鈦酸鑭為基體適用于白光led的綠色熒光粉的制備方法及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鈦酸鑭為基體適用于白光LED的綠 色熒光粉的制備方法及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 白光LED具有高效、節(jié)能、長壽命、環(huán)保，但是價格較高，技術(shù)尚未成熟，特別是白 光LED熒光粉，在光轉(zhuǎn)換特性、熱穩(wěn)定性、光衰特性等方面還有不完善的方面。特別對于我 國來說，擁有自主產(chǎn)權(quán)的熒光粉寥寥無幾，熒光粉的研宄將是中國照明產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點之 〇
[0003] 在三基色白色熒光粉體中，綠粉對光通量貢獻最大。目前，三基色燈用綠粉都是以 Tb3+作為激活劑，最大發(fā)射峰位于545nm，屬于Tb 3+的5D4-7F5躍迀。并且現(xiàn)在所用的綠色焚 光粉都利用Ce 3+作為敏化劑，這是由于在大多數(shù)基質(zhì)中Tb 3+的4f-5d躍迀的吸收峰不能與 低壓汞燈的254nm的發(fā)射波長很好地吻合，而Ce3+卻在254nm附近有很強的吸收，而且在 330nm-400nm的波長范圍有較強的發(fā)射，當(dāng)Ce 3+加入后，可以通過無福射躍迀將低壓采燈的 254nm發(fā)射波的能量傳遞給Tb3+，從而得到Tb 3+的綠色發(fā)射光。在Ce 3+、Tb3+共摻體系下由 于氧的存在，Ce3+很容易被氧化為Ce 4+，影響發(fā)光性能及強度。
[0004] 對綠色熒光粉而言，常用的基質(zhì)體系主要有四種：鋁酸鹽熒光粉，硅酸鹽熒光粉， 磷酸鹽熒光粉，硼酸鹽熒光粉。其主要代表性材料分別為MgAl n019:Ce 3+，Tb3+;LaP04:Ce 3+， Tb3+;GdMgB及。Ce3+，Tb3+;Y 2Si05:Ce 3+，Tb3+。并且Tb3+激活的稀土磷酸鹽及Mn 2+摻雜的硅酸 鹽余輝過長，而硼酸鹽的色坐標與標準基色坐標相距較遠。以上均導(dǎo)致現(xiàn)階段所研發(fā)的綠 色熒光粉體發(fā)光強度差、量子效率低等問題，長期以來未得到很好的解決。因此，探索新型 無機稀土綠色熒光材料是當(dāng)前研宄的重要方向，而選擇合適的基質(zhì)材料被認為是最有效的 解決途徑。
[0005] 現(xiàn)階段合成熒光粉多采用高溫固相法，焙燒溫度、時間、氣氛及后處理所采用的工 藝技術(shù)條件都對熒光粉的發(fā)光性質(zhì)有很大影響。焙燒溫度不同可能產(chǎn)生不同的物相，焙燒 氣氛有可能引入雜質(zhì)離子和使材料氧化變質(zhì)，固相法存在合成溫度高，產(chǎn)物形貌不規(guī)整、組 成不均勻、易夾帶雜相、粒度分布不均勻、顆粒尺寸難于控制等缺點。
[0006] 溶膠-凝膠法是一種合成發(fā)光材料的軟化學(xué)方法。它利用無機鹽的水解反應(yīng)或金 屬醇鹽醇解反應(yīng)形成溶膠，蒸發(fā)干燥溶膠，使其轉(zhuǎn)變?yōu)槟z，凝膠經(jīng)減壓干燥或熱處理得到 最終產(chǎn)物。用該法可在比傳統(tǒng)固相方法溫度低很多的情況下，合成無需研磨的小粒徑、形貌 在一定程度上可控的熒光粉，同時是納米發(fā)光材料的一種重要合成方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種鈦酸鑭為基體適用于白光LED的綠色熒光粉 的制備方法及其應(yīng)用，以新型燒綠石鈦酸鑭結(jié)構(gòu)為基體，單一稀土元素 Tb3+為發(fā)光中心， Tb3+離子替代La3+離子所處格點，制備了一種轉(zhuǎn)換效率高的新型熒光基體材料，該材料純度 高、亮度大、組分均勻、制備簡易且組分分散。
[0008] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：
[0009] 一種鈦酸鑭為基體適用于白光LED的綠色熒光粉的制備方法，包括如下步驟：
[0010] S1、按化學(xué)通式La2(1_x)Ti05:xTb 3+，（X = 0. 01-0. 09)中的化學(xué)計量比稱取鑭的可 溶性鹽、鋱的可溶性鹽，將它們?nèi)芙庥谌ルx子水中，混合均勻，制備溶液A ;
[0011] S2、稱取的鈦酸四丁酯，溶解于醇溶劑中，滴加可溶性酸，混合均勻，得到溶液B ;
[0012] S3、將溶液B緩慢倒入溶液A中，攪拌1-2h，加熱至50-100°C，保溫l_6h，得凝膠 C；
[0013] S4、將步驟S3所得的凝膠C置于剛玉坩堝內(nèi)，在空氣氣氛下，在馬弗爐中煅燒 2_4h，煅燒溫度為900-1100°C，保溫2-6h，得到綠色熒光粉體。
