本發(fā)明涉及一種紫光激發(fā)硅酸鹽青色熒光材料及其制備方法，屬于發(fā)光材料及其制備。

背景技術(shù)：

1、基于發(fā)光二極管(led)的固態(tài)照明設(shè)備作為傳統(tǒng)白熾燈和熒光燈的替代，具有環(huán)保、節(jié)能、高效，長(zhǎng)壽等優(yōu)點(diǎn)而取得了巨大的發(fā)展。近年來(lái)，熒光粉轉(zhuǎn)換白光led(pc-wled)因其具有廣泛的可調(diào)光譜和出色的顯色指數(shù)(cri)而被廣泛應(yīng)用于顯示和照明領(lǐng)域。目前，實(shí)現(xiàn)pc-wled最常用的方法是用藍(lán)色ingan芯片激發(fā)yag:ce3+黃色熒光粉。但由于缺乏紅色光譜成分而導(dǎo)致的低顯色指數(shù)(ra＜80)限制了其應(yīng)用，且參與白光合成的藍(lán)光芯片發(fā)射的藍(lán)光在一定程度上影響人體視網(wǎng)膜和生理節(jié)律，被稱為“藍(lán)光危害”。為了獲得高質(zhì)量的白光，利用紫光芯片和多色熒光粉(藍(lán)/綠/紅)組合制備高質(zhì)量pc-wled，模擬太陽(yáng)光譜，滿足對(duì)健康照明的需求，是一種可行方案。然而，目前該光譜中仍然缺少青色光，即所謂的“青色間隙”(480-520納米)。因此，開(kāi)發(fā)與紫光芯片匹配良好的合適青色熒光粉對(duì)于健康照明應(yīng)用中的高質(zhì)量pc-wled至關(guān)重要，是獲得高質(zhì)量全光譜照明的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。

2、關(guān)于紫光激發(fā)青色熒光材料，國(guó)內(nèi)外相關(guān)的研究仍在不斷的發(fā)展中。zhong等人(chem.mater.,2020,32(2):882-888.)報(bào)道單斜結(jié)構(gòu)namgbo3:ce3+中摻雜的ce3+離子占據(jù)非等價(jià)na+格位，引入了反位缺陷，在370nm波長(zhǎng)近紫外光激發(fā)下，發(fā)射主峰位于480nm的藍(lán)青色光，結(jié)合370nm近紫外芯片與藍(lán)青粉namgbo3:ce3+、綠粉β-sialon:eu2+、紅粉caalsin3:eu2+，獲得了全光譜白光led原型器件，顯色指數(shù)為91.0，色坐標(biāo)為(0.399,0.390)，色溫為3645k。

3、strobel等人(chem.mater.,2018,30(9):3122-3130.)報(bào)道sr[be6on4]:eu2+在410nm波長(zhǎng)紫光激發(fā)下，發(fā)射主峰位于495nm的青色光，半高寬為35nm，量子效率為20％，275℃時(shí)發(fā)光強(qiáng)度保持有室溫時(shí)的90％，但是該青粉含有劇毒的be元素。

4、近年來(lái)一些石榴石結(jié)構(gòu)的青色熒光材料引起了人們的廣泛關(guān)注，wang等人(j.phys.chem.c,2015,119(28):16208-16214.)報(bào)道石榴石結(jié)構(gòu)ca2yzr2al3o12:ce3+在410nm波長(zhǎng)紫光激發(fā)下，發(fā)射主峰位于484-503nm的青、綠光，內(nèi)量子效率為56％，150℃時(shí)發(fā)光強(qiáng)度保持有室溫時(shí)的62％。ding等人(crystengcomm,2015,17(17):3235-3242.)報(bào)道石榴石結(jié)構(gòu)ca3hf2sial2o12:ce3+在400nm波長(zhǎng)紫光激發(fā)下，發(fā)射主峰位于481-508nm的青、綠光，發(fā)光強(qiáng)度達(dá)到商用y3al5o12:ce(yag:ce)的68.9％，量子效率為74.7％，250℃時(shí)發(fā)光強(qiáng)度保持有室溫時(shí)的57.8％。

5、提高光譜的連續(xù)性及顯色性的關(guān)鍵在于紫光芯片激發(fā)的類太陽(yáng)光全光譜健康照明需要性能優(yōu)異的紫光激發(fā)青色熒光材料填補(bǔ)青色間隙，然而，目前已報(bào)道紫光激發(fā)青色熒光材料都在一定程度上存在性能缺陷，因此研發(fā)適合紫光芯片激發(fā)的量子效率高、結(jié)構(gòu)及熱穩(wěn)定性好、成本低的高品質(zhì)青色熒光材料至關(guān)重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種紫光激發(fā)硅酸鹽青色熒光材料及其制備方法，旨在提高光譜的連續(xù)性以及提升白光led的顯色指數(shù)。

2、一方面，本發(fā)明提供了一種紫光激發(fā)硅酸鹽青色熒光材料，所述紫光激發(fā)硅酸鹽青色熒光材料的化學(xué)式為ba9lu2-x-ncexsi6o24-3n/2，其中0＜x＜2，0＜n≤1且0＜x+n＜2。

3、本發(fā)明中，提供的青色熒光材料ba9lu2-x-ncexsi6o24-3n/2，基于缺陷工程，通過(guò)制造lu空位，誘導(dǎo)ce離子更多的占據(jù)lu格位，有效地增強(qiáng)了材料的青色發(fā)射強(qiáng)度，提高了熒光量子效率，提升了熱穩(wěn)定性。紫光激發(fā)青粉ba9lu2-x-ncexsi6o24-3n/2對(duì)提高紫光激發(fā)白光led光譜的連續(xù)性和提升顯色指數(shù)具有顯著優(yōu)勢(shì)，是一種新型高效的健康照明全光譜白光led用青色熒光粉。優(yōu)選，0＜x≤0.5，0＜n≤0.5

