LED用白光发射镝掺杂七铝酸十二钙荧光粉及其制备方法.pdf

本发明属于材料技术领域，具体涉及适用于制备LED用的荧光粉，特别是涉及一种在近紫外光激发下白光发射的单相荧光粉及其制备方法。本发明采用化学共沉淀法制备镝掺杂七铝酸十二钙凝胶前驱体，将高纯Dy2O3、Al(NO3)3·9H2O和Ca(NO3)2·4H2O原料按比例溶于去离子水中，滴加适量硝酸，加热搅拌均匀；加入适量沉淀剂NH3·H2O，将得到的凝胶前驱体进行烘干去水、烧结得到镝掺杂七铝酸十二钙荧光粉。七铝酸十二钙作为稀土镝掺杂基质材料，由于其带隙宽达5.9eV，可减弱镝发光的温度淬灭效应，有益于增强镝的白光发射，结果表明镝掺杂七铝酸十二钙粉体有望应用于显示、照明、光电器件等领域。

1.  一种LED用白光发射镝掺杂七铝酸十二钙荧光粉，其特征在于：该材料的化学式是Ca_12-xAl₁₄O₃₃:Dy_x，0.001≤x≤0.02。

2.  根据权利要求1所述的LED用白光发射镝掺杂七铝酸十二钙荧光粉的制备方法，其特征在于：采用化学共沉淀法制备镝掺杂七铝酸十二钙前驱体，将镝离子均匀地掺入基质材料中，具体步骤如下：
(1).按摩尔比n_Ca∶n_Al∶n_Dy＝(12-x)∶14∶x(0.001≤x≤0.02)称量高纯Ca(NO₃)₂·4H₂O、Al(NO₃)₃·9H₂O、Dy₂O₃原料，溶于去离子水中，滴加0.05-10ml硝酸，加热至30-70℃搅拌2-8个小时；
(2).向上述溶液滴加20-100ml沉淀剂NH₃·H₂O，得到凝胶前驱体；
(3).将得到的凝胶前驱体在70-110℃的温度下进行烘干去水；
(4).将烘干的凝胶放到高温炉中，在空气气氛下、1000℃-1200℃烧结5-8个小时，冷却，研磨；
(5).将得到的粉体在真空气氛下700-1000℃热处理改性，得到近紫外光激发的单相白光发射镝掺杂七铝酸十二钙荧光粉(12CaO·7Al₂O₃∶Dy)。

