[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，特别涉及一种在近紫外光激发下，发射绿色荧光的荧光粉的制备方法及其应用，属于荧光材料技术领域。

背景技术

近几年来，由于发光二极管(LED)具有高发光效率、长寿命、低能耗以及对环境无污染等优点，成为迅速发展起来的一种新型固态照明器件。世界各国纷纷投入大量的人力和财力进行白光LED的研究和应用。荧光粉作为白光LED的重要组成部分，对于改善LED的发光效率、使用寿命、色温、显色指数等性能指标具有重要的意义。目前，白光LED的制备技术主要有两种：一是将红、绿、蓝三种单色LED组合产生白光，可随意调整颜色，但供电复杂，成本较高；二是用LED激发其它发光材料混合形成白光，即用蓝光LED配合发黄光的荧光粉，蓝光LED配合发红光和绿光的荧光粉或用近紫外LED激发红、绿、蓝三种荧光粉，该方法不管是在可行性、实用性还是商品化方面都优于第一种方法，而且可以得到较高的显色性能，色温可以在2500～10000 K范围之内任意匹配，因此成为较热门的研究方向，具有更广阔地应用前景。

目前，可用于近紫外（360～410纳米）型白光LED用的绿色荧光粉还不多，研究较多的是铝酸盐基绿色荧光粉，主要以高温固相法为主，钒酸盐基绿色荧光粉研究的较少。例如，绿色荧光粉(Ce_0.67, Tb_0.33)MgAl₁₁O₁₉(CMAT)作为一种优良的铝酸盐三基色绿粉，目前，该荧光粉的主要应用领域在荧光灯（FL）和发射显示器设备，如电致发光面板（EL）、等离子显示器(PDP)以及场发射显示器(FED)等。随着科学技术的不断发展进步，人们环保意识的不断增强，光源和新兴显示器设备等对高效、节能的荧光粉的需求也在持续增长，商用绿色荧光粉的发光强度及发光效率已不能较好的满足需求，烧结温度较高，而且使用稀土元素价格比较昂贵。另外该类荧光粉需要在H₂+N₂、CO等还原气氛之中合成，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，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。

钒酸盐作为无机荧光材料具有很好的化学稳定性和热稳定性，同时也是具有高发光效率的荧光合成材料，较高的结晶性和可见光透过性，是一种比较优良的发光材料，可较好地应用于近紫外型白光LED用荧光粉。中国发明专利CN102517008A公开了一种碱土金属焦钒酸盐蓝绿色荧光粉，该蓝绿色荧光粉为铕掺杂的碱土焦钒酸盐，其化学表达式为M_2-xV₂O₇:Eu_2+x，式中M表示为碱土金属中的一种或两种离子的组合，0.005 ≤ x ≤ 0.2。该发明的碱土焦钒酸盐蓝绿色荧光粉能被250～350纳米紫外光激发，发出高效的主发射峰在480～520纳米范围内可调的蓝绿色荧光。

综上，本发明采用钒酸盐基质，利用固相烧结法合成白光LED用绿色荧光粉具有潜在地应用前景，且制备条件安全、环保，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，提供一种新型的绿色荧光粉发光材料、制备方法及其应用，所提供的产品具有结晶度高，发光质量好，成本低的特点，且制备工艺简单、安全、无污染。

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Cs₅V_3-3xM_3xO₁₀，其中M为离子B ³⁺，P⁵⁺，W⁵⁺，Mo⁶⁺，Zr⁴⁺，Ti⁴⁺，Nb⁵⁺及Ta⁵⁺中的一种，x为M掺杂取代V⁵⁺的摩尔百分比系数，0≤x≤0.1；它在近紫外光激发下，发射出中心波长在495～570 纳米的绿色荧光。

一种如上所述的钒酸盐荧光粉的制备方法，包括如下步骤：