的要求，主要表現(xiàn)在粒度及粒度分布和顆粒形貌方面。目前工業(yè)生產(chǎn)藍(lán)色熒光粉BAM主要采用高溫固相合成法，合成溫度都在1500°C以 上產(chǎn)品在高溫?zé)Y(jié)過程中團(tuán)聚現(xiàn)象嚴(yán)重，為了達(dá)到一定粒度要求，必須對(duì)其進(jìn)行球磨，球磨 工藝破壞BAM的晶體結(jié)構(gòu)，降低其發(fā)光效率。本發(fā)明首次采用水熱合成法在較低溫度條件 下合成了 BAM藍(lán)色熒光粉，大大降低了反應(yīng)溫度，節(jié)省了能源，而且生產(chǎn)工藝相對(duì)簡單；并 且制得的BAM樣品顆粒形貌規(guī)則，顆粒大小均勻，發(fā)光效率較高，相對(duì)亮度基本上能夠達(dá)到 高溫固相法制備BAM的相對(duì)亮度值。所以，本發(fā)明利用水熱法合成三基色LED用藍(lán)色熒光 粉BAM有非常重要的意義，具有潛在的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種適合于三基色LED用熒光粉的Eu2+激活的鋁酸鹽基質(zhì)藍(lán) 色熒光粉的制備方法；本發(fā)明方法制備的Eu2+激活的鋁酸鹽基質(zhì)藍(lán)色熒光粉的分子式BaMgAl1(l017:EU2+。本發(fā)明Eu2+激活的鋁酸鹽基質(zhì)藍(lán)色熒光粉的制備方法包括以下步驟(1)按反應(yīng)計(jì)量稱取 Al (NO3)3 · 9H20、Ba (NO3) 2、Mg(NO3)2 · 6H20 用蒸餾水溶解，攪 拌，然后調(diào)節(jié)PH值至5-6;(2)將Eu (NO3)3溶液加入到步驟(1)所得溶液中，并進(jìn)行磁力攪拌，混合均勻后得 到透明的硝酸鹽混合液；(3)在步驟O)中所得透明溶液中加入尿素、PEG2000，通過調(diào)節(jié)添加量，可以制得 各種尺寸和形貌的BAM，并且繼續(xù)攪拌0. 5-12h，使溶液充分混合，使溶液充分混合；(4)將步驟C3)所得混合溶液轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，封閉嚴(yán)密后，放入馬弗 爐中升溫進(jìn)行水熱反應(yīng)；(5)反應(yīng)結(jié)束，冷卻，過濾，洗滌，真空干燥，即得半成品BaMgAlltlO17 = Eu3+ ；(6)將步驟(5)中制得的半成品研磨0. I-Ih(輕度研磨，目的是適度粉碎，利于后面的還原灼燒)后，放入氫氣還原爐灼燒，取出冷卻，即得成品BaMgAlltlO17:Eu2+。步驟(1)中稱取Al (NO3)3 · 9H20 46. 88、Ba(NO3)2 3. 26g、Mg(NO3)2 · 6H20 3. 20g, 用120ml的蒸餾水溶解后，在30°C 80°C下磁力攪拌30min，然后加入稀氨水調(diào)節(jié)pH值至 5-6。Eu(NO3)3溶液的制備如下稱取氧化銪Eu2O3 0. 2-4. 4g，溶解于濃硝酸中加熱，直 至硝酸蒸發(fā)完全，容器底部出現(xiàn)固體顆粒，加入5-50ml蒸餾水或去離子水制取Eu (NO3)3溶 液。步驟⑵中磁力攪拌30min。步驟(3)尿素用量為10_30g、PEG2000用量為20_40g。步驟⑷聚四氟乙烯反應(yīng)釜中反應(yīng)液總體積為聚四氟乙烯反應(yīng)釜容積的 60% -85%。步驟(4)馬弗爐中升溫至140-240°C后，水熱反應(yīng)Mh ；升溫速率為5_8°C /min。步驟(5)反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫，取出樣品過濾，先用蒸餾水或去離子水洗 滌2-3次、再用無水酒精洗滌2-3次以除去樣品中的多余離子及有機(jī)雜質(zhì)，在真空干燥箱空 中于80°C條件下干燥8小時(shí)，即得半成品BaMgAlltlO17:Eu3+。步驟(6)將制得的半成品研磨粉碎后，放入氫氣還原爐中800 1450°C灼燒2 4小時(shí)，取出降至室溫，輕度研磨樣品0. Ι-lh，使其粉碎，得成品BaMgAlltlO17:Eu2+。本發(fā)明Eu2+激活鋁酸鹽藍(lán)色色熒光粉的制備，各原料優(yōu)選摩爾比為硝酸鋁硝酸 鋇硝酸鎂氧化銪=10 1 1 0. 1。