一种dy3+激活的镓酸盐黄光荧光粉及其制备方法和应用
技术领域
1.本发明涉及发光材料领域，尤其涉及一种dy
3+
激活的镓酸盐黄光荧光粉及其制备方法。


背景技术：

2.白光led是基于传统的led发展出来的一种发白光的新型led照明器件。与传统的照明光源相比，白光led具有节能、环保、寿命长、低耗、低热、高亮度、防水、防震、光束集中、维护简便等优点，被誉为第四代绿色照明光源，对节能环保具有重要意义。
3.目前实现白光led的方法是蓝光ingan芯片激发yag荧光粉产生黄光，与芯片蓝光混合成白光。由于yag荧光粉发射光谱缺少红光成分，存在显色指数低、色温高等缺陷。再者，在高温下yag易发生相转变，形成yalo3和y4al2o9而限制其发展。
4.因此，研究开发新型led用黄光荧光粉很可能是解决现存白光led技术难题的关键，具有广阔的应用前景。
5.基于以上分析，本项目拟保护一种dy
3+
激活的镓酸盐黄光荧光粉材料。据调研，目前国内外尚未有580
‑
590 nm波段dy
3+
激活的镓酸盐黄光荧光粉的报道。


技术实现要素：

6.本发明的目的是为了解决现有钇铝石榴石黄色荧光材料的上述缺陷，提供一种镝离子(dy
3+
)激活的镓酸盐黄光荧光粉及其制备方法，能够在近紫外光波长区域有着很强的激发效率，在近紫外光的激发下发出主峰在574
±
1nm 的黄色荧光，适宜制备近紫外led二极管芯片配合制备的白光 led照明设备；另外本发明提供的荧光粉的制备方法为固相反应合成法，该方法步骤简单、对设备要求低、生产周期短、环境友好、实用性强。
7.为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种镝离子(dy
3+
)激活的镓酸盐黄光荧光粉，化学表达式为cady
x
tb
y
la1‑
x
‑
y
al
z
ga3‑
z
o7，其中，0<x≤0.05，0≤y≤0.005，0≤z≤0.15。 为了便于该荧光粉的制备和实施，现提出一种镝离子(dy
3+
)激活的镓酸盐黄色荧光粉的制备方法，利用固相反应法制备上述的镝离子(dy
3+
)激活的镓酸盐黄光荧光粉，包括如下步骤：s1：称量，按照化学表达式cady
x
tb
y
la1‑
x
‑
y
al
z
ga3‑
z
o
7 中各元素的化学计量比称取原料，其中，0<x≤0.05，0≤y≤0.005，0≤z≤0.15；s2：一次煅烧，将步骤s1称量的原料进行研磨，得原料混合物粉体，将原料混合物粉体用压片机压成圆片状，将上述圆状块体材料盛放在刚玉坩埚中，并置于马弗炉中在空气气氛下煅烧，一次煅烧温度为1100～1250℃，煅烧时间为24～36小时，得煅烧产物；s3：二次煅烧，将步骤s2中的一次煅烧产物自然冷却并研磨成粉末，得一次煅烧产物，将一次煅烧产物粉体用压片机压成圆片状，将上述圆状块体材料盛放在刚玉坩埚中，并置于马弗炉中在空气气氛下煅烧，二次煅烧温度为1250～1350℃，二次煅烧时间为36～48小时，得二次煅烧产物；
s4：后处理，将步骤s3中的二次煅烧产物自然冷却并研磨成粉末，得镝离子(dy
3+
)激活的镓酸盐黄光荧光粉产品。
8.优选地，所述钙源是纯度为99.98%的caco3；所述镧源是5n级的la2o3；所述铽源是5n级的tb2o3；所述镓源是5n级的ga2o3；所述铝源是4n级的al2o3；所述镝源是5n级的dy2o3。
9.进一步，了便于该荧光粉的应用实施和推广，现提出镝离子(dy
3+
)激活的镓酸盐黄光荧光粉的应用，将所述荧光粉制备以近紫外光半导体芯片为激发光源的led照明或显示器件。
10.本技术的有益效果包括但不限于：（1）本发明荧光粉的基质是在calaga3o
7 中掺入部分al
3+
，其中al
3+
离子作为非光学活性离子，占据ga
3+
格位，有如下具体作用：
①
有利于形成混晶局部无序结构，引起无序度的增加，调控dy
3+
多发光中心，可以起到拓宽发光谱线的作用，从而得到我们需要的特定波长的宽谱带黄光荧光发射；
②
