一种Eu2+激活的青色硅酸盐荧光材料及其制备方法、应用

本发明涉及荧光材料，具体是一种eu2+激活的青色硅酸盐荧光材料及其制备方法、应用。

背景技术：

1、19世纪末期，edison发明了电灯，第一次改写了人类照明的历史，尽管白炽灯发光效率可以达到15-25流明/瓦特，但其能量转换效率只有5％，其余95％能量都以热量形式损失；20世纪中期，荧光灯、卤素灯以及其他的照明设备陆续问世，将发光效率提高到了61-100流明/瓦特，然而其能量转换效率依然只有25％。随着全球气候变暖、能源危机以及环境污染问题日益突出，更加高效、节能、环保以及长寿命的照明光源已经成为人们不断追求的目标，20世纪90年代初期，赤崎勇(isamu akasaki)，天野浩(hiroshi amano)，中村修二(shuji nakamura)从半导体中获得了第一道蓝光，使得白光发光二极管灯(white light-emitting diodes，简称wleds)成为可能，同时开启了人类照明史的一次新的革命。这种wleds的效率是传统日光灯的4倍，白炽灯的近20倍，而且寿命可达10万小时，相比之下荧光灯是其十分之一、白炽灯是其百分之一。wleds的出现是全世界共同提倡和参与节能、环保的发展需要，在节能、环保、寿命长等方面具有独特优势的wleds灯替代能耗较大的白炽灯和荧光灯成为必然趋势。

2、目前国际上商业应用最广泛的wleds技术是采用黄色荧光材料(如日本日亚化学公司具有专利技术的(y1-agda)3(al1-bgab)5o12:ce3+，简称yag:ce)与蓝光led芯片结合的方法实现的，该方法虽然可获得高效的wled光源，但该光源由于缺乏红色(600nm或更长波长)成分，所以存在显色指数偏低、色温偏高(>5500k)以及高温光衰严重等缺点，难以满足普通照明“暖白光”的需求。同时蓝光led芯片的强光源会对人眼黄斑造成损伤，导致视觉疲劳甚至增大眼部疾病的患病风险，与现行的健康照明指南不符，不适合用于室内健康照明。通过(近)紫外芯片激发的三基色荧光材料可以有效解决该问题，获得显色指数高、同时色温低的wleds，被认为是最有希望实现“健康照明”的固态光源器件。但这种组合也有其局限性，即发射光谱存在所谓的“青光间隙”，阻碍了显色指数的进一步提高，因此，为了实现高显色指数的全光谱led，有必要探索新的青光发光材料来填补青光空白。因此，具有高效率、热稳定的青光荧光粉是获得高显色指数的全光谱led的保障之一。因而，开发高性能青色荧光粉将有助于全光谱led健康照明取得实质性的进展。

3、在众多发光离子中，eu2+是一种优良的激活剂，这是由于4f-5d自旋电子跃迁引起的可控发光颜色和高量子产率。具有代表性的eu2+基荧光粉包括商用蓝色荧光粉bamgal10o17:eu2+(bam:eu2+)，商用绿色荧光粉(ba,sr)2sio4:eu2+，商用红色荧光粉(ca,y)α-sialon:eu2+等等。因此，通过设计合适的晶体场环境，获得基于eu2+激活剂的高效青色荧光粉是可行的。然而，现有青色荧光粉的热稳定性较差，在多次使用后，材料发光中心易从eu2+氧化为eu3+，进而引起材料发光效率的急剧下降，这限制了其在led器件中的应用。因此亟需研发高效和热稳定性优良的可被紫外光激发的青色荧光粉。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种eu2+激活的青色硅酸盐荧光材料的制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

3、一种eu2+激活的青色硅酸盐荧光材料的制备方法，其中，所述青色硅酸盐荧光材料的化学通式为sc2-2xeu2xsi2o7，其中，0.005≤x≤0.07；所述青色硅酸盐荧光材料的制备方法包括以下步骤：

