[发明专利]一种铋离子激活的钛铝酸盐荧光粉及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种铋离子激活的钛铝酸盐荧光粉及其制备方法与应用，该荧光粉的化学通式为Mg_3‑x‑yBi_xNa_yTi₃Al₄O₂₅，其中基质为钛铝酸盐，x为激活剂Bi³⁺离子的掺杂摩尔比，y为电荷补偿剂Na⁺离子的掺杂摩尔比，0.015≤x≤0.3，0.015≤y≤0.3，x＝y；该荧光粉采用化学溶胶‑凝胶法制备得到，样品在近紫外光的激发下发射出～500纳米的绿色荧光，可以用来制造近紫外芯片激发的白光LED器件或纯绿色LED光源。本发明的钛铝酸盐荧光粉制备简单、生产成本低。

技术领域

本发明涉及无机发光材料领域，特别涉及一种铋离子激活的钛铝酸盐荧光粉及其制备方法与应用。

背景技术

发光二极管(LED)是一种可将电能转换为光能的能量转换器件，是继白炽灯、荧光灯、高强度放电灯之后的第四代绿色环保照明光源。白光LED主要由荧光粉和能提供激发光的二极管芯片构成，目前主要有三种组装方法：一种是将蓝光LED芯片直接与黄色荧光粉结合，利用芯片的蓝光和激发荧光粉得到的黄光混合获取白光，这是最常用的方法；第二种是将三基色芯片组合在一起来获得白光；第三种是将三基色荧光粉混合，在近紫外芯片照射下发射白光，这种方法也是目前白光LED的发展方向。因此，获取高效稳定的三基色荧光粉是发展白光LED的重中之重。

绿色荧光粉除了用作白光LED的三基色荧光粉外，还能作为绿色LED光源来获得纯粹的绿光。目前，获取绿色荧光材料的主要途径是往基质中掺杂Tb³⁺，Ce³⁺，Eu²⁺等稀土离子，虽然这些稀土激活剂能取得较好的发光效果，但是稀土原料昂贵稀有，无形中提高了荧光粉的生产成本。此外，绿色荧光粉的基质材料也不尽相同，主要有硫化物，硼酸盐，硅酸盐及氮氧化物系列。但是这些基质由于自身特性也存在许多不足，例如硫化物基荧光粉化学性质不稳定，热稳定差，光衰比较大；硼酸盐荧光粉热稳定性差，易结块，需要增加后续处理工艺；硅酸盐基荧光粉的制备需要很高的温度，保温时间长，能耗高，对设备的要求比较严格，而且获得的荧光粉颗粒较大，粒径分散不均匀，需要研磨破碎，使得荧光粉的结晶度降低而影响到了发光的性能；氮氧化物荧光粉虽然发光效率较高，但是其制备条件苛刻，合成工艺复杂，对设备要求高，制作成本相对较高。

经大量研究发现，钛铝酸盐物理化学稳定性好、寿命长、环境友好、热淬灭温度高，并且在紫外、近紫外或蓝光区域具有良好的吸收，是一类优良的发光基质材料。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种铋离子激活的钛铝酸盐荧光粉，其在近紫外波段能够被有效激发，并能够发射绿光。

本发明的目的之二是提供上述铋离子激活的钛铝酸盐荧光粉的制备方法，成相温度低，制备条件简单。

本发明的目的之三是提供上述铋离子激活的钛铝酸盐荧光粉的应用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种铋离子激活的钛铝酸盐荧光粉，其化学通式为：Mg_3-x-yBi_xNa_yTi₃Al₄O₂₅，其中基质为钛铝酸盐，x为激活剂Bi³⁺离子的掺杂摩尔比，y为电荷补偿剂Na⁺离子的掺杂摩尔比，0.015≤x≤0.3，0.015≤y≤0.3，x=y。

本发明提供的上述铋离子激活的钛铝酸盐荧光粉的制备方法，采用化学溶胶-凝胶法，具体包括以下步骤：