[发明专利]一种镨掺杂铝酸盐发光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无机稀土发光材料及其制备方法，具体涉及一种镨掺杂铝酸盐发光材料及其制备方法。

背景技术

化石能源需求的不断增长和环境压力的不断增大，对能源结构的变化需求更加迫切。传统的白炽光源和荧光灯一般利用热发光和气体放电发光。但是热发光需要较高温度，气体放电有较大的斯托克位移，这两种发光方式将产生相当大的能量损失。除此之外，在传统照明和显示领域中，荧光灯一般利用汞蒸气放电作为激发光源。汞对于人体具有较大的毒性，同时也会对土壤产生不可逆转的污染。在1996年，日亚化工制备了一种全新的白光发光器件（White-LED）。这种器件是通过发射蓝光的InGaN芯片和在其表面涂覆的发黄光的钇铝石榴石荧光粉实现的。这种新的发光器件相比于传统的白炽灯和荧光灯，具有非常多的优点：发光效率高、节能、体积小、对环境无污染和发光时间长。这类荧光粉在LED照明器件中起到了非常重要的作用，故近些年掀起了研究荧光粉的热潮。

目前，商用绿色荧光粉主要有Zn₂SiO₄:Mn²⁺和BaAl1₂O1₉:Mn²⁺,商用的蓝色荧光粉主要有Y₂SiO₅:Ce³⁺和BaMgAl₁₀O1₇:Eu²⁺,商用的红色荧光粉主要有Y₂O3：Eu²⁺和(Y，Gd)BO₃:Eu²⁺等。但目前市场上应用最广泛的白光LED的实现方法是通过在蓝光LED芯片涂覆一层YAG:Ce荧光粉。当蓝光LED发出的一部分光激发出YAG:Ce的黄光，最终由黄光和蓝光混合成白光。这种方法得到的白光由于缺少红光光谱部分，使混合成的白光显色指数比较差。但如果用黄色和红色荧光粉取代单一的黄色荧光粉，白光LED的发光效率会急剧下降。产生这种现象的原因是两种荧光粉产生了相互的光吸收。为了得到高效率，高显色系数的白光LED，研发具有更优良性能荧光粉的工作一直没有停止。

铝酸盐是一种非常重要的氧化物发光材料，其研究和开发受到了世界各国研究者的重视。早在1995年，日本三菱化学株式会社就通过专利代理向中华人民共和国国家知识产权局提交了专利申请《铝酸盐荧光粉》并获得了授权。在这个专利中，他们主要保护了掺杂铕和共掺铕和锰的铝酸盐荧光粉。进入21世纪，更多的相关铝酸盐的荧光粉的专利问世。目前，Pr掺杂的铝酸盐荧光粉及其制备方法未见有专利保护。同时经研究Pr掺杂的铝酸盐荧光粉，具有优良的发光性能和商用的潜力。

发明内容

本发明的目的在于提供一种镨掺杂铝酸盐发光材料及其制备方法，以该方法制备的镨掺杂铝酸盐荧光粉具有较高的显色指数、高稳定性和低成本的优点。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种镨掺杂铝酸盐发光材料，其化学通式为M_1-xAl₂O4:xPr。

其中：

M为Ca、Mg、Ba中的一种或几种；

右下标数字及字母均表示通式中相应化学元素间的摩尔比例关系；

x为掺杂的Pr的摩尔比；

优选的，0<x≤0.05。

更优选的，x=0.002。

较佳的，所述镨掺杂铝酸盐发光材料为镨掺杂铝酸盐荧光粉。

本发明还提供了所述镨掺杂铝酸盐发光材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）按化学式M_1-xAl₂O4:xPr中的化学计量比，将含有元素M、Al和Pr的原料均匀

混合；

（2）煅烧；

（3）冷却后研磨即制得镨掺杂铝酸盐荧光粉。

较佳的，在步骤（1）中加入AlF₃、HBO₃或碱金属碳酸盐作为助熔剂。

优选的，所述碱金属的碳酸盐选自碳酸钠、碳酸钾和碳酸锂。

较佳的，为了使最终的粒度可控，在进行步骤（2）所述的煅烧前先进行预烧，预烧完毕后进行研磨，然后将研磨后的粉末进行最终的煅烧。

优选的，所述预烧的温度为600℃-900℃。

优选的，所述预烧的温度为800℃。

优选的，所述预烧的时间为2-8小时。

优选的，所述预烧的时间为4小时。