一种Eu2+激活的窄带深蓝光荧光粉及其制备方法和应用

本发明涉及荧光材料，更具体地，涉及一种eu2+激活的窄带深蓝光荧光粉及其制备方法和应用。

背景技术：

1、磷光转换白光二极管(pc-wled)以其高效率、低能耗、环保、耐用等优点，逐渐取代传统荧光灯成为现代液晶显示器(lcd)的理想背光源。对于目前更薄、更轻巧的lcd，如何获得高色彩饱和度的清晰图像是当前的研究热点之一。lcd颜色的鲜艳度通常通过色域来描述，即cie色度图上背光组件发出的红、绿、蓝(rgb)颜色所包围的三角形区域的大小。蓝光荧光材料作为三原色荧光材料不可缺少的组成部分，可以显著提高发光效率和视觉质量。因此，开发化学性质稳定的高色纯度的优质窄带蓝光荧光粉具有十分重要的意义。

2、一般来说，荧光粉发射峰位置和半峰全宽(fwhm)直接影响材料的色域和色纯度，发射波段越窄，色域越高，色纯度越高。目前，最具代表性的商用型蓝光荧光粉bamgal10o17:eu2+(bam:eu2+)已被广泛应用于荧光和等离子体显示中，该荧光粉发光效率高，中心波长位于452nm。但bam:eu2+的化学稳定性较差，发光中心eu2+容易被氧化为eu3+，严重影响其发光效率。bam:eu2+的半峰全宽较宽(fwhm≈55nm)，且不能在近紫外(n-uv)光下很好地激发，阻碍了其在n-uvled器件中的应用。夏志国等人在2018年报道了一种超窄带蓝光荧光粉rbna3(li3sio4)4:eu2+(rnlso:eu2+)，其半峰宽仅为22.4nm，中心波长位于471nm。然而，rnlso:eu2+仍然存在着量子效率低、化学稳定性差等问题。此外，目前报道的大多数蓝光荧光粉的发射波长通常位于较长的蓝光波长(440-480nm)区域，导致在深蓝(400-430nm)色区域存在颜色空缺。因此，开发具有高色纯度的新型窄带深蓝光荧光粉并改善其发光特性(峰值位置和fwhm)一直是背光发光二极管(led)应用的重大挑战。

3、现有技术公开了一种二价铕掺杂三硼酸钇锶基蓝色荧光粉及其制备方法，该荧光粉的化学通式为sr3-xy(bo3)3:xeu，其中0.01≤x≤0.15，所述荧光粉能够在近紫外光激发下发出蓝光，激发光谱在200～400nm，主要激发峰在232nm附近，其发射光谱在400～650nm，主峰在465nm附近。但是该蓝色荧光粉发射范围较宽，并不具有高色纯度，并未改善现有蓝色荧光粉的色纯度和发光特性。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有蓝色荧光粉发射带宽较宽、色纯度不够高、色域范围较窄的缺陷和不足，提供一种eu2+激活的窄带深蓝光荧光粉。

2、本发明的再一目的在于提供一种eu2+激活的窄带深蓝光荧光粉的制备方法。

3、本发明的再一目的在于提供一种eu2+激活的窄带深蓝光荧光粉在在背光显示led中的应用。

4、本发明上述目的通过以下技术方案实现：

5、一种eu2+激活的窄带深蓝光荧光粉，其化学式为：ba(1-x)xy2:xeu2+，其中x为hf和/或zr，y为bo33-或po43-，0<x≤1。

6、其中，需要说明的是：

7、本发明的eu2+激活的窄带深蓝光荧光粉中eu2+是激活剂，它具有对称性允许的4f65d1-4f7(5d-4f)跃迁，发光性质极易受到晶体场环境的影响。eu2+通常表现为宽带发射，随基质格位环境和温度、压力、激发波长位置等外界环境的变化，可以实现从紫外光到近红外光的发射。ba(hf,zr)(bo3)2、ba(hf,zr)(po4)2或二者的混合物为基质，eu2+与基质中的ba2+价态相同、离子半径相似，因此eu2+更倾向于进入基质中的ba2+格位，得到的eu2+激活的荧光粉可被250～395nm紫光或近紫外光有效激发，产生覆盖385～440nm的深蓝光发射，其主峰位于402nm左右，半峰宽可为27nm，色坐标为(0.1655，0.0272)，色纯度最高可达95.0％，满足目前深蓝色(400～430nm)区域的空缺需求。

