[发明专利]一种铕掺杂钛酸钙(CaTiO3:Eu3+)荧光粉的制备方法

说明书

技术领域

本发明属荧光粉的制备领域，特别是涉及一种铕掺杂钛酸钙(CaTiO₃:Eu³⁺)荧光粉的制备方法。

背景技术

作为白光LED的核心材料的荧光粉一直以来都是照明领域的热点研究课题，荧光粉的性能也直接影响着白光LED的发展。荧光粉的制备方法很多，目前主要的合成方法有：高温固相反应法、溶胶-凝胶法、均相共沉淀法、低温燃烧合成法、水热合成法、微波辐射合成法、高分子网络凝胶法、表面扩散法等。日本日亚化学公司于1996年首先研制出以黄光系列的钇铝石榴石(yttrium aluminum garnet，YAG)荧光粉配合蓝光LED得到高效率的白光光源。

近年来，科研人员对钇铝石榴石系列荧光粉的制备、发光性能进行了大量研究。这种荧光粉凭借良好的稳定性以及与相应LED芯片的良好匹配得到了很广泛的应用，并且商业化。但是这类蓝光LED芯片搭配黄光荧光粉的设计存在着很大的缺陷，首先这种荧光粉是由高温固相反应法制备的，尽管高温固相反应法是合成荧光粉应用最早、最多的一种方法。但这种方法的一个主要缺陷是制备温度高、反应不完全、产品中含有少量原来的固体原料。其次，随着使用时间的增加，芯片的老化问题将导致发出的光蓝移，最终使其与荧光粉所发出的光的混合光源偏蓝，使显色指数大大降低。Zhou等2004年在Alloys and Compounds.第375卷第1期93页中报道了一种通过湿化学法制备的Y₃Al₅O₁₂:RE³⁺(RE：Eu，Dy)荧光粉，可以有效简化合成工艺，但是仍然无法解决芯片老化引起的一系列问题。而可被UV和近UV光有效激发的高效红色荧光粉的研究可以解决发光偏冷这一问题。红色荧光粉方面，庄卫东等2004年在中国稀土学报第22卷第6期854页报道了一种二价铕激活碱土过渡金属复合硫化物的红色荧光粉。二价铕激活硫化物(Sr，Ca)S:Eu²⁺在460nm激发下发射峰波长为600nm。但是，这种荧光粉稳定性差、容易潮解，须进行包覆处理。可见，目前荧光粉研究领域中仍然存在许多严峻的问题，比如，光转换效率和热稳定性能优良的荧光粉，特别是可被近UV光有效激发的高效红色荧光粉极其缺少，而又极其需要。由于目前所开发的白光LED用红色荧光粉的发光效率低，不能满足要求，这就需要我们寻找新型高效的白光LED用红色荧光粉。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种CaTiO₃:Eu³⁺荧光粉的制备方法，本发明所制得的CaTiO₃:Eu³⁺荧光粉化学稳定性高、晶粒尺寸小、晶相纯、煅烧温度较低。该制备方法工艺简单，易于工业化生产。

本发明的一种铕掺杂钛酸钙(CaTiO₃:Eu³⁺)荧光粉的制备，包括：

(1)在室温下，按Eu³⁺、Ca²⁺和Ti⁴⁺的摩尔数比为1:49:50～1:4:5称取可溶性的铕盐、钙盐以及钛酸正四丁酯分别溶于无水乙醇中，配制成0.5～2mol/L的铕盐、钙盐的混合乙醇溶液和钛酸正四丁酯乙醇溶液，以50～300r/min搅拌10～60min，使充分溶解；

(2)将铕盐、钙盐的混合乙醇溶液加入到钛酸正四丁酯的乙醇溶液中，以50～300r/min搅拌5～15min，得到溶胶；

(3)将溶胶在0～50℃下放置5～60min，得到湿凝胶，将湿凝胶放入40～120℃的烘箱，干燥8～48h；

(4)将干凝胶磨成粉体，在600～1500℃温度下煅烧2～8h，得到CaTiO₃:Eu³⁺荧光粉。

所述的可溶性铕盐或钙盐，优先使用铕盐或钙盐为铕的硝酸盐Eu(NO₃)₃·6H₂O或钙的硝酸盐Ca(NO₃)₂·4H₂O。

本发明通过采用溶胶-凝胶法制备得到化学稳定性高、晶粒尺寸小、晶相纯、煅烧温度低的CaTiO₃:Eu³⁺荧光粉。溶胶-凝胶法可以严格的控制反应物之间的比例，不易生成杂质相，得到纯度高的反应产物。以钛酸钙为基体掺杂稀土可以保证荧光粉的化学稳定性。此方法过程简单，易于工业化生产。