[发明专利]紫外激发稀土掺杂硅磷酸钙荧光粉的制备方法及其产品和应用

说明书

本发明公开了一种紫外激发稀土掺杂硅磷酸钙荧光粉的制备方法及其产品和应用，按照化学式Ca₅(PO₄)₂SiO₄：Re的化学计量比称取原料，氧化钙、磷酸钙、二氧化硅、稀土氧化物，充分球磨混合得到混合物；将得到的混合物在空气、氧气或氩气一种或其混合气体气氛中加热煅烧；煅烧后球磨、造粒得到稀土掺杂硅磷酸钙荧光粉。本发明荧光粉制备工艺简单，通过在该基质中掺杂不同稀土元素，可以得到在紫外激发下，在可见光谱区域有强烈发射的荧光材料。此荧光粉材料可应用于LED照明、生物荧光标记以及各种显示装置中，由于Ca₅(PO₄)₂SiO₄的可降解性可用于体内示踪。

技术领域

本发明属于荧光粉材料领域，具体的说是一种紫外激发稀土掺杂硅磷酸钙荧光粉的制备方法及其产品和应用。属于白光LED照明、生物荧光标记以及各种显示装置中，还可应用于体内示踪。

背景技术

当今世界每年用于照明的能源消耗占全球消耗能源的比例高达20%，在能源短缺、环境恶化的重大挑战下，新一代绿色LED照明光源应运而生，为节能环保带来希望。白光LED照明光源与白炽灯、荧光灯相比具有使用寿命长、效率高、抗恶劣环境、光谱范围宽、绿色环保无污染、节能、安全、体积小等优点。由于本身具有众多优点以及节能，被各国政府所重视，纷纷出台相应的研究计划，如日本的“21世纪光计划”，美国“下一代照明光源计划的半导体照明国家研究规划”，我国也推出了“半导体照明工程”。

在实现白光LED的方式中，LED芯片配合荧光粉转化实现白光LED的方案成为主流。目前广泛使用的是蓝光+黄色荧光粉。然而这种白光LED的效率指标同时受荧光粉和蓝光LED两者的影响，在高的电流下蓝光的电光强度比黄光的电光强度增加得快，随着电流的改变就会导致光谱的不匹配从而导致显色指数偏低。而紫外体系的白光LED不存在以上的情况，紫外体系的白光LED有成本较低、颜色的控制比较容易、色彩均匀度好、显色性好等优点。因此，新型的可被紫外LED有效激发的荧光粉是目前备受关注的方向。

M₅(PO₄)₂SiO₄由于稳定的物理化学性能、颗粒尺寸易控而引起关注，它的晶体结构具有四面体和八面体间隙容易容纳稀土金属作为发光中心，因此适合做荧光基体，但其合成温度高（>1300^oC）仍是主要面临的主要问题。另外,Ca₅(PO₄)2SiO₄是一种生物材料，在体内容易降解而有望成为生物组织材料，因此可作为体内生物荧光标志或者示踪应用。

发明内容

本发明针对紫外激发的可见光荧光粉显色指数偏低和Ca₅(PO₄)2SiO₄的制备温度高的问题，本发明目的在于提供一种紫外激发稀土掺杂硅磷酸钙荧光粉的制备方法。

本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的紫外激发稀土掺杂硅磷酸钙荧光粉产品。

本发明的又一目的在于：提供一种上述产品的应用。

本发明目的通过下述方案实现：一种紫外激发稀土掺杂硅磷酸钙荧光粉的制备方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：

(1) 按照化学式 Ca₅(PO₄)₂SiO₄：Re的化学计量比称取原料，氧化钙、磷酸钙、二氧化硅、稀土氧化物，充分球磨混合得到混合物；

(2) 将步骤 (1) 中得到的混合物在空气、氧气或氩气一种或其混合气体气氛中加热煅烧；

(3) 煅烧后球磨、造粒得到稀土掺杂硅磷酸钙荧光粉。

Re的掺杂量为0～20%。