8、在具体实施方式中，本发明的eu2+激活的窄带深蓝光荧光粉化学式可以为ba0.90hf(bo3)2:0.10eu2+；或

9、eu2+激活的窄带深蓝光荧光粉化学式可以为ba0.94hf(bo3)2:0.06eu2+；或

10、eu2+激活的窄带深蓝光荧光粉化学式可以为ba0.96hf(bo3)2:0.04eu2+；或

11、eu2+激活的窄带深蓝光荧光粉化学式可以为ba0.98hf(po4)2:0.02eu2+；或

12、eu2+激活的窄带深蓝光荧光粉化学式可以为ba0.85hf(bo3)2:0.15eu2+；或

13、eu2+激活的窄带深蓝光荧光粉化学式可以为ba0.8hf(po4)2:0.2eu2+；或

14、eu2+激活的窄带深蓝光荧光粉化学式可以为ba0.98hf0.5zr0.5(bo3)2:0.02eu2+；或

15、eu2+激活的窄带深蓝光荧光粉化学式可以为ba0.82zr(po4)2:0.18eu2+。

16、优选地，x为0.02～0.1。

17、由于eu2+浓度较高时会发生浓度猝灭，荧光粉的发光强度会随着eu2+掺杂浓度的升高而降低，削弱eu2+的发光效率。当所述eu2+激活的窄带深蓝光荧光粉eu2+的掺杂浓度0.02≤x≤0.1时，发光效果优异。

18、更优选地，x为hf，y为bo33-。当所述eu2+激活的窄带深蓝光荧光粉中x为hf铪，y为bo33-时的发光效果更好。

19、优选地，所述荧光粉的激发光谱为250～395nm，发射光谱为385～440nm，主峰位于402nm左右。

20、本发明还具体保护一种eu2+激活的窄带深蓝光荧光粉的制备方法，包括如下步骤：

21、按化学计量比将含ba的化合物、含hf或zr的化合物、含铕的化合物、硼酸或磷酸盐混合均匀，在还原气氛下焙烧得到eu2+激活的窄带深蓝光荧光粉。

22、本发明的eu2+激活的窄带深蓝光荧光粉的制备方法为高温固相法合成，具有制备工艺简单、易于操作等优点。以价格低廉的含金属离子的氧化物或盐为原料，通过调节化合物中eu2+与其他金属离子的比例，在温和条件及还原气氛下烧结，直接合成eu2+激活的窄带深蓝光荧光粉。

23、其中，本发明的还原气氛可以为co还原气氛。

24、本发明中所述含ba的化合物、含hf或zr的化合物、含铕的化合物、硼酸或磷酸盐混合均匀可采用研钵中充分研磨使其混合均匀，也可采用本领域的任意其他混合均匀的方式得到。

25、为了进一步提高产品纯度，降低杂质含量，优选地，所述焙烧温度为800～1600℃，升温速率为2～50℃/min，保温时间为2～10h。

26、更优选地，所述焙烧温度为1100～1300℃，升温速率为5～20℃/min，保温时间为4～8h。

27、在具体实施方式中，本发明所述含hf的化合物为氧化铪和/或碳酸铪，所述含zr的化合物为氧化锆和/或碳酸锆。

28、在具体实施方式中，本发明所述含ba的化合物选自氧化钡、碳酸钡、硝酸钡、草酸钡、乙酸钡中的一种或几种。

29、在具体实施方式中，本发明所述含铕的化合物主要选自氧化铕、碳酸铕、硝酸铕、草酸铕、乙酸铕中的一种或几种。

30、本发明还具体保护一种eu2+激活的窄带深蓝光荧光粉在背光显示led中的应用。

31、将本发明的eu2+激活的窄带深蓝光荧光粉应用于背光显示led中可以显著提高发光效率和视觉质量。

32、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

33、本发明的eu2+激活的窄带深蓝光荧光粉激发范围较广，可以被近紫外光以及紫光有效激发，激发光谱覆盖250～395nm，主峰位于375nm左右。在300nm及375nm的激发下，该荧光粉可以产生覆盖385～440nm的深蓝光发射，最强发射峰位于402nm左右。该荧光粉的半峰宽很窄，色纯度较高，最高可达95.0％；色坐标为(0.1655，0.0272)，位于cie色度图蓝光边缘区域，色域较广。

34、此外，该荧光粉发光强度高，满足目前深蓝色(400～430nm)区域的空缺需求，可广泛应用于背光显示led领域。