[发明专利]铕掺杂水合钼酸锌高效红色荧光粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于稀土发光材料技术领域，具体涉及一种可被近紫外和蓝光有效激发红色荧光粉及其制备方法，该类荧光粉可用于白光LED器具、生物探针、医学造影等领域。

背景技术

发光材料有很多应用领域，其中固体白光照明和生物探针是当前研究最为热门的领域。不同的应用目的对荧光粉的要求不同，因此，针对具体的应用目标要求来设计合成高效荧光材料是当前研究的重点。 

白光发光二极管（LED）具有高效，低能耗，无污染等特点，是符合环保、节能的绿色光源，有着广阔的应用前景。目前，白光LED的商业化产品主要是用蓝光LED+YAG:Ce黄色荧光粉来构建的。这种组合方式所得的白光由于缺乏红光，显色指数低。为了提高显色性，需要开发高效高稳定性红色荧光粉，但目前商用的硫化物系红色荧光粉化学性能不稳定，寿命短，容易分解并产生对人体有害的SO₂气体，硫元素的析出也会对芯片造成腐蚀性影响，从而导致整个器件的失效。另一类可用于白光LED以提高显色性的黄色和红色荧光粉是稀土掺杂的氮化物和氮氧化物，但它们的合成条件苛刻，需要很高的温度和10大气压的气氛下合成，因此，需要寻求性能优异合成方便的荧光粉； 

作为生物探针和细胞造影应用的荧光材料中应用最早的是荧光蛋白、染料及紫外光激发的各种荧光粉，由于紫外光对细胞和生命体的损害作用，希望能寻找出不用紫外激发的荧光材料。这些年，可为近红外高效激发的上转换发光材料引起了人们的广泛重视和系统的研究，主要是稀土铒、钬、镱掺杂的稀土氟化物和氧化物。但它们本身的生物相容性不好，需要采用高效的表面活性剂或对它们进行进一步的化学处理才能得到很好的效果。合成成本高，有些高效表面活性剂本身就有毒性。因此，寻求合成简单、在水溶液中仍然有很强荧光特征的可用可见光激发的新型荧光粉，是这一领域的一条新途径。

Eu³⁺激活的钨酸盐和钼酸盐体系在近紫外区具有较宽的高强电荷转移吸收带，经过紫外激发后其能量通过无辐射跃迁传递给激活剂离子，产生高效的红色荧光。在可见光区也有多个与Eu³⁺的4f-4f跃迁相关的激发峰，因此，可以用于多种光源的激发发出高效的红色荧光粉。钼酸盐是一类发光性能优良的基质材料，我们曾选用Zn²⁺为荧光粉的基质阳离子，采取Eu³⁺掺杂以及用电荷补偿等方法合成得到了能够被近紫外和蓝光激发的高效红色荧光粉【】，但合成方法是通常的高温固相化学反应法。高温固相法能耗大，反应时间长，合成的荧光粉硬度较大，粒度偏大。本发明采用简单的共沉淀法，成功合成了一类铕掺杂水合钼酸锌高效红色荧光粉，有效提高了该荧光粉在近紫外和蓝色LED光激发下的发光亮度，可望在蓝光LED芯片激发的白光照明器具和生物探针等领域得到应用。 

合成红色荧光粉的发光强度高于高温固相化学反应发合成的产品，且在水中稳定，可以通过合成条件的控制得到纳米级荧光粉，满足生物医药研究和产品开发的要求。具有方法简单、能耗低、发光强度高、对水稳定等优点。 

发明内容

本发明的目的是提供一种化学性能稳定、发光效果好、色纯度理想的可同时被近紫外和蓝光LED有效激发而发红色光的荧光粉。 

本发明的另一目的是寻求上述红色荧光粉的低能耗经济合成方法以取代目前常用的高温固相化学反应法，通过节能降耗来达到无污染，低成本目标。 

本发明的目的是通过以下技术方案实现的： 

采用稳定的ZnMoO₄为基质晶格，采用Eu³⁺作为激活中心。以Li⁺，Na⁺，K⁺中的一种或多种作为电荷补偿剂，以提高Eu³⁺在395nm和466nm处的吸收激发，从而很好的提高荧光粉的发光亮度。合成荧光粉的化学组成通式为A_1-x-yMoO₄:Eu_x B_y，x和y的取值范围为：0.05≤x≤0.3，0≤y≤0.3，最佳值为x=0.25, y=0.25；其中，A为Zn及其替代元素Ca, Gd等碱土金属、稀土金属中的一种或多种，B为Li⁺, Na⁺, K⁺中的一种或多种，且B为Li时效果最好。

本发明涉及的制备荧光粉的方法如下：