[发明专利]一种Eu3+和Mn2+共掺杂钨酸盐红色荧光材料

说明书

技术领域

本发明涉及红色荧光材料领域，特别涉及新型Eu³⁺和Mn²⁺共掺杂钨酸盐红色荧光材料及其制备方法。

背景技术

随着能源危机和环境污染问题的出现，人们在寻找替代能源和可以保护环境的先进技术。二极管（LED）技术在五十年代就取得了良好发展，但主要是集中在红、蓝光LED，其日常应用性能受到限；后来随着蓝色氮化镓和长波紫外激光二极管（LED）技术上的突破及产业化，固态白光照明光源再次吸引了人们的兴趣。在照明工业方面，白光LED相对于传统的白炽灯和荧光灯等具有许多明显优势，如:LED光源无紫外和红外光等辐射、无荧光灯管破裂溢出汞的二次污染等，其寿命为荧光灯的10倍和白炽灯的100倍，白光LED在理论上只需要白炽灯10%和荧光灯的50%的能耗等。对于白光LED照明工业，日本、美国和欧盟等发达国家已经倾注了大量资金、人力和物力，成立了专门机构制定战略目标和计划来研究和开发固体白光LED；中国启动了“半导体(LED)照明产业化技术开发重大项目”，成立了由八部委组成的半导体照明工程协调领导小组，并确定深圳、上海、大连、南昌、厦门五大城市为产业示范基地。

目前，商用的白光LED主要为二基色白光LED和三基色白光LED。二基色白光LED通常是采用蓝光InGaN芯片激发Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺（YAG:Ce³⁺）黄色荧光粉。这种白光LED由于缺少红色荧光粉，使其在红色光谱区发光较弱，从而导致其色温（CCT）偏高，显色指数（Ra）偏低。为了解决这个问题，通常考虑在二基色白光LED中增加一种可被蓝色LED芯片激发的红色荧光粉，从而形成一种三基色（蓝、黄、红）的白光LED；三基色白光LED主要是采用（近）紫外芯片激发红、蓝和绿荧光粉组成。这种白光LED色温和显色指数可调，但是由于三种粉，在制备时，存在混匀的问题。根据上面二种白光LED性能，优良的白光LED必须具有能被蓝光或者紫外光有效激发、耐紫外辐射、高的热淬灭温度、高的热稳定性等性能优良、发光效率高、无放射性、无毒、无害和对人体安全的红色荧光粉。

近十年来，关于用于白光LED中的红色荧光粉被相继报道，如:铕、钐、镨等稀土离子掺杂的氮化物、氮氧化物、钼酸盐、钨酸盐、硫氧化物、硅酸盐和铝酸盐等、四价锰离子掺杂铝酸盐、钛酸盐和锗酸盐等和二价铋离子掺杂的硫酸碱土金属盐、磷酸盐和磷硼酸碱土金属盐等。其中，稀土掺杂的氮化物、氮氧化物发光性能优越，量子效率超过70%，是目前用的较多的商用红色荧光粉。但是氮化物、氮氧化物的制备条件通常比较苛刻，需要高温（＞1700℃）、高压（＞5个大气压）及特殊条件（无氧或还原气氛），这些制备工艺条件对设备的要求很高，从而影响使得氮化物、氮氧化物荧光粉的价格偏高；稀土离子掺杂硫氧化物红色荧光粉高温容易分解，会严重影响白光LED使用寿命；锗金属的价格较高，使得Mn⁴⁺离子掺杂氟锗酸盐红色荧光粉生产成本相对高。所以为了降低白光LED的生产成本、简化生产工艺条件和提高发光效率，研究新型红色荧光粉是具有重要意义。