[发明专利]一种磷铝酸盐荧光粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及荧光粉，尤其涉及一种磷铝酸盐荧光粉及其制备方法。

背景技术

为解决石油、煤炭等资源匮乏引发的世界能源危机，各国纷纷把节电产业特别是白光LED产业纳入国家发展战略中。白光LED是一种将电能转换为白光的固体光源，具有省电、抗震、寿命长、响应快、可回收、无污染等优点，在照明、显示等领域拥有广泛的应用前景。目前，白光LED主要是通过紫光或蓝光LED芯片上涂覆荧光粉实现，所发出的白光中有60~100%来自于荧光粉，因此，制备高性能的荧光粉成为发展白光LED产业中的重要一环。

近几年开发的荧光粉主要是稀土掺杂的硫化物、铝酸盐、硅酸盐、磷酸盐、氮化物荧光粉。硫化物荧光粉虽然具有较高的发光效率，但是，硫化物非常不稳定，容易产生对人体有害的气体。铝酸盐、磷酸盐和硅酸盐荧光粉虽然价格低廉，发光效率较高，但是该方面的技术被国外垄断。为了拓展荧光粉种类，在此基础上人们将酸根离子进行复配制备了硅铝酸盐荧光粉、磷硅酸盐荧光粉等，如：铝酸根和硅酸根复配开发了硅铝酸盐荧光粉。中国科学院长春光机所的张加骅等制备了色彩可调的BaMg₂Al₆Si₉O₃₀荧光粉，复旦大学马林等制备了M_7?a(PO₄)x(SiO₄)_(14?4x_)/3Eu_a(M=Ba、Sr、Ca)绿色荧光粉。铝酸盐荧光粉和磷酸盐荧光粉是荧光粉中两个重要的分支，已经在白光LED照明中大量应用，如Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺黄色荧光粉、LiSrPO₄:Eu²⁺蓝色荧光粉。然而，有关铝酸根和磷酸根复配的磷铝酸盐荧光粉的研究还比较少。

总体上来说，关于磷铝酸盐荧光粉的研究还处于起步阶段，种类少，发光效率偏低，尚有许多内容有待研究。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种磷铝酸盐荧光粉。该荧光粉以碱土金属离子为阳离子基团，以磷铝酸根离子为阴离子基团，以稀土离子作为发光离子。该荧光粉可以被紫光或蓝光有效激发，并在可见光区有光的输出，可用于功率型半导体照明器件的发光层。

本发明的另一目的在于提供上述荧光粉的制备方法。

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

本发明磷铝酸盐荧光粉的化学结构通式为M_3-aAlPO₇:aR，其中：M_3-aAlPO₇作为基质材料，掺杂的R作为发光中心离子，其中0<a≤0.2，M代表Mg、Ca、Sr、Ba离子中的一种或几种的组合，R为碱金属Ce、Tb、Eu、Dy离子中的一种或几种的组合。

本发明在可见光波段范围具有优良的荧光性能，有效激发波长在250～460nm之间，发射波长在400～660nm之间。

上述磷铝酸盐荧光粉是通过如下方法制备：

（1）采用纯度高于99%的MCO₃、Al₂O₃和(NH₄)₂HPO₄作为基质的原料，采用纯度高于99.99%的R氧化物作为发光离子的原料；按照M_3-aAlPO₇:aR的化学计量比称取原料，经球磨混合均匀；

（2）将混合好的原料放入刚玉坩埚内，程序升温到1200～1500℃，在该温度下保持2～6小时焙烧，然后冷却到室温；

（3）将冷却后的粉体再经过洗涤、干燥得到本发明磷铝酸盐荧光粉。

上述含M元素的碳酸盐选自MgCO₃、CaCO₃、SrCO₃、BaCO₃中的一种或几种组合。

上述R氧化物选自CeO₂、Tb₂O₃、Eu₂O₃、Dy₂O₃中的一种或几种组合。

本发明中原料的种类和含量，由本领域技术人员根据本发明实际需要自行调整。

上述程序升温的速率为100～600℃/小时。