一种蓝光激发的LEDs用纳米复合荧光材料及其制备方法与应用

本发明涉及发光材料，更具体地，涉及一种蓝光激发的leds用纳米复合荧光材料及其制备方法与应用。

背景技术：

1、白光发光二极管(leds)因其发光效率高、能耗低、寿命长、响应快、节能环保等优势而被广泛应用于照明和背光源显示等领域。目前最为成熟且已商业化的白光leds器件是通过蓝光芯片激发yag:ce3+黄色荧光粉实现的。该组合由于缺少红光成分，其白光leds仅能将光源限制在冷白色范围，相关色温偏高，显色指数偏低。较高的色温和较低的显色指数使其难以应用于普通的照明及显示器件的背光源中。为了得到高显色性的白光leds器件，需要添加适当的红色荧光粉。一般常采用在封装过程中添加红色荧光粉来弥补器件中红色的缺少。常用的红色荧光粉有(ba,sr)2si5n8:eu2+、(sr,ca)alsin3:eu2+和sr[lial3n4]:eu2+。虽然掺eu2+的红色荧光粉能提高白光leds显色指数，但这些红色荧光粉的发射光谱主要以650nm及以上的宽峰为主，而人眼对650nm以上的光子感知能力较差，致使白光leds器件的发光效率损失严重。因此，选择发射波长小于650nm的红色荧光材料既能填补红光缺失，又能提高leds器件的发光效率。这也是实现该类高效白光leds器件在照明领域应用的关键。另外，不同种类的荧光粉材料尺寸相差较大，混合时容易出现混合不均匀现象，这也会降低白光leds器件的发光效率。因此，探究发光材料的新型复合方式是解决该问题的关键。

2、掺eu3+荧光粉因发射峰窄、色纯度高、化学稳定性好等优点一直被科学家们广泛研究。y2o3:eu3+红色荧光粉因其eu3+-o2-的电荷迁移带与254nm汞线重叠度较高，目前已是真空紫外灯的商用荧光材料。而该荧光粉在近紫外光394nm和蓝光465nm激发下也具有较高的发光效率。与块体发光材料相比，纳米荧光材料具有较大的比表面积。因此，纳米荧光材料不仅能提高荧光粉与led芯片的接触面积，还能解决leds器件中涂覆不均匀的问题。因此，制备出y3al5o12:ce3+-y2o3:eu3+纳米复合材料是实现蓝光芯片激发的高显色指数白光leds器件的关键。

技术实现思路

1、本发明的主要目的是制备一种蓝光激发的leds用纳米复合荧光材料。本发明采用共沉淀-煅烧法分别制备出y3al5o12:ce3+和y2o3:eu3+纳米颗粒；随后将二者研磨混合；最后煅烧得到y3al5o12:ce3+-y2o3:eu3+纳米复合材料。本发明利用研磨、煅烧的方式增加纳米颗粒间的接触面积。

2、本发明利用y2o3:eu3+与y3al5o12:ce3+的界面相互作用实现纳米级荧光粉的均匀复合。

3、本发明的目的通过以下技术方案实现：

4、一种蓝光激发的leds用纳米复合荧光材料的制备方法，包括以下步骤：

5、(1)尿素共沉淀法制备y2o3:eu3+前驱体材料：将含钇化合物、含铕化合物和尿素溶解于溶剂中，搅拌，水浴加热，离心，干燥，得到y2o3:eu3+前驱体材料；

6、(2)纳米颗粒的制备：将干燥后的y2o3:eu3+前驱体材料煅烧，制得y2o3:eu3+纳米颗粒；

7、(3)y3al5o12:ce3+-y2o3:eu3+纳米复合材料的制备：将y3al5o12:ce3+纳米颗粒添加至y2o3:eu3+纳米颗粒中研磨混合，煅烧，制得y3al5o12:ce3+-y2o3:eu3+纳米复合材料。

8、优选的，步骤(1)中，所述含钇化合物包括y(no3)3·6h2o和ycl3·6h2o中的一种以上；所述含铕化合物包括eu(no3)3·6h2o和eucl3·6h2o中的一种以上；所述的尿素为ch4n2o。

9、优选的，步骤(1)中，所述y2o3:eu3+前驱体材料中eu3+的掺杂浓度为0.01～0.2；所述水浴加热的温度为80～100℃；所述搅拌的速率为700～900rpm；所述干燥的温度为50～80℃。

10、优选的，步骤(1)中，所述含钇化合物、含铕化合物中金属离子之和与尿素的摩尔比为1:80～100。

11、优选的，步骤(2)中，所述y2o3:eu3+前驱体材料的煅烧温度为700～900℃；所述煅烧的时间为6～10h。

12、优选的，步骤(3)中，所述添加的y3al5o12:ce3+纳米颗粒与y2o3:eu3+纳米颗粒的摩尔比为1:4～24。

13、更优选的，步骤(3)中，所述添加的y3al5o12:ce3+纳米颗粒与y2o3:eu3+纳米颗粒的摩尔比为1:4～10。

14、优选的，步骤(3)中，所述研磨混合的时间为20～40min；所述煅烧的温度为700～900℃；所述煅烧的时间为8～10h。

15、优选的，步骤(3)中，所述y3al5o12:ce3+纳米颗粒的制备方法为称取含钇化合物、含铈化合物、含铝化合物、尿素溶解于溶剂中，搅拌，水浴加热，离心，煅烧，制得y3al5o12:ce3+纳米颗粒。