[0014] 優(yōu)選的，所述步驟Sl中中鑭的可溶性鹽為醋酸鹽、硝酸鹽、碳酸鹽中的一種或幾 種的混合物。
[0015] 優(yōu)選的，所述步驟Sl中鋱的可溶性鹽為醋酸鹽、硝酸鹽、碳酸鹽中的一種或幾種 混合物。
[0016] 優(yōu)選的，所述步驟S2中的醇溶劑為甲醇、乙醇、丙醇、丁醇中的一種或幾種的混合 物。
[0017] 優(yōu)選的，所述步驟S2中加入的可溶性酸為硝酸、醋酸中的一種或兩種的混合物。
[0018] 優(yōu)選的，所述化學(xué)式中La3+與Ti 4+的物質(zhì)的量比為1. 8-2. 2。
[0019] 優(yōu)選的，所述步驟S3中的攪拌為機械攪拌或磁力攪拌中的一種。
[0020] 本發(fā)明所制備的白光LED用綠色熒光粉La2(1_x)Ti0 5:xTb 3+，（X = 0-0. 09)，以新型 燒綠石鈦酸鑭結(jié)構(gòu)為基體，以單一稀土元素 Tb3+為發(fā)光中心，以Tb 3+離子替代La 3+離子所 處格點，其配位環(huán)境為七配位，在局部沒有對稱中心，因此使得f_f的電偶極躍迂具有一定 的可能性。同時由于配位氧離子與Tb 3+離子之間存在較強的相互作用，0 2+的2P電子向Tb 3+ 離子4f的電子躍迀（CT)強烈；Tb3+離子所處位置對稱性較低；不同Tb3+離子摻雜濃度對發(fā) 射峰的位置沒有明顯影響。其發(fā)射峰的強度隨X值的增加先增加后減小，當(dāng)X的值為0. 03 時，最強發(fā)射峰位于544nm，熒光粉具有最強的發(fā)光強度。
[0021] 本發(fā)明制備所得的Tb3+摻雜的La2TiO5試樣在250nm-320nm范圍內(nèi)可以觀察到Tb 3+ 離子的Af8If7Sd1的電子躍迀峰，這一躍迀是對稱性部分允許的，最高點出現(xiàn)在286nm附 近。而在激發(fā)譜中沒有觀察到明顯的f-f電子躍迀，可能是由于對稱性禁阻使得f-f電子 躍迀幾率較低，也說明Tb 3+離子的配位環(huán)境具有較高對稱性。
[0022] 本發(fā)明具有以下有益效果：
[0023] 可操作性強，制備工藝簡單，所得粉體純度好，發(fā)光強度高，適合于大規(guī)模工業(yè)化 生產(chǎn)，同時為Tb離子摻雜的發(fā)光材料在綠色照明、生物熒光標識、短波長激光器、信息顯示 以及光電子學(xué)等領(lǐng)域開辟廣闊的應(yīng)用空間。
【附圖說明】
[0024] 圖1為本發(fā)明實施例1中Tb摻雜量不同時熒光粉末的XRD圖譜；
[0025] 圖2為本發(fā)明實施例1中Tb摻雜量不同時熒光粉末20° <2Θ <30°的XRD圖 譜；
[0026] 圖3為本發(fā)明實施例中實施例2鋱摻雜含量I %在監(jiān)測波長544nm的激發(fā)光譜圖；
[0027] 圖4為本發(fā)明實施例中實施例3鋱摻雜含量3%在監(jiān)測波長544nm的激發(fā)光譜圖；
[0028] 圖5為本發(fā)明實施例中實施例2、3、4、5、6不同鋱摻雜含量在286nm激發(fā)波長的發(fā) 射光譜；
[0029] 圖6為本發(fā)明實施例中實施例7鋱摻雜含量在3%的以286nm為激發(fā)波長的發(fā)射 光譜。
【具體實施方式】
[0030] 為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例對本發(fā)明進行進一步 詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā) 明。
[0031] 實施例1
[0032] 按化學(xué)通式 La2(1_x)Ti05:xTb 3+，（X = 0-0. 09)中的化學(xué)計量比稱取 2 (l-x)mmol 醋酸鑭（La(CH3COO)3, A. R.)溶解于去離子水中，稱取Immo 1的鈦酸四丁酯（C16H36O4Ti, A. R.)，溶解于30ml乙醇中。按化學(xué)計量比為X = (1%、3%、5%、7%、9% )摻雜醋酸鋱 (Tb (CH3COO) 3, A. R.)，滴加 IOmmol 硝酸（HN03, A. R.)，攪拌 lh，放入 80°C 的水浴中 5h 左右， 得到膠狀沉淀即前軀體溶膠C。將前軀體溶膠C取出置于剛玉坩堝中，在馬弗爐中IKKTC 下煅燒3h，保溫2h，得到所需鈦酸鑭綠色熒光粉體。
[0033] 使用DX2500型X射線衍射儀對純La2TiO5和不同Tb 3+摻雜比例樣品 進行了測試，掃描速度為0. 04 ° /min，2 Θ范圍為10-90 °。測試結(jié)果（見圖 1)顯示純La2TiO$v體為正交晶系，空間群為Pnam，純La 21105樣品晶胞參數(shù)為： a=10. 9772(A)，b=11.3217(A)，c=3. 9347 (A)。由圖 1 可知，摻雜鋱離子后，粉體 依舊保持原有構(gòu)型，基本沒有雜質(zhì)相。對27°至30°的三個主峰進行分析發(fā)