以钒酸盐为基质的铒掺杂黄绿色荧光粉及其制备方法.pdf

1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710511698.7 (22)申请日 2017.06.28 (71)申请人 陕西科技大学 地址 710021 陕西省西安市未央大学园区 (72)发明人 武秀兰白文妮任强海鸥 林飞焦叶辉李欢欢 (74)专利代理机构 西安弘理专利事务所 61214 代理人 涂秀清 (51)Int.Cl. C09K 11/69(2006.01) (54)发明名称 以钒酸盐为基质的铒掺杂黄绿色荧光粉及 其制备方法 (57)摘要 本发明公开了以钒酸盐为基质的铒掺杂黄 绿色荧光粉， 以磷酸盐为基质，

2、 化学通式为KBa1- xVO4:xEr， 其中0.01x0.08， 通过掺杂激活离 子Er3+， 制备得到以钒酸盐为基质的铒掺杂黄绿 色荧光粉， 适合近紫外或蓝光激发， 该黄绿色荧 光粉的激发光谱在350nm500nm， 其发射光谱在 500nm600nm， 能够在近紫外或蓝光激发下发出 黄绿光， 化学性质稳定， 发光性能好， 发光强度 高； 本发明以钒酸盐为基质的铒掺杂黄绿色荧光 粉的制备方法， 升温过程简单， 方法简单易行， 重 现性好， 制备周期短。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 107384392 A 2017.11.24 CN 107384392 A 1.以钒酸盐为基

3、质的铒掺杂黄绿色荧光粉， 其特征在于， 以钒酸盐为基质， 化学通式为 KBa1-xVO4:xEr， 其中0.01x0.08。 2.一种如权利要求1所述的以钒酸盐为基质的铒掺杂黄绿色荧光粉的制备方法， 其特 征在于， 具体按照以下步骤实施： 步骤1、 按化学通式KBa1-xVO4:xEr的摩尔配比， 其中0.01x0.08， 分别称取含K化合 物、 含Ba化合物、 含V化合物和含Er化合物作为原料； 步骤2、 将步骤1中称取的所有原料混合后研磨， 形成混合料； 步骤3、 将经步骤2得到的混合料于空气气氛下煅烧3h9h， 温度为10001200， 煅 烧完成后随炉冷却至室温， 得到煅烧产物； 步骤

4、4、 将步骤3得到的煅烧产物研磨， 得到以钒酸盐为基质的铒掺杂黄绿色荧光粉。 3.根据权利要求2所述的以钒酸盐为基质的铒掺杂黄绿色荧光粉的制备方法， 其特征 在于， 在所述步骤1中： 含K化合物为K2CO3， 含Ba化合物为BaCO3， 含V化合物为V2O5， 含Er化合 物为Er2O3。 4.根据权利要求2或3所述的以钒酸盐为基质的铒掺杂黄绿色荧光粉的制备方法， 其特 征在于， 所述步骤2中研磨时间为20min40min。 5.根据权利要求4所述的以钒酸盐为基质的铒掺杂黄绿色荧光粉的制备方法， 其特征 在于， 所述步骤3中煅烧采用快速升温电阻炉， 升温速率为3/min10/min。 6.根据

5、权利要求5所述的以钒酸盐为基质的铒掺杂黄绿色荧光粉的制备方法， 其特征 在于， 所述步骤4中研磨时间为20min40min。 权利要求书 1/1 页 2 CN 107384392 A 2 以钒酸盐为基质的铒掺杂黄绿色荧光粉及其制备方法 技术领域 0001 本发明属于LED用荧光粉制备技术领域， 具体涉及以钒酸盐为基质的铒掺杂黄绿 色荧光粉， 本发明还涉及该铒掺杂黄绿色荧光粉的制备方法。 背景技术 0002 发光二极管(Light Emitting Diode， LED)被公认为是二十一世纪的新光源， 具有 节能、 响应快、 绿色环保、 寿命长、 体积小、 发光效率高等诸多优点， 在照明和显示领

6、域有着 巨大的应用前景。 近年来， 白光LED作为新一代节能光源， 引起了人们的广泛关注， 目前， 与 近紫外光管芯相匹配的白光荧光粉缺乏， 普遍采用混合红、 绿、 蓝三种基色荧光粉的办法制 得， 且发光性能不理想。 因此， 研制单一基体白光荧光粉不仅能够降低成本， 也能提高荧光 粉的发光性能， 具有十分重要的意义。 0003 作为紫外-近紫外LED芯片激发红、 绿、 蓝色荧光粉， 由于黄绿色荧光粉发光效率相 对于其他两种颜色的荧光粉来说发光效率比较低， 所以会影响到整个LED的光通量。 所以， 寻求新型体系的黄绿色荧光粉是具有研究价值的。 发明内容 0004 本发明的目的是提供以钒酸盐为基质

