二價鉍離子摻雜硫酸鋇紅色熒光材料及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種二價鉍離子摻雜硫酸鋇紅色熒光材料，屬正交晶系，其中元素的摩爾比為Ba：S：Bi=（1-x）：1：x，0.0005≤x≤0.012。本發(fā)明專利技術(shù)還公開了上述二價鉍離子摻雜硫酸鋇紅色熒光材料的制備方法，其包括以下步驟：（1）稱取原料：（2）稱取的原料經(jīng)過研磨混勻后，在溫度為300～500℃下預(yù)燒3～5小時；（3）將預(yù)燒后的樣品取出，再次研磨混勻后，在溫度為900～1100℃下燒制3～5小時。本發(fā)明專利技術(shù)制備的熒光粉具有在紫外和藍光光譜區(qū)吸收，紫外或藍光激發(fā)下具有覆蓋580～720nm區(qū)間的紅光熒光，其熒光壽命為10微秒左右，熒光具有良好的抗熱淬滅特性。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及紅色熒光材料領(lǐng)域，特別涉及二價鉍離子摻雜硫酸鋇紅色熒光材料及其制備方法。
技術(shù)介紹
隨著人類社會的發(fā)展，能源短缺和生態(tài)環(huán)境污染越來越威脅著人類生存，成為人類必須解決的問題。目前，大力推廣與應(yīng)用低能耗（目前照明光源的10-15%左右）、發(fā)光效率高（目前照明光源的8-10倍左右）、使用壽命長（目前照明光源的10倍左右）、不含有汞等性能的固態(tài)LED照明技術(shù)就是其中方案之一。固態(tài)LED照明可以廣泛地應(yīng)用在汽車、交通、軍事及人們?nèi)粘Ｉ畹取Ｄ壳吧逃玫亩坠釲ED主要是采用藍光InGaN芯片激發(fā)Y3Al5O12:Ce3+（YAG：Ce3+）黃色熒光粉。由于缺少紅色熒光粉，使其在紅色光譜區(qū)發(fā)光較弱，從而導(dǎo)致其色溫偏高，顯色指數(shù)偏低。為了解決這個局限，可以考慮在二基色白光LED中增加一種可被藍色LED芯片激發(fā)的紅色熒光粉，從而形成一種三基色（藍、黃、紅）的白光LED。近十年來，稀土摻雜的紅色熒光粉被相繼報道，如：Eu、Sm、Pr等稀土離子摻雜的氮化物、氮氧化物、硅酸鹽、鋁酸鹽等。其中，稀土摻雜的氮化物、氮氧化物發(fā)光性能優(yōu)越，量子效率超過70%，已經(jīng)得到了應(yīng)用。但是氮化物、氮氧化物的制備條件通常比較苛刻，需要高溫（＞1700℃）、高壓（＞5個大氣壓）及特殊條件，這些條件對設(shè)備的要求很高，從而影響熒光粉的價格不能夠降低。稀土是一種稀有金屬，隨著大量的開采和應(yīng)用，稀土的價格越來越高，從而提升了熒光粉的價格。<br>在1886年Lecoq?de?Boisbaudran，C.R.報道Bi摻雜的硫酸堿土金屬鹽發(fā)紅光現(xiàn)象，F(xiàn).A.在1949年證實了這種現(xiàn)象，在1994年，Mariska.A分析是這種紅色光由于二價鉍引起的。隨后人們先后研究了二價鉍發(fā)紅光現(xiàn)象，Srivastava.A在1998年報道了二價鉍摻雜磷硼酸堿土金屬鹽；Peng.M.Y.在2009至2010年報道了二價鉍摻雜磷酸堿土金屬鹽和磷硼酸堿土金屬鹽。二價鉍主要是代替基質(zhì)（如：磷酸鹽、硫酸鹽及磷硼酸鹽）中的鋇或鍶離子。二價鉍摻雜的紅色熒光粉有三個激發(fā)峰，分別位于260nm、452nm與592nm左右，發(fā)射峰位于627nm左右。
技術(shù)實現(xiàn)思路
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點與不足，本專利技術(shù)的目的在于提供一種二價鉍離子摻雜硫酸鋇紅色熒光材料，具有在紫外和藍光光譜區(qū)吸收，紫外或藍光激發(fā)下具有覆蓋580～720nm區(qū)間的紅光熒光，其熒光壽命為10微秒左右，其熒光具有良好的抗熱淬滅特性。本專利技術(shù)的另一目的在于提供上述二價鉍離子摻雜硫酸鋇紅色熒光材料的制備方法。本專利技術(shù)的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：二價鉍離子摻雜硫酸鋇紅色熒光材料，該紅色熒光材料屬正交晶系，其中元素的摩爾比為Ba：S：Bi??=（1-x）：1：x，0.0005≤x≤0.012。二價鉍離子摻雜硫酸鋇紅色熒光材料的制備方法，包括以下步驟：（1）稱取原料：按元素摩爾比Ba：S：Bi=（1-x）：1：x，其中0.0005≤x≤0.012，分別稱取含鋇化合物原料、含鉍化合物原料及含硫化合物原料；（2）預(yù)燒：步驟（1）稱取的原料經(jīng)過研磨混勻后，在溫度為300～500℃下預(yù)燒3～5小時；（3）燒制：將預(yù)燒后的樣品取出，再次研磨混勻后，在溫度為900～1100℃下燒制3～5小時，得到二價鉍離子摻雜硫酸鋇紅色熒光材料。步驟（2）所述預(yù)燒在空氣氣氛下進行。步驟（3）所述燒制在空氣氣氛下進行。