[发明专利]一种碱土铝酸盐红色荧光材料的制备及应用

说明书

本发明涉及一种利用近紫外至蓝光激发并发射红色荧光材料的制备方法及应用。其化学通式为Ba_8‑xEu_8xAl₂O₁₁，其中x为Eu³⁺掺杂的摩尔比，0.001≤x<0.2。本发明可以采用高温固相法或化学合成法，制备得到的荧光粉在近紫外光激发下发射615纳米附近的红色荧光，可作为白光LED用红色荧光材料。

技术领域

本发明属于材料化学的技术领域，具体涉及一种碱土铝酸盐红色荧光材料的制备及应用。

背景技术

近年来，能源短缺和环境污染已经是全人类必需直面的两大问题，节能减排已成为当前面临的重要课题。另一方面，随着生活水平的提高，人们对人造光源的需求也越来越高。而人造光源的普及和使用也是一个国家经济和生活水平的体现，有资料显示，在发达国家，照明用电占整个电力消耗的20％，而在我国也达到了总用电量的12％。由此可见，使用节能高效的照明灯具对开展节能减排，具有非常大的帮助，而其重中之重就是开发新型高效的荧光粉，这一举措将具有重大的经济和社会效益。

白光LED以低能耗而获得较高的发光效率，是新颖的节能照明光源。此外，目前广泛使用的节能灯，其灯管中都含有污染环境的化学物质汞，容易给环境带来危害。而白光LED在生产及使用过程中，并不产生对环境有害的化学物质，因而被称为是一种“绿色环保”的照明设备。而荧光粉是白光LED的重要组成部分，优秀的荧光粉可以改善LED的显色指数、发光效率、使用寿命等性能指标。而荧光粉一般是由基质掺杂稀土元素构成的，稀土元素因为其拥有独特的电子结构，使得荧光粉具有较强的吸收能力，高的转换效率，特别是在可见光区域有很强的发射能力。

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。

发明内容

本发明的意义在于提供一种能够实现近紫外至蓝光转换发射红色荧光的白光LED用荧光材料Ba_8-xEu_8xAl₂O₁₁，及其用于红色荧光材料的应用和制备方法。本发明所要解决的技术问题是提高荧光材料的发光效率、化学稳定性和发光稳定性等问题。