本發(fā)明一是利用水熱反應(yīng)法合成半成品BaMgAliciO17 = Eu3+ ；二是對(duì)所得半成品在還 原氣氛中進(jìn)行后退火處理使結(jié)晶更加完善并且使半成品還原成BaMgAliciO17 = Eu2+成品。得 到的Eu2+激活的鋁酸鹽基質(zhì)藍(lán)色熒光粉能高效地被近紫外光激發(fā)，發(fā)出藍(lán)色光，發(fā)射主峰 在450nm ；而且制得的樣品顆粒形貌規(guī)則，粒徑大小均勻，所以它不僅可用于節(jié)能燈用熒光 粉或者PDP用熒光粉，而且非常適合應(yīng)用于三基色LED用藍(lán)色熒光粉，解決了利用傳統(tǒng)高溫 固相法所制得的熒光粉的粒徑大、形貌不規(guī)整、發(fā)光效率低等一系列問題。并且本發(fā)明制備 工藝簡單，與傳統(tǒng)高溫固相法制備方法相比大大降低了反應(yīng)溫度，節(jié)約了能源消耗。因此本 制備方法可視為一種新型的非常具有前景的制備三基色LED用藍(lán)色熒光粉的方法。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例制備的鋁酸鹽藍(lán)色熒光粉BaMgAliciO17 = Eu2+的SEM圖片；圖2采用傳統(tǒng)高溫固相法制備的BaMgAlltlO17 = Eu2+的SEM圖片；圖3采用本發(fā)明方法制備的樣品和采用高溫固相法制備樣品的相對(duì)亮度對(duì)比；A為本發(fā)明制備的樣品，B為高溫固相法制備的樣品；圖4為本發(fā)明實(shí)施例制備BaMgAliciO17 = Eu2+的XRD圖片，(a)標(biāo)準(zhǔn)卡片，(b)樣品圖譜。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明，而不會(huì)限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例1
分別稱取 Al (NO3) 3 ·9H20,Ba (NO3) 2>Mg (NO3) 2 ·6Η20 質(zhì)量為 46. 88g、3. 26g 禾口 3. 20g, 用120ml蒸餾水或去離子水進(jìn)行溶解，攪拌，用氨水調(diào)節(jié)溶液pH值到5 6，稱取0. 22g的 氧化銪Eu2O3，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為36%濃硝酸進(jìn)行溶解，慢慢蒸發(fā)掉硝酸，加蒸餾水40ml制得 透明的Eu (NO3) 3溶液，將制得的Eu (NO3) 3溶液與上述硝酸鹽混合溶液進(jìn)行混合，磁力攪拌 30min后，得到透明溶液；隨后在上述透明溶液中加入20g的尿素、30g PEG2000，繼續(xù)攪拌 一定時(shí)間，使溶液充分混合，此時(shí)溶液又變?yōu)闊o色透明溶液；將溶液移至聚四氟乙烯內(nèi)襯筒 中，反應(yīng)液的體積約為聚四氟乙烯容器總體積的60%左右，密閉后再裝入不銹鋼的外套中， 放入馬弗爐中程序升溫(升溫速率為5°C/min)至對(duì)01，保溫時(shí)間為M個(gè)小時(shí)；反應(yīng)結(jié)束 后，反應(yīng)裝置隨爐膛自然降溫至室溫；取出樣品過濾、多次洗滌(先用蒸餾水進(jìn)行洗滌2 3次，然后再用無水乙醇進(jìn)行多次洗滌)；隨后將洗凈的樣品在真空干燥箱中進(jìn)行干燥，溫 度控制在80°C，干燥時(shí)間為8個(gè)小時(shí)，即得半成品BaMgAliciO17 = Eu3+,并將制得的半成品進(jìn)行 粉碎；隨后，將所得樣品放入高溫還原爐中用氫氣進(jìn)行還原，在800°C 1450°C下還原2 4小時(shí)，然后將樣品研磨后即得到成品BaMgAl1(1017:EU2+。
權(quán)利要求
