[发明专利]一种钒酸盐荧光粉、制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种无机荧光材料，特别涉及一种自激活的钒酸盐荧光粉、制备方法及其应用，属于荧光材料技术领域。

背景技术

目前，已得到商业化应用的主要是蓝色LED芯片与Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺荧光粉的黄光组合而成的单芯片型白光LED。但是，该白光LED会出现自身的缺陷：因为缺少红光而导致显色性不好，解决办法是可以在其中加入红色荧光粉获得高的显色指数。因此，制备白光LED的方法是利用紫外或者近紫外LED芯片配合红、蓝、绿色三基色荧光粉复合形成白光，该方式可得到很高的显色性能，色温是在2500～10000K范围之内任意匹配，因而具有更广阔的应用前景。

以YVO₄:Eu³⁺为代表的三价铕离子激活的钒酸盐红色发光粉是一种优良荧光材料，广泛使用于高压汞灯、等离子平板显示PDP、阴极射线管CRT以及医疗闪烁材料。随着现代科技的发展，荧光粉的应用领域也越来越多，传统的钒酸盐红色荧光粉如YVO₄:Eu³⁺已不能适应需要。例如，由于在近紫外和蓝色区域的激发效率很低，使之在当今迅速发展的白光LED照明中作为红色发光粉已经不能满足需要。中国发明专利（CN101747897A）“钒酸盐荧光材料与白光发光装置”中公开了一种荧光粉，它在200nm至400nm的紫外光或400nm至470nm的蓝光激发后放射出红光，主放射波峰是614nm，CIE坐标为（0.63,0.33）；中国发明专利（CN102344804A）“一种钒酸盐荧光粉材料及其制备方法”中，公开了一种化学通式为M_10-1.5xZ(VO₄)₇:xEu³⁺的荧光材料，其中1≤x≤6，M代表Ca、Sr、Mg和Ba元素中的一种或两种以上的混合，Z代表Li、K和Na元素中的一种或两种以上的混合，它能同时被紫外光与蓝光激发而发射红色荧光；中国发明专利（CN101591540A）公开了“一种稀土钒酸盐LaVO₄:Eu红色荧光粉的制备方法”。在现有技术中，由于Eu³⁺激活的红色荧光粉以稀土为原料，价格比较昂贵，因此，生产成本高，不宜推广应用；Mn²⁺离子掺杂的一些无机盐在紫外光激发下也能发射出红色荧光，但是该类荧光粉需要在H₂+N₂、CO等还原气氛之中合成的，在合成过程中H₂+N₂和CO等还原气体不可能完全彻底地渗透到合成的荧光粉粉体之中，使荧光粉的激活离子不能充分地还原为Mn²⁺，严重影响到荧光粉的发光；还由于还原使用的CO气体具有毒害，H₂+N₂还原气体具有危险性，操作不当可以引起爆炸，因此，其生产受到了一定的限制。

目前，与近紫外白光LED相匹配的自激活钒酸盐红色荧光粉未见公开和报道。因此，提供一种不需要添加激活离子，且制备条件安全、环保的红色荧光粉，具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，提供一种结晶度高，发光质量好，成本低廉，且制备工艺简单、安全、无污染的自激活钒酸盐红色荧光粉、制备方法及其应用，为品种有限的红色荧光粉增加一种新型的发光材料。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是提供一种钒酸盐荧光粉，它的化学式为MV₂O₆，其中M为碱土金属钙离子Ca²⁺、镁离子Mg²⁺及过度金属锌离子Zn²⁺中的一种；它在波长为250～490nm的紫外至蓝光激发下，发射出中心波长在615nm的红色荧光。

一种钒酸盐荧光粉的制备方法，包括如下步骤：

（1）以含有碱土金属M元素的化合物、含有钒离子V⁵⁺的化合物为原料，按化学式MV₂O₆中元素的摩尔比称取原料，研磨并混合均匀；所述M元素为碱土金属钙离子Ca²⁺、镁离子Mg²⁺及过度金属锌离子Zn²⁺中的一种；

（2）将得到的混合物在空气气氛下煅烧，煅烧温度为100～400℃，煅烧时间为2～9小时，重复本步骤0～3次；