[发明专利]一种钒酸盐绿色荧光粉、制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种无机荧光发光材料，特别涉及一种在近紫外光激发下发射绿色荧光的荧光粉，它可应用于紫外-近紫外型白光LED中，属于无机发光材料技术领域。

背景技术

发光二极管(LED) 作为第四代光源，被众多研究者视为二十一世纪的照明新光源。荧光粉转化白光LED由于具有高发光效率、长寿命、低能耗以及对环境无污染等优点，近来被广泛应用于电视机、照相机、电脑、手机、游戏机等显示屏的背光源以及普通照明。荧光粉作为白光LED的重要组成部分，对于改善该类LED的发光效率、使用寿命、色温、显色指数等性能指标具有重要的意义。

自1996年第一只白光LED问世以来，发展迅速，发光效率不断提高，有望取代白炽灯、荧光灯和高压汞灯等传统的照明光源，称为二十一世纪最具发展前景的绿色照明光源。目前，白光LED的制备技术主要有两种：一是将红、绿、蓝三种单色LED组合产生白光，此方法可随意调整颜色，但供电复杂，成本较高；其二是用LED激发其他发光材料混合形成白光，即用蓝光LED配合发黄光的荧光粉，蓝光LED配合发红光和绿光的荧光粉或者用近紫外LED去激发红、绿、蓝三种荧光粉，该方法不管是在可行性、实用性还是商品化方面都优于第一种方法，所以它获得了很快的发展。最早商业化的白光LED是日本的Nichia公司运用GaN基LED芯片所发出的蓝光（约450nm）来激发稀土荧光粉YAG(Y₃Al₅O₁₂):Ce³⁺发黄光。当前InGaN芯片的发射波长已经蓝移到近紫外区，能够为荧光粉提供更高的激发能量。紫外或近紫外LED与三基色荧光粉的组合，其显色性最好，荧光材料发光效率较低。因此开发新型高效的、热稳定性好的红色、绿色和蓝色荧光粉是提高白光LED发光质量的关键。

目前，可用于近紫外(360～410nm)型白光LED(NUV-LED)用的绿色荧光粉还不多。其中，研究较多的是硅酸盐基绿色荧光粉，主要以高温固相法为主。如中国发明专利CN101948689A和CN101948687A公开的技术， CN01029230A 公开了一种氮氧化物绿色荧光粉，与红色氮化物荧光粉Sr₂Si₅N₈匹配制造出高显色性低色温的白光LED。该方法具有操作简便、工艺简单、成本低等优点。但高温固相法合成温度高、煅烧保温时间长，物相杂且颗粒粗大，形貌不规则。后续的粉碎工艺会引起荧光粉发光性能和使用性能的大幅下降。然而，钒酸盐作为无机荧光材料具有很好的化学稳定性和热稳定性，同时也是具有高发光效率的荧光合成材料，且有较高的结晶性和可见光透过性，是一种比较优良的发光材料，可较好地应用在近紫外型白光LED用的荧光粉，如中国发明专利CN102517008A公开了一种碱土金属焦钒酸盐蓝绿色荧光粉，该蓝绿色荧光粉为铕掺杂的碱土焦钒酸盐，其化学表达式为M_2-xV₂O₇:Eu²⁺_x，式中M表示为碱土金属中的一种或两种离子的组合，0.005 ≤x ≤0.2。该发明的碱土焦钒酸盐蓝绿色荧光粉能被250～350纳米紫外光激发，发出高效的主发射峰在480～520纳米范围可调的蓝绿色荧光粉。但是该类荧光粉需要在H₂+N₂、CO等还原气氛之中合成的，在合成过程中H₂+N₂和CO 等还原气体不可能完全彻底地渗透到合成的荧光粉粉体之中，使荧光粉的激活离子不能充分地还原为Eu²⁺，严重影响到荧光粉的发光；还由于还原使用的CO气体具有毒害，H₂+N₂还原气体具有危险性，操作不当可以引起爆炸，因此，其生产受到了一定的限制。

目前，与近紫外白光LED相匹配的自激活钒酸盐绿色荧光粉未见公开和报道。因此，提供一种不需要添加激活离子，且制备条件安全、环保的绿色荧光粉，具有十分重要的意义。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种制备条件安全、环保，制备工艺简单，产品成本降低、结晶度高、发光质量好，无需其他离子激活，在近紫外激发下具有绿光发射的钒酸盐荧光粉、制备方法及其应用。