7、的铒掺杂黄绿色荧光粉， 色纯度高， 发光强 度高， 稳定性好。 0005 本发明的另一个目的是提供以钒酸盐为基质的铒掺杂黄绿色荧光粉的制备方法。 0006 本发明所采用的技术方案是， 以磷酸盐为基质， 化学通式为KBa1-xVO4:xEr， 其中 0.01x0.08。 0007 本发明所采用的另一个技术方案是， 以钒酸盐为基质的铒掺杂黄绿色荧光粉的制 备方法， 具体按照以下步骤实施： 0008 步骤1、 按化学通式KBa1-xVO4:xEr的摩尔配比， 其中0.01x0.08， 分别称取含K 化合物、 含Ba化合物、 含V化合物和含Er化合物作为原料； 0009 步骤2、 将步骤1中称取的所有

8、原料混合后研磨， 形成混合料； 0010 步骤3、 将经步骤2得到的混合料于空气气氛下煅烧3h9h， 温度为10001200 ， 煅烧完成后随炉冷却至室温， 得到煅烧产物； 0011 步骤4、 将步骤3得到的煅烧产物研磨， 得到以钒酸盐为基质的铒掺杂黄绿色荧光 粉。 0012 本发明另一种技术方案的特点还在于， 0013 步骤1中含K化合物为K2CO3， 含Ba化合物为BaCO3， 含V化合物为V2O5， 含Er化合物为 Er2O3。 0014 步骤2中研磨时间为20min40min。 0015 步骤3中煅烧采用快速升温电阻炉， 升温速率为3/min10/min。 0016 步骤4中研磨时间为

9、20min40min。 说明书 1/4 页 3 CN 107384392 A 3 0017 本发明的有益效果是， 0018 本发明以钒酸盐为基质的铒掺杂黄绿色荧光粉， 以钒酸盐为基质， 通过掺杂激活 离子Er3+， 制备得到以钒酸盐为基质的铒掺杂黄绿色荧光粉， 适合近紫外或蓝光激发， 该黄 绿色荧光粉的激发光谱在350nm500nm， 主要激发峰在378nm， 其发射光谱在500nm 600nm， 主峰在548nm和562nm附近， 在近紫外或蓝光激发下发出黄绿光， 化学性质稳定， 发光 性能好， 发光强度高； 0019 本发明以钒酸盐为基质的铒掺杂黄绿色荧光粉的制备方法， 基于固相合成法来制

10、 备， 操作性强， 在空气气氛下制备， 升温过程简单， 方法简单易行， 重现性好， 制备周期短。 附图说明 0020 图1是实施例2制备得到的KBa0.99VO4:0.01Er黄绿色荧光粉的X射线衍射图谱与 KBaVO4标准卡片(PDF#31-0979)对比图； 0021 图2是实施例5制备得到的KBa0.96VO4:0.04Er黄绿色荧光粉的激发光谱和发射光 谱； 0022 图3是实施例5制备得到的KBa0.96VO4:0.04Er黄绿色荧光粉的CIE色坐标图。 具体实施方式 0023 下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。 0024 本发明以钒酸盐为基质的铒掺杂黄绿色荧光粉， 以

11、钒酸盐为基质， 化学通式为 KBa1-xVO4:xEr， 其中0.01x0.08。 0025 本发明以钒酸盐为基质的铒掺杂黄绿色荧光粉的制备方法， 其特征在于， 具体按 照以下步骤实施： 0026 步骤1、 按化学通式KBa1-xVO4:xEr的摩尔配比， 其中0.01x0.08， 分别称取 K2CO3、 BaCO3和Er2O3作为原料； 0027 步骤2、 将步骤1中称取的所有原料混合后研磨20min40min， 待混合均匀后， 形成 混合料； 0028 步骤3、 将经步骤2得到的混合料采用SX3-10-14型快速升温电阻炉于空气气氛下 煅烧3h9h， 升温速率为3/min10/min， 煅

