[发明专利]一种二价铋离子掺杂硼酸锶荧光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及发光材料研究领域，具体是一种二价铋离子掺杂硼酸锶荧光粉及其制备方法。

背景技术

固态LED照明技术因具有能耗低、发光效率高、使用寿命长、不含汞、体积小、不易破损等优点，近年来渐渐被应用于普通照明、汽车、交通、成像、农业、医药等领域。目前已商品化的白光LED（WLED）是基于将一种蓝光LED与具有蓝光吸收黄色荧光粉复用的方案。这种基于蓝光InGaN LED与Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺ (YAG:Ce)复用的产品，其效率优于紧凑型荧光灯，但与白炽灯、卤素灯（色温为2500-3200K，显色指数CRI为100）相比，其劣势在于色温偏高，通常为4500-6500K； CRI较低，通常小于80。为了适当降低BLED+YAG:Ce色温，提高其显色指数CRI，获得暖色调白光LED，通常需要引入另外一种长波长发射的荧光粉，譬如，橙色或红色。新添加的发光材料要在蓝光区域有吸收。

另外一种获得高CRI白光的方案是基于将一种紫外LED芯片与红蓝绿三种荧光粉复合，这种方案要求红、蓝或绿荧光粉具有紫外区，尤其是380nm附近的吸收。所以开发在这个波段有吸收的荧光粉，将为未来提高WLED的性能提供另一种可能。

关于二价铋离子Bi²⁺掺杂发光材料的报道甚少。然而仅有的几则报道却显示了其作为WLED用荧光材料的潜力。Blasse等人（J. Phys. Chem. Solids 55, 171 (1994)）与彭明营等人(Opt. Lett. 34, 2885 (2009))发现空气下合成的二价铋离子掺杂SrB₄O₇: Bi 具有紫外与蓝光吸收，橙黄光发射； Blasse等人(J. Mater. Chem. 4, 1349 (1994))发现MSO₄:Bi²⁺ （M=Ca, Sr, Ba）具有紫外与蓝光吸收，红光发射；Srivastava (J. Lumin. 78, 239 (1998))与彭明营等人(Opt. Express 17, 21169 (2009))发现MBPO₅:Bi²⁺（M=Ca, Sr, Ba）具有紫外与蓝光吸收，红光发射；彭明营等人发现空气下合成的SrB₆O₁₀: Bi，具有380nm的吸收，红光发射。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种二价铋离子掺杂硼酸锶荧光粉及其制备方法。本发明采用价格低廉的铋作为激活离子，利用本发明方法制备的SrB₄O₇: Bi与SrB₆O₁₀: Bi荧光粉，其发光强度分别是空气气氛下合成的同等浓度铋掺杂样品的2倍以上。

实现本发明所采用的技术方案包括：

一种二价铋离子掺杂硼酸锶荧光材料的制备方法，包括如下步骤：

(1) 按分子式Sr_1-xB₄O₇: xBi 或Sr_1-xB₆O₁₀: xBi分别称取含锶、硼及铋的化合物原料，其中0.001≤ x ≤ 0.05；

(2) 将上述称好的原料，经研磨混匀后，进行预烧，并控制温度为300～500^oC；

(3) 将预烧后的样品取出，再次研磨混匀后，进行两次高温烧制，控制温度600～900^oC；

(4) 将烧制后的样品放于600～900^oC的还原性气氛下反应15分钟～10小时，即可制得所需荧光材料。

所述含锶的化合物原料为碳酸锶，碳酸氢锶，氧化锶，硝酸锶，草酸锶和醋酸锶中的任一种。

所述含硼的化合物原料为硼酸和三氧化二硼中的任一种。

所述含铋的化合物原料为三氧化二铋，铋粉，碱式碳酸铋和氯化铋中的任一种。

所述还原性气氛为石墨粉不完全燃烧产生的一氧化碳，氢气或氮气和氢气的混合气体。

本发明的另一目的是提供一种由上述任意一项方法制备而成的二价铋离子掺杂硼酸锶荧光材料。