4、較佳的，其中發(fā)光中心為ce3+，且ce3+同時(shí)占據(jù)ba格位和lu格位。

5、較佳的，引入lu空位前，占據(jù)lu格位的ce3+和占據(jù)ba格位的ce3+的原子比為1：(1～4)，引入lu空位后，占據(jù)lu格位的ce3+和占據(jù)ba格位的ce3+的原子比為1：(0.5～1.5)。

6、較佳的，占據(jù)ba格位的ce3+在325nm波長(zhǎng)紫外光激發(fā)下，發(fā)射中心波長(zhǎng)在385nm的紫外光；占據(jù)lu格位的ce3+在395nm波長(zhǎng)紫光激發(fā)下，發(fā)射中心波長(zhǎng)在485nm的青光。

7、再一方面，本發(fā)明提供了一種紫光激發(fā)硅酸鹽青色熒光材料的制備方法，包括：以ba源、lu源、si源、ce源為原料，按照化學(xué)計(jì)量比稱取并混合，先在空氣氣氛中預(yù)煅燒，再于還原氣氛中二次煅燒，得到所述紫光激發(fā)硅酸鹽青色熒光材料。

8、較佳的，所述ba源為baco3或ba(no3)2，純度≥99.9％；

9、所述lu源為lu2o3、lu的碳酸鹽和lu的硝酸鹽中至少一種，純度≥99.99％；

10、所述si源為sio2，純度≥99.9％；

11、所述ce源為ceo2、ce的碳酸鹽和ce的硝酸鹽中至少一種，純度≥99.99％。

12、較佳的，所述預(yù)煅燒的溫度為400～800℃，煅燒的時(shí)間為1～5小時(shí)。

13、較佳的，所述二次煅燒的溫度為1300～1600℃，二次煅燒的時(shí)間為2～8小時(shí)，冷卻至室溫后取出，得到所述硅酸鹽青色熒光材料。

14、本發(fā)明的有益效果：

15、本發(fā)明提供的青色熒光材料ba9lu2-x-ncexsi6o24-3n/2，特征在于，基于缺陷工程，通過(guò)制造lu空位，誘導(dǎo)ce離子更多的占據(jù)lu格位，有效地增強(qiáng)了材料的青色發(fā)射強(qiáng)度，提高了熒光量子效率，提升了熱穩(wěn)定性。紫光激發(fā)青粉ba9lu2-x-ncexsi6o24-3n/2對(duì)提高紫光激發(fā)白光led光譜的連續(xù)性和提升顯色指數(shù)具有顯著優(yōu)勢(shì)，是一種新型高效的健康照明全光譜白光led用青色熒光粉。

技術(shù)特征：

1.一種紫光激發(fā)硅酸鹽青色熒光材料，其特征在于，所述紫光激發(fā)硅酸鹽青色熒光材料的化學(xué)式為ba9lu2-x-ncexsi6o24-3n/2，其中0＜x＜2，0＜n≤1且0＜x+n＜2。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫光激發(fā)硅酸鹽青色熒光材料，其特征在于，0＜x≤0.5，0＜n≤0.5。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫光激發(fā)硅酸鹽青色熒光材料，其特征在于，其中ce元素為發(fā)光中心ce3+，且ce3+同時(shí)占據(jù)ba格位和lu格位。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的紫光激發(fā)硅酸鹽青色熒光材料，其特征在于，引入lu空位前，占據(jù)lu格位的ce3+和占據(jù)ba格位的ce3+的原子比為1：(1～4)，引入lu空位后，占據(jù)lu格位的ce3+和占據(jù)ba格位的ce3+的原子比為1：(0.5～1.5)。

5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的硅紫光激發(fā)酸鹽青色熒光材料，其特征在于，占據(jù)ba格位的ce3+在325nm波長(zhǎng)紫外光激發(fā)下，發(fā)射中心波長(zhǎng)在385nm的紫外光；占據(jù)lu格位的ce3+在395nm波長(zhǎng)紫光激發(fā)下，發(fā)射中心波長(zhǎng)在485nm的青光。

6.一種如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的紫光激發(fā)硅酸鹽青色熒光材料的制備方法，其特征在于，包括：以ba源、lu源、si源、ce源為原料，按照化學(xué)計(jì)量比稱取并混合，先在空氣氣氛中預(yù)煅燒，再于還原氣氛中二次煅燒，得到所述紫光激發(fā)硅酸鹽青色熒光材料。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述ba源為baco3或ba(no3)2，純度≥99.9％；

8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的制備方法，其特征在于，所述預(yù)煅燒的溫度為400～800℃，煅燒的時(shí)間為1～5小時(shí)。

9.根據(jù)權(quán)利要求6-8中任一項(xiàng)所述的制備方法，其特征在于，所述二次煅燒的溫度為1300～1600℃，二次煅燒的時(shí)間為2～8小時(shí)，冷卻至室溫后取出，得到所述紫光激發(fā)硅酸鹽青色熒光材料。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種紫光激發(fā)硅酸鹽青色熒光材料及其制備方法。所述紫光激發(fā)硅酸鹽青色熒光材料的化學(xué)式為Ba<subgt;9</subgt;Lu<subgt;2?x?n</subgt;Ce<subgt;x</subgt;Si<subgt;6</subgt;O<subgt;24?3n/2</subgt;，其中0＜x＜2，0＜n≤1且0＜x+n＜2。

技術(shù)研發(fā)人員：周真真,何新建,王家成,李江
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/19