12、烧温度为10001200， 煅烧完成后随 炉冷却至室温， 得到煅烧产物； 0029 其中， 煅烧时按照以下化学反应方程式进行合成： 0030 K2CO3+(1-x)BaCO3+V2O5+x/2Er2O3KBaVO4+CO2； 0031 步骤4、 将步骤3得到的煅烧产物研磨20min40min， 得到以钒酸盐为基质的铒掺 杂黄绿色荧光粉。 0032 实施例1 0033 取x0.01， 按化学式KBa0.99VO4:0.01Er的化学计量配比， 用电子天平分别称取 K2CO3、 BaCO3、 V2O5和Er2O3， 其中稀土氧化物的纯度为99.99， 其余均为分析纯； 将上述称取 的所有原料混合后

13、研磨20min， 使原料之间混合均匀， 得到混合料； 将得到的混合料装入刚 玉坩埚中， 并将该刚玉坩埚置于SX3-10-14型快速升温电阻炉中， 于空气气氛下煅烧， 期间 以3/min的升温速率升至750， 保温3h， 待煅烧完成后随炉冷却， 直至冷却至室温， 得到 说明书 2/4 页 4 CN 107384392 A 4 煅烧产物； 取出煅烧后的产物再次研磨20min， 即得到以钒酸盐为基质的铒掺杂黄绿色荧光 粉。 0034 实施例2 0035 取x0.01， 按化学式KBa0.99VO4:0.01Er的化学计量配比， 用电子天平分别称取 K2CO3、 BaCO3、 V2O5和Er2O3，

14、其中稀土氧化物的纯度为99.99， 其余均为分析纯； 将上述称取 的所有原料混合后研磨35min， 使原料之间混合均匀， 得到混合料； 将得到的混合料装入刚 玉坩埚中， 并将该刚玉坩埚置于SX3-10-14型快速升温电阻炉中， 于空气气氛下煅烧， 期间 以5/min的升温速率升至1050， 保温5h， 待煅烧完成后随炉冷却， 直至冷却至室温， 得到 煅烧产物； 取出煅烧后的产物再次研磨35min， 即得到以钒酸盐为基质的铒掺杂黄绿色荧光 粉。 0036 图1利用实施例2中的制备方法制备的KBa0.99VO4:0.01黄绿色荧光粉的X射线衍射 图谱与KBaVO4标准卡片(PDF#31-0979)

15、对比图， 从图1中可看出： 物相纯度高， 结晶度好。 0037 实施例3 0038 取x0.02， 按化学式KBa0.98VO4:0.02Er的化学计量配比， 用电子天平分别称取 K2CO3、 BaCO3、 V2O5和Er2O3， 其中稀土氧化物的纯度为99.99， 其余均为分析纯； 将上述称取 的所有原料混合后研磨40min， 使原料之间混合均匀， 得到混合料； 将得到的混合料装入刚 玉坩埚中， 并将该刚玉坩埚置于SX3-10-14型快速升温电阻炉中， 于空气气氛下煅烧， 期间 以10/min的升温速率升至1200， 保温9h， 待煅烧完成后随炉冷却， 直至冷却至室温， 得 到煅烧产物； 取

16、出煅烧后的产物再次研磨40min， 即得到以钒酸盐为基质的铒掺杂黄绿色荧 光粉。 0039 实施例4 0040 取x0.04， 按化学式KBa0.96VO4:0.04Er的化学计量配比， 用电子天平分别称取 K2CO3、 BaCO3、 V2O5和Er2O3， 其中稀土氧化物的纯度为99.99， 其余均为分析纯； 将上述称取 的所有原料混合后研磨30min， 使原料之间混合均匀， 得到混合料； 将得到的混合料装入刚 玉坩埚中， 并将该刚玉坩埚置于SX3-10-14型快速升温电阻炉中， 于空气气氛下煅烧， 期间 以7/min的升温速率升至1100， 保温5h， 待煅烧完成后随炉冷却， 直至冷却至室

17、温， 得到 煅烧产物； 取出煅烧后的产物再次研磨40min， 即得到以钒酸盐为基质的铒掺杂黄绿色荧光 粉。 0041 实施例5 0042 取x0.04， 按化学式KBa0.96VO4:0.04Er的化学计量配比， 用电子天平分别称取 K2CO3、 BaCO3、 V2O5和Er2O3， 其中稀土氧化物的纯度为99.99， 其余均为分析纯； 将上述称取 的所有原料混合后研磨30min， 使原料之间混合均匀， 得到混合料； 将得到的混合料装入刚 玉坩埚中， 并将该刚玉坩埚置于SX3-10-14型快速升温电阻炉中， 于空气气氛下煅烧， 期间 以7/min的升温速率升至1100， 保温5h， 待煅烧完成