4、按照化学通式中各元素摩尔比sc:eu:si＝(2-2x):2x:2称取原料；其中，原料包括含sc化合物、含eu化合物以及含si化合物；

5、将称好的原料加入分散剂进行充分研磨，研磨至分散剂挥发，得到均匀的粉末；

6、在还原气氛中，将研磨好的粉末进行煅烧处理，随后进行冷却，得到所述青色硅酸盐荧光材料。

7、优选地，所述含sc化合物为sc2o3和/或sc2(co3)3。

8、优选地，所述含eu化合物为eu2o3、eu(oh)3、eu2(co)3中的一种或多种。

9、优选地，所述含si化合物为sio2和/或h2sio3。

10、优选地，所述分散剂为无水乙醇。

11、优选地，煅烧处理的温度为1500-1600℃。

12、优选地，所述还原气氛包含氮气和氢气，其中，氮气的体积分数为93％-97％，氢气的体积分数为3％-7％。

13、本发明实施例的另一目的在于提供一种采用上述制备方法制得的青色硅酸盐荧光材料。

14、本发明实施例的另一目的在于提供一种上述的青色硅酸盐荧光材料在发光器件中的应用。

15、优选地，所述发光器件为白光发光二极管灯。

16、本发明实施例提供的青色硅酸盐荧光材料的制备方法中的原料资源储量丰富，制备方法简单易行，物化稳定性良好，荧光寿命理想，绿色无污染，作为紫外光芯片激发的青色硅酸盐荧光材料用于全光谱led器件，可以极大地提高显色指数，具有很强的适用性。

17、本发明实施例制得的青色硅酸盐荧光材料，化学式为sc2-2xeu2xsi2o7，其中，化学式中sc3+离子可以被eu2+离子取代，并且，随着eu2+离子逐步取代sc3+离子的过程中出现浓度猝灭现象。本发明实施例提供的青色硅酸盐荧光材料在近紫外光激发下发射峰值位于458nm处，激发带从250nm延伸到400nm，在340nm处达到最大激发，可被紫外光有效激发，具有60.76％的内量子效率。并且，该青色硅酸盐荧光材料具有较为优异的热稳定性，在140℃时，仍可保持室温发射强度的73.5％，满足实际应用的需求，可作为高效青光荧光粉用于全光谱照明led。

技术特征：

1.一种eu2+激活的青色硅酸盐荧光材料的制备方法，其特征在于，所述青色硅酸盐荧光材料的化学通式为sc2-2xeu2xsi2o7，其中，0.005≤x≤0.07；所述青色硅酸盐荧光材料的制备方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的eu2+激活的青色硅酸盐荧光材料的制备方法，其特征在于，所述含sc化合物为sc2o3和/或sc2(co3)3。

3.根据权利要求1所述的eu2+激活的青色硅酸盐荧光材料的制备方法，其特征在于，所述含eu化合物为eu2o3、eu(oh)3、eu2(co)3中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的eu2+激活的青色硅酸盐荧光材料的制备方法，其特征在于，所述含si化合物为sio2和/或h2sio3。

5.根据权利要求1所述的eu2+激活的青色硅酸盐荧光材料的制备方法，其特征在于，所述分散剂为无水乙醇。

6.根据权利要求1所述的eu2+激活的青色硅酸盐荧光材料的制备方法，其特征在于，煅烧处理的温度为1500-1600℃。

7.根据权利要求1所述的eu2+激活的青色硅酸盐荧光材料的制备方法，其特征在于，所述还原气氛包含氮气和氢气，其中，氮气的体积分数为93％-97％，氢气的体积分数为3％-7％。

8.一种采用权利要求1-7中任一项所述制备方法制得的青色硅酸盐荧光材料。

9.一种如权利要求8所述的青色硅酸盐荧光材料在发光器件中的应用。

10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述发光器件为白光发光二极管灯。

技术总结本发明公开了一种Eu<supgt;2+</supgt;激活的青色硅酸盐荧光材料及其制备方法、应用，其属于荧光材料技术领域，其中，青色硅酸盐荧光材料的化学通式为Sc<subgt;2‑2x</subgt;Eu<subgt;2x</subgt;Si<subgt;2</subgt;O<subgt;7</subgt;，其中，0.005≤x≤0.07；青色硅酸盐荧光材料的制备方法包括以下步骤：按照化学通式中各元素摩尔比Sc:Eu:Si＝(2‑2x):2x:2称取原料；其中，原料包括含Sc化合物、含Eu化合物以及含Si化合物；将称好的原料加入分散剂进行充分研磨，研磨至分散剂挥发，得到均匀的粉末；在还原气氛中，将研磨好的粉末进行煅烧处理，随后进行冷却，得到所述青色硅酸盐荧光材料。本发明制得的青色硅酸盐荧光材料，具有较为优异的热稳定性，可作为高效青光荧光粉用于全光谱照明LED，具有很强的适用性。技术研发人员：王闯,朱革,刘皓,马小茜受保护的技术使用者：渤海大学技术研发日：技术公布日：2024/6/20