步驟（1）所述含鋇化合物原料為碳酸鋇、碳酸氫鋇、硝酸鋇、氯化鋇、磷酸鋇、磷酸氫鋇、草酸鋇和醋酸鋇中的任一種。步驟（1）所述含硫化合物原料為硫酸銨、硫酸氫銨中的任一種。步驟（1）所述含鉍化合物原料為三氧化二鉍、鉍粉、碳酸鉍、堿式碳酸鉍、氯化鉍、硝酸鉍、醋酸鉍及草酸鉍中的任一種。本專利技術(shù)的二價鉍離子摻雜硫酸鋇紅色熒光材料與現(xiàn)有的二價鉍摻雜的其它紅色熒光材料相比有以下優(yōu)點和有益效果：1、現(xiàn)有的二價鉍摻雜的其它紅色熒光材料需要在還原氣氛下（如：氮氫混合氣體或氫氣等）制備，本專利技術(shù)的二價鉍離子摻雜硫酸鋇紅色熒光材料可以直接在空氣中制備，制備操作簡單、反應(yīng)條件容易控制；2、本專利技術(shù)的二價鉍離子摻雜硫酸鋇紅色熒光材料耐水性、耐溫度性能好。附圖說明圖1為本專利技術(shù)的實施例1制備的熒光粉（x=0.006）在發(fā)射波長627nm下的激發(fā)光譜。圖2為本專利技術(shù)的實施例1制備的熒光粉（x=0.006）在激發(fā)波長為452nm下的發(fā)射光譜。圖3為本專利技術(shù)的實施例1制備的熒光粉（x=0.006）在激發(fā)波長分別為260、452和592nm下的發(fā)射光譜。圖4為本專利技術(shù)的實施例1中在激發(fā)波長為452nm下的不同鉍摻雜濃度的熒光粉的發(fā)射光譜曲線圖。圖5為本專利技術(shù)的實施例1中在不同激發(fā)波長分別為452和592nm下的不同鉍摻雜濃度與熒光粉熒光強度的關(guān)系曲線圖。圖6為本專利技術(shù)的實施例1中鉍摻雜的硫酸鋇紅色熒光粉的熒光衰減曲線，監(jiān)測波長為627nm，激發(fā)波長為452nm。圖7為本專利技術(shù)的實施例1中不同鉍摻雜濃度與壽命的關(guān)系曲線圖，監(jiān)測波長為627nm，激發(fā)波長為452nm。圖8為本專利技術(shù)的實施例1制備的熒光粉（x=0.006）的熒光強度、壽命與環(huán)境溫度的關(guān)系曲線圖。圖9為本專利技術(shù)的實施例1中制備的熒光粉（x=0.006）在不同環(huán)境溫度下測試的熒光光譜。具體實施方式下面結(jié)合實施例及附圖，對本專利技術(shù)作進一步地詳細說明，但本專利技術(shù)的實施方式不限于此。實施例1選取碳酸鋇、硫酸銨及三氧化二鉍作起始原料，按照Ba：S：Bi=（1-x）：1：x（x=0.0003、0.0005、0.001、0.002、0.004、0.006、0.008、0.01、0.012）的摩爾比，分別稱取三種原料，控制混合物總重為50克左右。50克混合物經(jīng)球磨混勻后，放入剛玉坩堝，然后將坩堝放入高溫電爐。精確控制升溫速率，控制硫酸銨化合物分解反應(yīng)速度，防止混合物從坩堝中溢出，樣品在空氣氣氛中400℃下預(yù)燒5小時。將預(yù)燒后的樣品取出，再次研磨混勻，放入坩堝，在空氣氣氛中1000℃下燒4小時，即得到二價鉍摻雜硫酸鋇紅色熒光材料。X射線衍射分析表明為BaSO4純相。本實施例制備的熒光粉（x=0.006）在260nm、452nm及592nm存在三個激發(fā)峰（見圖1）；在452nm激發(fā)下可以產(chǎn)生峰位位于627nm的紅色熒光，熒光覆蓋580-710nm光譜區(qū)（見圖2）；在260nm、452nm及592nm激發(fā)下，發(fā)射峰峰位位于都在627nm（見本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護點】
二價鉍離子摻雜硫酸鋇紅色熒光材料，其特在在于，該紅色熒光材料屬正交晶系，其中元素的摩爾比為Ba：S：Bi？？=（1？x）：1：x，0.0005≤x≤0.012。

【技術(shù)特征摘要】
1.二價鉍離子摻雜硫酸鋇紅色熒光材料，其特在在于，該紅色熒光材料屬
正交晶系，其中元素的摩爾比為Ba：S：Bi??=（1-x）：1：x，0.0005≤x≤0.012。
2.二價鉍離子摻雜硫酸鋇紅色熒光材料的制備方法，其特征在于，包括以
下步驟：
（1）稱取原料：按元素摩爾比Ba：S：Bi=（1-x）：1：x，其中0.0005≤
x≤0.012，分別稱取含鋇化合物原料、含鉍化合物原料及含硫化合物原料；
（2）預(yù)燒：步驟（1）稱取的原料經(jīng)過研磨混勻后，在溫度為300～500℃
下預(yù)燒3～5小時；
（3）燒制：將預(yù)燒后的樣品取出，再次研磨混勻后，在溫度為900～1100℃
下燒制3～5小時，得到二價鉍離子摻雜硫酸鋇紅色熒光材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二價鉍離子摻雜硫酸鋇紅色熒光材料的制備方法，
...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：曹人平，彭明營，邱建榮，
申請(專利權(quán))人：華南理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：