可以减少氧化镓的用量从而荧光粉合成过程中氧化镓的挥发；
③
降低成本，因为ga2o3的价格远高于al2o3；（2）本发明采用固相烧结法制备cady
x
tb
y
la1‑
x
‑
y
al
z
ga3‑
z
o7黄色荧光粉，整个制备过程工艺简化，生产周期短，生产效率高，环境友好，利于实现材料器件一体化和集成化设计，具有产业化和批量生产的潜力。此外通过调整cady
x
tb
y
la1‑
x
‑
y
al
z
ga3‑
z
o7中dy、tb和al元素的含量，可以提高黄光波段的发光性能；（3）按本发明的技术方案制备的镝离子(dy
3+
)激活的镓酸盐黄光荧光粉吸收紫外光的能力强，在348 nm光激发下，发出的黄光以574
±
1 nm为主，可以用作制作白光led的荧光材料。
附图说明
11.图1是按照实施例1技术方案制备的荧光粉的x射线粉末衍射图谱；图2是按照实施例1技术方案制备的荧光粉的激发谱；图3是按照实施例1技术方案制备的荧光粉在波长为348 nm监测波长下的光致发光光谱；图4是按照实施例1技术方案制备的荧光粉在波长为348 nm监测波长下的发光衰减曲线；图5是按照实施例2技术方案制备的荧光粉的x射线粉末衍射图谱；图6是按照实施例2技术方案制备的荧光粉在波长为348 nm监测波长下的光致发光光谱；图7是按照实施例2技术方案制备的荧光粉在波长为348 nm监测波长下的发光衰减曲线；图8是按照实施例3技术方案制备的荧光粉的x射线粉末衍射图谱；图9是按照实施例3技术方案制备的荧光粉在波长为348 nm监测波长下的光致发光光谱；图10是按照实施例3技术方案制备的荧光粉在波长为348 nm监测波长下的发光衰减曲线。
具体实施方式
12.下面结合实施例详述本技术，但本技术并不局限于这些实施例。
13.如无特殊说明，本技术所用原料和试剂均来自商业购买，未经处理直接使用，所用仪器设备采用厂家推荐的方案和参数。
14.实施例中，所用的原料是纯度为99.98%的caco3、5n级的la2o3、5n级的tb2o3、5n级的dy2o3、4n级的al2o3和5n级的ga2o3。
15.实施例中，荧光粉样品的粉末衍射图是在日本理学公司生产的 x射线衍射仪smartlab上测定；黄光波段的荧光光谱在英国爱丁堡公司生产的fls980荧光光谱仪上测定。
16.实施例1 cady
x
la1‑
x
ga3o7荧光粉的制备s1：称量，按照下列化学反应式中的比例准确称取caco3、la2o3、ga2o3和dy2o3原料：2caco3+(1
‑
x)la2o3+xdy2o3+3ga2o
3 →
2cady
x
la1‑
x
ga3o7+2co2↑
其中，x=0.005，0.01，0.02，0.03，0.05；s2：一次煅烧，将步骤s1称量的原料放入玛瑙研钵进行研磨，得原料混合物粉体，将原料混合物粉体用压片机压成圆片状，将上述圆状块体材料盛放在刚玉坩埚中，并置于使用马弗炉中在空气气氛下煅烧，一次煅烧温度为1300℃，预煅烧时间为24小时，得预煅烧产物；s3：二次煅烧，将步骤s2中的预煅烧产物自然冷后，放入玛瑙研钵进行再次研磨，得一次煅烧产物粉体，将一次煅烧产物粉体用压片机压成圆片状，将上述圆状块体材料盛放在刚玉坩埚中，并置于马弗炉中在空气气氛下煅烧，二次煅烧温度为1350℃，二次煅烧时间为36小时，得二次煅烧产物；s4：后处理，将步骤s3中的二次煅烧产物自然冷却并研磨，得dy
3+
激活的镓酸盐黄光荧光粉产品。
17.参见附图1，按照实施例1技术方案制备的荧光粉的x射线粉末衍射图谱，xrd测试结果表明，实施例1所制备的荧光粉为单一物相，没有其他杂质存在，其中jcpdf#39
‑
1127为calaga3o7的标准卡；参见附图2，按照实施例1技术方案制备的荧光粉的激发光谱，该图表明发黄光的激发来源主要在近紫外光区域，即实施例 1所制备的荧光粉可以很好地匹配近紫外led芯片发射；参见附图3，按照实施例1技术方案制备的荧光粉在波长为348 nm监测波长下的光致发光光谱，发光光谱显示实施例1所制备的荧光粉发光的中心发光波长为 574 nm的黄光，最佳dy掺杂浓度为2 at.%；参见附图4，按照实施例1技术方案制备荧光粉在波长为348 nm监测波长下的发光衰减曲线，发光寿命最长的为是0.5807毫秒，对应dy掺杂浓度为2 at.%。