16、进一步的，所述y3al5o12:ce3+纳米颗粒的制备方法中，所述y3al5o12:ce3+纳米颗粒中ce3+的掺杂浓度为0.01～0.05；所述溶剂为水；所述水浴加热的温度为80～100℃；所述钇化合物、含铈化合物、含铝化合物中金属离子之和与尿素的摩尔比为1:10～30；所述搅拌的速率为700～900rpm；所述干燥的温度为50～80℃；所述煅烧的温度为1000～1300℃，所述煅烧的时间为5～9h。

17、本发明提供由以上任一项所述制备方法制得的一种蓝光激发的leds用纳米复合荧光材料。

18、本发明还提供上述的一种蓝光激发的leds用纳米复合荧光材料在白光leds器件中的应用。

19、本发明的机理为：

20、本发明选择具有蓝光(465nm)强吸收的y2o3:eu3+红色荧光粉材料，利用共沉淀-煅烧法制备纳米颗粒荧光材料，并通过研磨、煅烧的方式实现纳米颗粒的均匀混合。利用y2o3:eu3+与y3al5o12:ce3+的界面相互作用实现纳米级荧光粉的均匀复合。

21、本发明相对于现有技术，具有以下的优点和有益效果：

22、(1)本发明制备的y3al5o12:ce3+-y2o3:eu3+纳米复合材料保持了y3al5o12:ce3+本身的黄色发光和y2o3:eu3+本身的红色发光特性，且在465nm处有较强的吸收。

23、(2)本发明制备的y3al5o12:ce3+-y2o3:eu3+纳米复合材料中较强的界面相互作用使不同纳米颗粒达到均匀的复合，发光效率得到了明显提高。

技术特征：

1.一种蓝光激发的leds用纳米复合荧光材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤；

2.根据权利要求1所述的一种蓝光激发的leds用纳米复合荧光材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述含钇化合物包括y(no3)3·6h2o和ycl3·6h2o中的一种以上；所述含铕化合物包括eu(no3)3·6h2o和eucl3·6h2o中的一种以上；所述的尿素为ch4n2o；所述y2o3:eu3+前驱体材料中eu3+的掺杂浓度为0.01～0.2；所述含钇化合物、含铕化合物中金属离子之和与尿素的摩尔比为1:80～100。

3.根据权利要求1所述的一种蓝光激发的leds用纳米复合荧光材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述水浴加热的温度为80～100℃；所述搅拌的速率为700～900rpm；所述干燥的温度为50～80℃。

4.根据权利要求1所述的一种蓝光激发的leds用纳米复合荧光材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述y2o3:eu3+前驱体材料的煅烧温度为700～900℃；所述煅烧的时间为6～10h。

5.根据权利要求1所述的一种蓝光激发的leds用纳米复合荧光材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述y3al5o12:ce3+纳米颗粒与y2o3:eu3+纳米颗粒的摩尔比为1:4～24。

6.根据权利要求1所述的一种蓝光激发的leds用纳米复合荧光材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述研磨混合的时间为20～40min；所述煅烧的温度为700～900℃；所述煅烧的时间为8～10h。

7.根据权利要求1所述的一种蓝光激发的leds用纳米复合荧光材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述y3al5o12:ce3+纳米颗粒的制备方法为称取含钇化合物、含铈化合物、含铝化合物、尿素溶解于溶剂中，搅拌，水浴加热，离心，煅烧，制得y3al5o12:ce3+纳米颗粒。

8.根据权利要求7所述的一种蓝光激发的leds用纳米复合荧光材料的制备方法，其特征在于，所述y3al5o12:ce3+纳米颗粒的制备方法中，所述y3al5o12:ce3+纳米颗粒中ce3+的掺杂浓度为0.01～0.05；所述溶剂为去离子水；所述水浴加热的温度为80～100℃；所述含钇化合物、含铈化合物、含铝化合物中金属离子之和与尿素的摩尔比为1:10～30；所述搅拌的速率为700～900rpm；所述干燥的温度为50～80℃；所述煅烧的温度为1000～1300℃，所述煅烧的时间为5～9h。

9.权利要求1-8任一项所述的制备方法制备得到的一种蓝光激发的leds用纳米复合荧光材料。

10.权利要求9所述的一种蓝光激发的leds用纳米复合荧光材料在白光leds器件中的应用。

技术总结本发明公开了一种蓝光激发的LEDs用纳米复合荧光材料及其制备方法与应用。所述方法为：(1)将含钇化合物、含铕化合物、含铈化合物、含铝化合物和尿素按摩尔比称量，水浴加热，搅拌，离心，洗涤，干燥，煅烧制得纳米颗粒Y<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;:Eu<supgt;3+</supgt;和Y<subgt;3</subgt;Al<subgt;5</subgt;O<subgt;12</subgt;:Ce<supgt;3+</supgt;。(2)将纳米颗粒Y<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;:Eu<supgt;3+</supgt;和Y<subgt;3</subgt;Al<subgt;5</subgt;O<subgt;12</subgt;:Ce<supgt;3+</supgt;按摩尔比称量，研磨，煅烧制得Y<subgt;3</subgt;Al<subgt;5</subgt;O<subgt;12</subgt;:Ce<supgt;3+</supgt;‑Y<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;:Eu<supgt;3+</supgt;纳米复合材料。本发明的纳米复合材料在465nm蓝光激发下具有良好的发光效率；可用于蓝光芯片激发的白光LEDs用荧光粉领域。技术研发人员：王静,杨瑞瑞受保护的技术使用者：中山大学技术研发日：技术公布日：2024/7/9