[发明专利]一种铽离子掺杂的磷酸钇钡绿色荧光粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及稀土发光材料技术领域，具体涉及一种铽离子掺杂的磷酸钇钡绿色荧光粉及其制备方法。

背景技术

白光发光二极管(LED)被称为第四代照明光源，作为新一代的固体光源，除了克服传统的白炽灯和荧光灯存在的能耗高、易碎、污染等缺点外，还具有体积小、环保、反应速度快、寿命长、可平面封装、发光强度高、高效、节能、耐振动和低电压驱动等优点。特别是近年来，随着蓝色、紫色以及紫外LED的迅速发展，使得白光LED在照明领域有非常大的应用前景，被公认为目前替代荧光灯和白炽灯的绿色照明光源。

实现白光LED主要有三种途径：一种是将红、绿、蓝三种LED组合产生白光。但要这种方法电路设计复杂，成本较高。第二种是用量子效应实现单芯片白光，但是成本较高，技术还不成熟。第三种是用蓝光或紫光的LED激发不同颜色荧光粉发出的各色光相互配合来实现白光，这种方法简单易行，成本较低。1996年首次报道了用蓝光LED配合YAG:Ce3+黄发射荧光粉实现白光LED，在随后的发展中，发光效率已经超过了100lm/W。但是YAG荧光粉位于红光区域的发射强度非常弱，导致同蓝光LED芯片混合后存在红光缺乏的现象，从而影响白光LED的相关色温及显色指数。荧光粉这些不足已经成为了提高白光LED发展的瓶颈，荧光粉的性能决定了白光LED的发光效率、色温和显色指数等技术指标，因此开发能够被紫外光或近紫外光激发的白光LED用绿色荧光粉成为当前研究的热点和迫切的任务。

磷酸盐是一种优异的荧光粉基质材料，其原料成本低，制备工艺简单，工业化生产技术相对成熟。此外，稀土磷酸盐发光粉体性能稳定，发光效率高，被认为是最具实用价值的发光基质之一。

发明内容

本发明的目的是针对现有YAG:Ce3+黄发射荧光粉实现白光LED中存在的显色指数低及色温不足的缺点，提供一种由紫外光或近紫外光激发，发光效率高，制备方法简单且环保的磷酸钇钡基绿色荧光粉及其制备方法。

为达到以上目的，本发明通过以下技术方案实现：一种铽离子掺杂的磷酸钇钡绿色荧光粉，其化学组成为Ba₃Y_（1-x）Tb_x (PO₄)₃，其中x取值为0.001～0.2。

所述铽离子掺杂的磷酸钇钡绿色荧光粉采用高温固相法制备，具体包括如下步骤：

（1）、按Ba₃Y_（1-x）Tb_x (PO₄)₃中各元素的化学计量比，分别称取含有Ba²⁺的化合物、含有Y³⁺的化合物、含有铽离子的化合物和含有P⁵⁺的化合物，研磨混合均匀，得到混合料；

（2）、将步骤（1）的混合料，在空气气氛下，升温至300～500℃预烧，保温0.5～4小时后，自然冷却，研磨均匀，得到预烧料；

（3）、将步骤（2）的预烧料，在空气气氛下，升温至1150～1350℃烧结，保温4～16小时后，自然冷却，研磨均匀，即可。

步骤（1）中，所述含有Ba²⁺的化合物为碳酸钡、硝酸钡、硫酸钡、氯化钡中的一种或多种；所述的含有Y³⁺的化合物为氧化钇、碳酸钇、硝酸钇中的一种或多种；所述含有P⁵⁺的化合物为磷酸氢二铵、磷酸二氢铵、磷酸铵中的一种或多种；所述含有铽离子的化合物为铽的氧化物、硝酸铽中的一种或多种，其中，铽的氧化物主要是指七氧化四铽和三氧化二铽，还有二氧化铽。

有益效果：本发明制备的铽离子掺杂的磷酸钇钡绿色荧光粉可以被近紫外或紫外光有效激发，发射主峰波长为542nm的绿光，发光强度大，色度纯正，并具有良好的热稳定性，与其它硫化物、卤化物相比，无废水废气排放，对环境友好，是一种可以用于白光LED灯或者节能灯的绿色荧光粉。

本发明将铽离子掺杂到磷酸钇钡的晶格中，最终得到了磷酸钇钡基绿色荧光粉，所制备的磷酸钇钡基绿色荧光粉中，磷酸钇钡作为发光基质，使本发明的绿色荧光粉具有较好的显色性和较高的发光强度。

本发明制备铽离子掺杂的磷酸钇钡绿色荧光粉的原料来源丰富，价格低廉，而且制备工艺简单，易于操作，对于设备的要求低。

附图说明