18、后随炉冷却， 直至冷却至室温， 得到 煅烧产物； 取出煅烧后的产物再次研磨40min， 即得到以钒酸盐为基质的铒掺杂黄绿色荧光 粉。 0043 图2为利用实施例5中的制备方法制备的KBa0.96VO4:0.04Er黄绿色荧光粉的激发光 谱和发射光谱， 可以看出： 主要激发峰在378m附近， 主发射峰在548nm和562nm附近； 由此可 见， 该荧光粉可被近紫外光和蓝光有效激发而发出黄绿光， 可应用于白光LED。 说明书 3/4 页 5 CN 107384392 A 5 0044 图3是利用实施例5中的制备方法所制备的KBa0.96VO4:0.04Er黄绿色荧光粉的CIE 色坐标图， 从图3中

19、可看出， 该黄绿色荧光粉的CIE色坐标为(x0.331， y0.649)。 0045 实施例6 0046 取x0.06， 按化学式KBa0.94VO4:0.06Er的化学计量配比， 用电子天平分别称取 K2CO3、 BaCO3、 V2O5和Er2O3， 其中稀土氧化物的纯度为99.99， 其余均为分析纯； 将上述称取 的所有原料混合后研磨20min， 使原料之间混合均匀， 得到混合料； 将得到的混合料装入刚 玉坩埚中， 并将该刚玉坩埚置于SX3-10-14型快速升温电阻炉中， 于空气气氛下煅烧， 期间 以5/min的升温速率升至1150， 保温5h， 待煅烧完成后随炉冷却， 直至冷却至室温，

20、得到 煅烧产物； 取出煅烧后的产物再次研磨20min， 即得到以钒酸盐为基质的铒掺杂黄绿色荧光 粉。 0047 实施例7 0048 取x0.08， 按化学式KBa0.92VO4:0.08Er的化学计量配比， 用电子天平分别称取 K2CO3、 BaCO3、 V2O5和Er2O3， 其中稀土氧化物的纯度为99.99， 其余均为分析纯； 将上述称取 的所有原料混合后研磨30min， 使原料之间混合均匀， 得到混合料； 将得到的混合料装入刚 玉坩埚中， 并将该刚玉坩埚置于SX3-10-14型快速升温电阻炉中， 于空气气氛下煅烧， 期间 以5/min的升温速率升至1200， 保温5h， 待煅烧完成后随炉

21、冷却， 直至冷却至室温， 得到 煅烧产物； 取出煅烧后的产物再次研磨20min， 即得到以钒酸盐为基质的铒掺杂黄绿色荧光 粉。 0049 本发明以钒酸盐为基质的铒掺杂黄绿色荧光粉， 以钒酸盐为基质， 通过掺杂激活 离子Er3+， 制备得到以钒酸盐为基质的铒掺杂黄绿色荧光粉， 钒酸盐发光材料中的离子团 VO43-在紫外光区有强烈的吸收， 吸收的能量可以有效地传递给激活剂离子， 基质钒酸根离 子吸收的能量分为两部分， 其中一部分通过V5+On-2n和V5+On-2n+1之间的能级跃迁产生宽带可 见光发射， 还有另一部分则是传递给激活剂离子Er3+， 从而诱导其发生能级跃迁产生黄绿光 发射， 并且有

22、较好的光学稳定性、 热化学稳定性和较长的光学寿命， 该黄绿色荧光粉的激发 光谱在350500nm， 主要激发峰在378nm， 其发射光谱在500600nm， 主峰在548nm和562nm 附近， 能够在近紫外或蓝光激发下发出黄绿光， 化学性质稳定， 发光性能好， 发光强度高。 0050 本发明以钒酸盐为基质的铒掺杂黄绿色荧光粉的制备方法， 基于固相合成法来制 备， 操作性强， 煅烧温度低， 在空气气氛下制备， 升温过程简单， 方法简单易行， 重现性好， 制 备周期短。 说明书 4/4 页 6 CN 107384392 A 6 图1 图2 说明书附图 1/2 页 7 CN 107384392 A 7 图3 说明书附图 2/2 页 8 CN 107384392 A 8