一种稀土离子掺杂的碲酸盐荧光粉及其制备方法

技术领域

本发明涉及发光材料领域，具体涉及一种荧光粉材料及其制备方法与应用，尤其是涉及一种稀土离子掺杂的碲酸盐荧光粉及其制备方法。

背景技术

白光发光二极管LED作为一种新四代绿色照明产品，具有发光效率高、节能、环保和寿命长等优点，在半导体照明和液晶背光领域到了成功的应用，越来越受到科研工作者的关注。目前，实现白光LED的主流技术主要存在三种实现方法：一是由红、绿、蓝三基色混合获得白光，但是技术和控制系统比较复杂，成本高；二是蓝色芯片+YAG:Ce

目前，商品化的荧光粉主要是硫化物和氮化物，然而硫化物荧光粉存在理化性能不稳定、能量转换效率低等缺点，且在紫外光照射下释放硫化物气体，污染环境，使用寿命短。氮化物荧光粉虽然可克服了上述硫化物荧光粉的部分缺点，但是生产工艺复杂，价格昂贵。因此，本发明提供了一种制备工艺简单、理化性能稳定、发光效率高的碲酸盐荧光粉，对于推进白光LED的发展具有重要意义。

发明内容

针对现有技术的问题，本发明的主要目的在于提供一种稀土离子掺杂的碲酸盐荧光粉及其制备方法，通过在碲酸盐荧光粉中单掺或共掺不同稀土离子可有效调控这类高效荧光粉的发射波长和衰减时间，该荧光粉理化性能稳定、发光效率高，对于推进白光LED的发展具有重要意义。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案包括：

本发明提供了一种稀土离子掺杂的碲酸盐荧光粉，所述荧光粉的化学通式为Lu

优选地，所述荧光粉的化学通式Lu

优选地，所述荧光粉的化学通式Lu

优选地，所述荧光粉的化学通式Lu

优选地，所述荧光粉的化学通式为Lu

所述荧光粉的化学通式为Lu

所述荧光粉的化学通式为Lu

所述荧光粉的化学通式为Lu

所述荧光粉的化学通式为Lu

本发明还提供了一种稀土离子掺杂的碲酸盐荧光粉的制备方法，包括以下步骤：

S1.按照荧光粉的化学通式Lu

S2.将均匀混合后的原料混合物进行充分研磨，得颗粒大小均一、颜色一致的混合粉体；

S3.将混合粉体倒入坩埚中，并置于马弗炉中，在温度为800℃～1150℃下保温24～48小时，然后随炉冷却至室温；

S4.将步骤S3处理后的混合粉体进行充分研磨，即得所述稀土离子掺杂的碲酸盐荧光粉。

优选地，步骤S1和S4中，进行研磨采用的设备为玛瑙研钵。

优选地，步骤S3中，所述坩埚为铂金坩埚或氧化铝坩埚。

本发明还提供了一种稀土离子掺杂的碲酸盐荧光粉在制备LED中的应用。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1.本发明制备的荧光粉Lu

2.本发明制备的荧光粉可以被波长为350nm、352nm、377nm的近紫外区光、波长为394nm的紫外光、波长为441nm的蓝光所激发，发射范围为575～725nm，可有效吸收近紫外光的能量。

3.本发明采用高温固相合成方法的预烧结可有效去除反应过程中生成的气体；保温烧结前和烧结后均进行充分研磨，保证原料反应完全。

4.本发明的高温固相合成方法的反应条件简单，原料价格低廉，可适合大量工业化的生产.

5.本发明制备的碲酸盐荧光粉中，Tb

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为实施例1采用不同灼烧温度进行保温得到的各荧光粉的XRD图；

图2为实施例1采用相同灼烧温度进行保温制得的不同Eu浓度荧光粉的XRD图；

图3为实施例1采用相同灼烧温度进行保温制得的不同Eu浓度荧光粉的激发光谱图；

图4为实施例1采用相同灼烧温度进行保温制得的不同Eu浓度荧光粉的发射光谱图；

图5为实施例1采用相同灼烧温度进行保温制得的不同Eu浓度荧光粉的衰减图；

图6为实施例1得到的荧光粉Lu

图7为实施例1得到的荧光粉Lu

图8为实施例2采用相同灼烧温度1000℃进行保温制得的不同Dy浓度的荧光粉的发射光谱图；

图9为实施例2得到的荧光粉Lu

图10为实施例3采用相同灼烧温度1000℃进行保温制得的不同Pr浓度的荧光粉的发射光谱图；

图11为实施例3得到的荧光粉Lu

图12为实施例4采用相同灼烧温度900℃进行保温制得的不同Tb浓度的荧光粉的发射光谱图；

图13为实施例4得到的荧光粉Lu

图14为实施例5得到的各荧光粉的发射光谱图；

图15为荧光粉Lu

图16为实施例5得到的各荧光粉的XRD图。

具体实施方式

除非另作定义，在本说明书和权利要求书中使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中列举的所有的从最低值到最高值之间的数值，是指当最低值和最高值之间相差两个单位以上时，最低值与最高值之间以一个单位为增量得到的所有数值。

