[发明专利]一种硼酸盐荧光粉基质及荧光粉的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于荧光粉材料领域，具体的说是一种硼酸盐荧光粉基质及其利用该基质制备荧光粉的方法。属于白光LED、晶硅太阳能电池下转换材料制备技术和荧光农膜的关键辅助材料。

背景技术

白光LED因其节能、高效、长寿命和环保被称为新一代固体照明灯而备受关注迅速进入夜景照明、室内照明、汽车、个人通讯设备等领域。这种新型绿色光源必为新一代的照明光源、对节能、环保、提供人们的生活质量等方面有着广泛而深远的意义。

目前实现白光LED的主要方法有如下三种：1.多芯片组合法：利用红光、绿光、蓝光LED制备LED白光组件，即多色LED组合法；2.用LED芯片所发光激发荧光粉，芯片和荧光粉发出的光混合形成白光，即荧光粉涂敷光转变法；3.利用多个活性层使LED直接发白光，即多量子阱法。目前多量子阱法，处于试验研发阶段，在技术上还不成熟，商用的白光LED主要还是由发射黄光的YAG:Ce³⁺，与发射蓝光(～460nm)的GaN管芯组合而成的荧光转换型白光LED。此类白光LED缺少红光区域的光谱，导致其显色指数不好，发光效率比较低。GaN芯片(GaInN)的发射波长正向短波紫光(<400nm)发展，理论上，近紫外光的能量比蓝光要高，制备出的白光LED光效可进一步提高，同时它的光谱范围更宽，显色指数可进一步增加，并可根据需要制备出不同色温或不同颜色的LED产品。因此近紫外芯片比蓝光芯片激发黄色荧光粉的白光LED更具有前景。现在通过近紫外激发红、绿、蓝荧光粉来获得白光方案变得越来越受到重视，因此开发 出高效近紫外激发的红、绿、蓝荧光粉变得尤为重要。

单结太阳电池在太阳能光照下，主要响应光谱区间在可见光区域，在可见光和红外部分都没有得到有效的利用，因此制约了单结晶体硅太阳能电池效率的提高。可以通过下转换材料，将太阳光中紫外光部分转换到可见光，提高晶体硅太阳能电池的效率。因此开发出新型高效的下转换材料，来提高太阳能电池的效率也变得越来越重要。

同样，在农作物生长领域，不同农作物的最佳生长光谱不同，通过荧光粉可以将太阳光中的光谱进行转换，使紫外光中的紫外成分转换成植物生长最佳的光谱，以获得最优的植物生长条件。

硼酸盐体系荧光粉由于其合成温度低，接受稀土掺杂的能力高，容易被近紫外光激发，被认为是一种很有前景的荧光材料，因此开发新型硼酸盐荧光粉应用在白光LED领域、单结下转换太阳电池领域以及促进农作物生长农膜方面变得非常有必要。

发明内容

本发明所要提供的技术问题是：需找一种合成方法简单的、低成本、低能耗，易被近紫外光激发的新型硼酸盐荧光粉基质，并获得该基质稀土掺杂激活的新型荧光粉的最优制备方法，为白光LED、晶体硅太阳能电池和荧光农膜提供良好的光谱转换材料。

该硼酸盐荧光粉的通式为NaBaBO₃：xRe，yM(亦即BaNaBO₃：xRe，yM)，其中NaBaBO₃(亦即BaNaBO₃)硼酸盐为发光基质，Re为掺杂的稀土发光中心，为铕Eu、镝Dy、铥Tm、铽Tb、衫Sm、镨Pr、饵Er，锰Mn中的至少一种，较佳地为一种、两种或三种共掺。0＜x≤0.20，在优选实施方式中，x＝0.01、0.03、0.05、0.07、0.09、0.10、0.11、0.13.0.15.0.17、0.19或0.20；

M为辅助掺杂元素，是锂Li、钠Na、钾K、硅Si、硼B、铝Al、镓Ga、铟In中的至少一种，0≤y≤0.20，在优选实施方式中，y＝0、0.01、0.03、0.05、0.07、0.09、0.10、0.11、0.13.0.15.0.17、0.19或0.20。

所述硼酸盐荧光粉的制备方法其特征在于包括以下步骤：

(1)按照上述化学式NaBaBO₃：xRe，yM的化学计量比称取原料，碳酸钡、硼酸、碳酸钠、稀土氧化物、辅助掺杂元素M的化合物，充分研磨混合得到混合物；

(2)将步骤(1)中得到的混合物在H₂、N₂或CO中的一种或其混合气体气氛中加热煅烧；

(3)研磨后得到稀土硼酸盐荧光粉。

步骤(2)中，所述加热煅烧包括以下步骤：