1.一種三基色LED用鋁酸鹽藍(lán)色熒光粉的制備方法，其特征在于包括以下步驟(1)按反應(yīng)計(jì)量稱取Al(NO3) 3 · 9H20、Ba (NO3) 2、Mg (NO3) 2 · 6H20用蒸餾水溶解，攪拌，然 后調(diào)節(jié)PH值至5-6 ；(2)將Eu(NO3)3溶液加入到步驟(1)所得溶液中，并進(jìn)行磁力攪拌，混合均勻后得到透 明的硝酸鹽混合液；(3)在步驟O)中所得透明溶液中加入尿素、PEG2000，繼續(xù)攪拌，使溶液充分混合；(4)將步驟(3)所得混合溶液轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，封閉嚴(yán)密后，放入馬弗爐中 升溫進(jìn)行水熱反應(yīng)；(5)反應(yīng)結(jié)束，冷卻，過濾，洗滌，真空干燥，即得半成品BaMgAl1(1017 Eu3+ ；(6)將步驟(5)中制得的半成品研磨0.Ih-Ih后，放入氫氣還原爐灼燒，取出冷卻，即得 成品 BaMgAlltlO17:Eu2+。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)中稱取Al(NO3) 3*9H2046.88g、 Ba(NO3)2 3. 26g,Mg(NO3)2 · 6Η203· 20g，用120ml的蒸餾水溶解后，在30 80°C下磁力攪拌 30min，然后加入稀氨水調(diào)節(jié)pH值至5_6。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，Eu(NO3)3溶液的制備如下稱取氧化銪 Eu2O3 0. 2-4. 4g，溶解于濃硝酸中加熱，直至硝酸蒸發(fā)完全，容器底部出現(xiàn)固體顆粒，加入 5ml-50ml蒸餾水或去離子水制取Eu (NO3) 3溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟O)中磁力攪拌30min。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟C3)尿素用量為10-30g、PEG2000用 量為 20g-40g。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(4)聚四氟乙烯反應(yīng)釜中反應(yīng)液總體 積為聚四氟乙烯反應(yīng)釜容積的60% -85%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(4)馬弗爐中升溫至140-240°C后， 水熱反應(yīng)Mh ；升溫速率為5-8°C /min。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(5)反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻至室溫， 取出樣品過濾，先用蒸餾水或去離子水洗滌2-3次、再用無水酒精洗滌2-3次以除去樣 品中的多余離子及有機(jī)雜質(zhì)，在真空干燥箱空中于80°C條件下干燥8小時(shí)，即得半成品 BaMgAl10O17: Eu3+。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(6)將制得的半成品研磨粉碎后，放 入氫氣還原爐中800 1450°C灼燒2 4小時(shí)，取出降至室溫，研磨樣品0. Ι-lh,使其粉碎， 得成品 BaMgAlltlO17:Eu2+。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種三基色LED用鋁酸鹽藍(lán)色熒光粉的制備方法，該工藝兩大主要步驟一是利用水熱反應(yīng)法合成半成品BaMgAl10O17:Eu3+；二是對(duì)半成品在還原氣氛中進(jìn)行后退火處理使結(jié)晶更加完善并且使半成品還原成BaMgAl10O17:Eu2+成品。所用原料為Al(NO3)3·9H2O、Ba(NO3)2、Mg(NO3)2·6H2O、Eu2O3，同時(shí)還加入CO(NH2)2和PEG2000，所制得的鋁酸鹽基質(zhì)藍(lán)色熒光粉能很好地被近紫外光激發(fā)，發(fā)出高效藍(lán)光。而且本發(fā)明工藝簡單，大大降低了產(chǎn)品的合成溫度，合成的熒光粉形貌規(guī)則，顆粒大小均勻，發(fā)光效率高，具有潛在的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C09K11/64GK102071017SQ20111004733
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2011年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月28日
發(fā)明者劉清玲, 劉素琴, 周智, 曾少波, 王鋒超, 蔣葵明, 黃可龍 申請(qǐng)人:中南大學(xué)