以下将描述本申请的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。在不偏离本申请的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以对本申请的实施方式进行修改和替换，所得实施方式也在本申请的保护范围之内。

实施例

下面将对本申请的实施例作详细说明，本实施例在以本申请技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本申请的保护范围不限于下述的实施例。

实施例1

本实施例提供了一种Eu离子掺杂碲酸盐荧光粉的制备方法，具体采用高温固相法，包括如下步骤：

1.按照设定的化学通式Lu

2.将均匀混合后的原料混合物，倒入玛瑙研钵充分研磨至颗粒大小均一、颜色一致得到混合粉体；

3.将混合粉体倒入铂金坩埚或氧化铝坩埚中，置于马弗炉中，灼烧温度分别为800℃、900℃、950℃、1000℃、1100℃，分别在各自的温度下，保温24小时，然后随炉冷却至室温；

4.烧结完成后，取出各混合粉体，将各混合粉体倒入玛瑙研钵充分研磨至粉质细腻、颜色一致，所得各荧光粉用于性能测试及分析。

利用X射线衍射仪对实施例1中采用不同灼烧温度进行保温得到的各荧光粉Lu

利用X射线衍射仪对实施例1采用相同灼烧温度800℃进行保温制得的不同Eu浓度的荧光粉进行分析，荧光粉的XRD如图2所示，图2中，0.00、0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30分别代表Eu浓度，即x的取值，所得荧光粉相应为Lu

利用荧光光谱仪对实施例1采用相同灼烧温度(800℃)进行保温制得的不同Eu浓度的荧光粉进行分析，荧光粉在613nm发射波长下得到的激发光谱图如图3所示。

利用荧光光谱仪对实施例1采用相同灼烧温度(800℃)进行保温制得的不同Eu浓度的荧光粉进行分析，荧光粉在394nm激发下得到的发射光谱图如图4所示，在600～650nm的波长范围内，Eu

利用荧光光谱综合测试系统980对实施例1采用相同灼烧温度(800℃)进行保温制得的不同Eu浓度的荧光粉进行分析，如图5所示，单掺Eu

利用荧光光谱仪对实施例1得到的荧光粉Lu

利用荧光光谱仪对实施例1所得的荧光粉Lu

实施例2

本实施例提供了一种Dy离子掺杂碲酸盐荧光粉的制备方法，具体采用高温固相法，包括如下步骤：

1.按照设定的化学通式Lu

2.将均匀混合后的原料混合物，倒入玛瑙研钵充分研磨至颗粒大小均一、颜色一致得到混合粉体；

3.将混合粉体倒入铂金坩埚或氧化铝坩埚中，置于马弗炉中，灼烧温度分别为1000℃、1100℃，在1000℃、1100℃的温度下，保温48小时，随炉冷却至室温；

4.烧结完成后，取出混合粉体，将混合粉体倒入玛瑙研钵充分研磨至粉质细腻、颜色一致，所得各荧光粉用于性能测试及分析。

采用实施例2中不同灼烧温度进行保温得到的各荧光粉的结晶性均良好。

利用荧光光谱仪对实施例2所得的荧光粉Lu

利用荧光光谱仪对实施例2采用相同灼烧温度1000℃进行保温制得的不同Dy浓度的荧光粉进行分析，在350nm激发下得到的发射光谱可见，在550～600nm的波长范围内，Dy