LED用白光发射镝掺杂七铝酸十二钙荧光粉及其制备方法
所属技术领域
本发明属于材料技术领域，具体涉及适用于制备LED用的荧光粉。
背景技术
高亮度氮化镓基发光二极管的成功研发以及由此实现的白光LED被誉为继爱迪生发明白炽灯以来最大的光源革命。与传统的白炽灯、荧光灯相比，白光LED具有高效节能、寿命长、无(Hg、Pb等)污染、工作电压低、不易损坏等优点，因而具有广阔的应用价值和前景。
本发明目的是制备一种基于近紫外光激发的单相白光荧光粉，该荧光粉在近紫外光激发下发出白光，可与近紫外光管芯组合制备白光LED，以克服目前红、绿、蓝三基色混合荧光粉因存在的再吸收和配比调控问题而影响流明效率和色彩还原性能的缺陷。
在可见光范围内，三价镝离子有⁴F_9/2→⁶H_13/2跃迁(575nm附近)的黄光和⁴F_9/2→⁶H_15/2跃迁(484nm附近)的蓝光两个发射带。通过改变镝掺杂浓度及热处理改性，可调整黄/蓝光强度比，优化条件后，将得到白光。
发明内容
本发明的目的是制备发白光的稀土发光材料，并提供一种更加简单、有效的制备方法。
本发明采用宽带隙氧化物七铝酸十二钙作为掺杂的基质材料。由于其具有良好的热稳定性及优良的化学稳定性，适合做发光材料。
本发明采用化学共沉淀法制备镝(Dy³⁺)掺杂七铝酸十二钙(12CaO·7Al₂O₃)白光发射荧光粉。所得的白光发射源于Dy³⁺离子484nm和575nm两个窄发射带的叠加。本发明制备方法的具体步骤如下：
a.按摩尔比n_Ca∶n_Al∶n_Dy＝(12-x)∶14∶x(0.001≤x≤0.02)称量高纯Ca(NO₃)₂·4H₂O、Al(NO₃)₃·9H₂O、Dy₂O₃原料，溶于去离子水中，滴加0.05-10ml硝酸，加热至30-70℃搅拌2-8个小时；
b.向上述溶液滴加20-100ml沉淀剂NH₃·H₂O，得到凝胶前驱体；
c.将得到的凝胶前驱体在70-110℃的温度下进行烘干去水；
d.将烘干的凝胶放到高温炉中，在空气气氛下、1000-1200℃烧结5-8个小时，冷却，研磨；
e.将得到的粉体在真空气氛下700-1000℃热处理改性，得到近紫外光激发的单相白光发射镝掺杂七铝酸十二钙荧光粉(12CaO·7Al₂O₃:Dy)。
本发明的有益效果是：
1.本发明采用的制备方法是化学共沉淀法，使煅烧温度比传统固态烧结制备方法的煅烧温度降低了250℃。
2.本发明制备的镝掺杂七铝酸十二钙粉体的激发范围主要集中在340-400nm，适合做近紫外激发的LED用白光发射荧光粉。
3.本发明制备镝掺杂七铝酸十二钙粉体所需原料量大易得，且价格低廉，制备方法简单   可行、易于操作、易于大量生产，无污染。
附图说明
图1为12CaO·7Al₂O₃:Dy 1％mol真空热处理前后的XRD图，a为热处理改性前的XRD，b为热处理改性后的XRD。
图2为12CaO·7Al₂O₃:Dy 1％mol热处理改性后的激发谱发射谱。从图中可以看出该荧光粉的有效激发范围为340-400nm、最佳激发波长为351nm，发射光谱的发光主峰为484nm和575nm。
具体实施方式
按照发明内容中所给出的步骤制得多种掺杂浓度的镝掺杂七铝酸十二钙荧光粉。
实例1
(1).称量21.0073g纯度为99.99％的Al(NO₃)₃·9H₂O、11.3239g纯度为99.99％的Ca(NO₃)₂·4H₂O、0.0090g纯度为99.99％的Dy₂O₃溶于去离子水中，滴加0.1ml硝酸，加热至40℃搅拌4小时；
(1).向上述溶液滴加25ml的沉淀剂NH₃·H₂O，得到凝胶前驱体；
(3).将得到的凝胶前驱体在100℃的温度下进行烘干去水；
(4).将烘干的凝胶放到高温炉中，在空气气氛下、1080℃烧结8个小时，冷却，研磨；
(5).将得到的粉体在真空气氛下870℃热处理改性，得到近紫外光激发的单相白光发射镝掺杂七铝酸十二钙荧光粉。
实例2
(1).称量21.0073g纯度为99.99％的Al(NO₃)₃·9H₂O、11.2785g纯度为99.99％的Ca(NO₃)₂·4H₂O、0.0448g纯度为99.99％的Dy₂O₃溶于去离子水中，滴加1ml硝酸，加热至45℃搅拌适3.5小时；
(2).向上述溶液滴加30ml的沉淀剂NH₃·H₂O，得到凝胶前驱体；
(3).将得到的凝胶前驱体在90℃的温度下进行烘干去水；
(4).将烘干的凝胶放到高温炉中，在空气气氛下、1120℃烧结6个小时，冷却，研磨；
(5).将得到的粉体在真空气氛下930℃热处理改性，得到近紫外光激发的单相白光发射镝掺杂七铝酸十二钙荧光粉。
实例3
(1).称量21.0073g纯度为99.99％的Al(NO₃)₃·9H₂O、11.0430g纯度为99.99％的Ca(NO₃)₂·4H₂O、0.0895g纯度为99.99％的Dy₂O₃溶于去离子水中，滴加2ml硝酸，加热至50℃搅拌5小时；
(2).向上述溶液滴加35ml的沉淀剂NH₃·H₂O，得到凝胶前驱体；
(3).将得到的凝胶前驱体在80℃的温度下进行烘干去水；
(4).将烘干的凝胶放到高温炉中，在空气气氛下、1100℃烧结6个小时，冷却，研磨；
(5).将得到的粉体在真空气氛下900℃热处理改性，得到近紫外光激发的单相白光发射镝掺杂七铝酸十二钙荧光粉。