18.实施例2 cady
0.02
la
0.98
al
z
ga3‑
z
o7荧光粉的制备s1：称量，按照下列化学反应式中的比例准确称取caco3、la2o3、ga2o3、al2o3和dy2o3原料：2caco3+0.98la2o
3 +0.02dy2o3+(3
‑
z)ga2o
3 +zal2o3→
2 cady
0.02
la
0.98
al
z
ga3‑
z
o7+2co2↑
其中，z=0，0.05，0.1，0.15；s2：一次煅烧，将步骤s1称量的原料放入玛瑙研钵进行研磨，得原料混合物粉体，将原料混合物粉体用压片机压成圆片状，将上述圆状块体材料盛放在刚玉坩埚中，并置于马弗炉中在空气气氛下煅烧，一次煅烧温度为1300℃，预煅烧时间为24小时，得预煅烧产物； s3：二次煅烧，将步骤s2中的预煅烧产物自然冷后，放入玛瑙研钵进行再次研磨，得一次煅烧产物粉体，将一次煅烧产物粉体用压片机压成圆片状，将上述圆状块体材料盛放在刚玉坩埚中，并置于马弗炉中在空气气氛下煅烧，二次煅烧温度为1350℃，二次煅烧时间为36小时，得二次煅烧产物； s4：后处理，将步骤s3中的二次煅烧产物自然冷却并研磨，得dy
3+
激活的镓铝酸盐黄光荧光粉产品。
19.参见附图5，按照实施例2技术方案制备的荧光粉的x射线粉末衍射图谱，xrd测试结果表明，实施例2所制备的荧光粉为单一物相，没有其他杂质存在；参见附图6，按照实施例2技术方案制备的荧光粉在波长为348 nm监测波长下的光致发光光谱，发光光谱显示实施例2所制备的荧光粉发光的中心发光波长为 574
±
1 nm的黄光，最佳al掺杂浓度为10 at.%；参见附图7，按照实施例2技术方案制备荧光粉在波长为348 nm监测波长下的发光衰减曲线，发光寿命最长的为是0.5884毫秒，对应al掺杂浓度为10 at.%。
20.实施例3 cady
0.02
tb
y
la
0.98
‑
y
al
0.1
ga
2.9
o7荧光粉的制备s1：称量，按照下列化学反应式中的比例准确称取caco3、la2o3、ga2o3、al2o3和dy2o3原料：2caco3+0.98la2o
3 +0.02dy2o
3 +ytb2o3+2.9ga2o
3 +0.1al2o3→
2 cady
0.02
tb
y
la
0.98
‑
y
al
0.1
ga
2.9
o7+2co2↑
其中，y=0，0.001，0.002，0.003，0.005；s2：一次煅烧，将步骤s1称量的原料放入玛瑙研钵进行研磨，得原料混合物粉体，将原料混合物粉体用压片机压成圆片状，将上述圆状块体材料盛放在刚玉坩埚中，并置于马弗炉中在空气气氛下煅烧，一次煅烧温度为1300℃，预煅烧时间为24小时，得预煅烧产物； s3：二次煅烧，将步骤s2中的预煅烧产物自然冷后，放入玛瑙研钵进行再次研磨，得一次煅烧产物粉体，将一次煅烧产物粉体用压片机压成圆片状，将上述圆状块体材料盛放在刚玉坩埚中，并置于马弗炉中在空气气氛下煅烧，二次煅烧温度为1350℃，二次煅烧时间为36小时，得二次煅烧产物； s4：后处理，将步骤s3中的二次煅烧产物自然冷却并研磨，得dy
3+
/tb
3+
双掺的镓铝酸盐黄光荧光粉产品。
21.参见附图8，按照实施例3技术方案制备的荧光粉的x射线粉末衍射图谱，xrd测试结果表明，实施例3所制备的荧光粉为单一物相，没有其他杂质存在；参见附图9，按照实施例3技术方案制备的荧光粉在波长为348 nm监测波长下的光致发光光谱，发光光谱显示实施例3所制备的荧光粉发光的中心发光波长为 574
±
1 nm的黄光，最佳tb掺杂浓度为0.2 at.%；参见附图10，按照实施例2技术方案制备荧光粉在波长为348 nm监测波长下的发光衰减曲线，发光寿命随tb掺杂浓度的增大而减小。