实施例3

本实施例提供了一种Pr离子掺杂碲酸盐荧光粉的制备方法，具体采用高温固相法，包括如下步骤：

1.按照设定化学通式的Lu

2.将均匀混合后的原料混合物，倒入玛瑙研钵充分研磨至颗粒大小均一、颜色一致得到混合粉体；

3.将混合粉体倒入铂金坩埚或氧化铝坩埚中，置于马弗炉中，灼烧温度分别为800℃、1100℃，在800℃、1100℃温度下，保温32小时，随炉冷却至室温；

4.烧结完成后，取出混合粉体，将混合粉体倒入玛瑙研钵充分研磨至粉质细腻、颜色一致，所得各荧光粉用于性能测试及分析。

采用实施例3中不同灼烧温度进行保温得到的各荧光粉的结晶性均良好。

利用荧光光谱仪对实施例3所得荧光粉Lu

利用荧光光谱仪对实施例3采用相同灼烧温度1000℃进行保温制得的不同Pr浓度的荧光粉进行分析，在441nm激发下得到的发射光谱可见，Pr

实施例4

本实施例提供了一种Tb离子掺杂碲酸盐荧光粉的制备方法，具体采用高温固相法，包括如下步骤：

1.按照设定的化学通式Lu

2.将均匀混合后的原料混合物，倒入玛瑙研钵充分研磨至颗粒大小均一、颜色一致得到混合粉体；

3.将混合粉体倒入铂金坩埚或氧化铝坩埚中，置于马弗炉中，灼烧温度分别为900℃、1100℃，在900℃、1100℃温度下，保温48小时，随炉冷却至室温；

4.烧结完成后，取出混合粉体，将混合粉体倒入玛瑙研钵充分研磨至粉质细腻、颜色一致，所得各荧光粉用于性能测试及分析。

采用实施例4中不同灼烧温度进行保温得到的各荧光粉的结晶性均良好。

利用荧光光谱仪对实施例4所得荧光粉Lu

利用荧光光谱仪对实施例4采用相同灼烧温度900℃进行保温制得的不同Tb浓度的荧光粉进行分析，在377nm激发下的得到的发射光谱可见，Tb

实施例5

本实施例提供了一种Eu和Tb离子共掺杂碲酸盐荧光粉的制备方法，具体采用高温固相法，包括如下步骤：

1.按照化学通式Lu

2.将均匀混合后的原料混合物，倒入玛瑙研钵充分研磨至颗粒大小均一、颜色一致得到混合粉体；

3.将混合粉体倒入铂金坩埚或氧化铝坩埚中，置于马弗炉中，灼烧温度为800℃，保温24小时，随炉冷却至室温；

4.烧结完成后，取出混合粉体，将混合粉体倒入玛瑙研钵充分研磨至粉质细腻、颜色一致，所得各荧光粉用于性能测试及分析。

利用X射线衍射仪对实施例5中得到的荧光粉进行分析，荧光粉的XRD如图16所示。图16中，0.1Tb0.25Eu、0.1Tb0.20Eu、0.1Tb0.15Eu、0.1Tb0.10Eu、0.1Tb0.05Eu分别代表荧光粉Lu

利用荧光光谱仪对实施例1所得荧光粉Lu

实施例6

本实施例提供了一种Pr/Yb和Eu离子共掺杂碲酸盐荧光粉的制备方法，具体采用高温固相法，包括如下步骤：

1.按照化学通式Lu

2.将均匀混合后的原料混合物，倒入玛瑙研钵充分研磨至颗粒大小均一、颜色一致得到混合粉体；

3.将混合粉体倒入铂金坩埚或氧化铝坩埚中，置于马弗炉中，灼烧温度分别为900℃、1150℃，在900℃、1150℃温度下，保温32小时，随炉冷却至室温；

4.烧结完成后，取出混合粉体，将混合粉体倒入玛瑙研钵充分研磨至粉质细腻、颜色一致，所得各荧光粉用于性能测试及分析。

实施例7

本实施例提供了一种La和Gd离子共掺杂碲酸盐荧光粉的制备方法，具体采用高温固相法，包括如下步骤：

1.按照化学通式Lu

2.将均匀混合后的原料混合物，倒入玛瑙研钵充分研磨至颗粒大小均一、颜色一致得到混合粉体；

3.将混合粉体倒入铂金坩埚或氧化铝坩埚中，置于马弗炉中，灼烧温度分别为1000℃、1100℃，在1000℃、1100℃温度下，保温40小时，随炉冷却至室温；

4.烧结完成后，取出混合粉体，将混合粉体倒入玛瑙研钵充分研磨至粉质细腻、颜色一致，所得各荧光粉再进行性能测试及分析。

实施例8

本实施例提供了一种Tb和Dy离子共掺杂碲酸盐荧光粉的制备方法，具体采用高温固相法，包括如下步骤：

1.按照化学通式Lu

2.将均匀混合后的原料混合物，倒入玛瑙研钵充分研磨至颗粒大小均一、颜色一致得到混合粉体；

3.将混合粉体倒入铂金坩埚或氧化铝坩埚中，置于马弗炉中，煅烧温度分别为950℃、1100℃，在950℃、1100℃温度下，保温32小时，随炉冷却至室温；

4.烧结完成后，取出混合粉体，将混合粉体倒入玛瑙研钵充分研磨至粉质细腻、颜色一致，所得各荧光粉用于性能测试及分析。

实施例9

本实施例提供了一种Y和Pr离子共掺杂碲酸盐荧光粉的制备方法，具体采用高温固相法，包括如下步骤：

1.按照化学通式Lu

2.将均匀混合后的原料混合物，倒入玛瑙研钵充分研磨至颗粒大小均一、颜色一致得到混合粉体；

3.将混合粉体倒入铂金坩埚或氧化铝坩埚中，置于马弗炉中，煅烧温度为800℃，在800℃下煅烧12小时，保温48小时，随炉冷却至室温；

4.烧结完成后，取出混合粉体，将混合粉体倒入玛瑙研钵充分研磨至粉质细腻、颜色一致，所得各荧光粉进行性能测试及分析。

实施例6-9也都可以得到性能良好的碲酸盐荧光粉，具体的荧光粉发射光谱图就不作一一提供。

上述对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。