本發(fā)明屬于熒光材料制備，尤其是涉及一種紫光激發(fā)的青色熒光材料及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、白色發(fā)光二極管(w-led)因其低功耗、高穩(wěn)定性和卓越的發(fā)光效率等優(yōu)點，已在科研與應(yīng)用領(lǐng)域中得到廣泛關(guān)注。目前主流的制備方法是將藍(lán)色led芯片與黃色熒光粉y3al5o12:ce3+(yag:ce3+)結(jié)合。然而，這種方法制備的w-led由于yag:ce3+熒光粉中缺少綠色和紅色成分，導(dǎo)致其顯色指數(shù)(cri)較低(<80)以及色溫較高(>4500k)，從而限制了其在高顯色性照明領(lǐng)域的應(yīng)用。此外，未轉(zhuǎn)換的藍(lán)光對人體健康可能帶來危害，被稱為“藍(lán)光危害”。

2、一種更具潛力的替代方法是將近紫外(n-uv)芯片與商用藍(lán)色、綠色、紅色熒光粉結(jié)合起來實現(xiàn)白光照明。在眾多n-uv芯片中，發(fā)射波長約為400nm的紫光芯片表現(xiàn)出較高的效率，量子產(chǎn)率可達(dá)約70％，尤其是發(fā)射波長在410-420nm范圍的led芯片被證明具有最高效率。因此，利用紫光芯片結(jié)合三基色熒光粉制備的白光w-led被認(rèn)為是理想的w-led器件。然而，此方法制備的w-led通常存在一個青色發(fā)光間隙(470-510nm)，這對實現(xiàn)新一代全光譜w-led應(yīng)用形成了障礙。

3、目前已報道了一些青光熒光粉，例如370nm激發(fā)的namgbo3:ce3+青色熒光粉、325nm激發(fā)的k1.8rb1.2gdsi2o7:ce3+青色熒光粉、350nm激發(fā)的ba2cab2si4o14:ce3+青色熒光粉，以及370nm激發(fā)的kbascsi2o7:ce3+青色熒光粉。盡管這些熒光粉能夠發(fā)射青色光，但其激發(fā)波長并不完全匹配高效全光譜w-led的需求，在一定程度上限制了其性能。因此，開發(fā)能夠在紫光激發(fā)下高效發(fā)射青光的熒光粉，對實現(xiàn)全光譜w-led具有重要意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種紫光激發(fā)類太陽光led用青光熒光材料及其制備方法與應(yīng)用，本發(fā)明提供的紫光激發(fā)類太陽光led用青光熒光材料是一種新型紫光激發(fā)ce3+摻雜的氧化物基485nm青光發(fā)射熒光粉，可以滿足目前白光led、類太陽光led、全光譜led、健康照明led光源的迫切需求。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

3、本發(fā)明首先提供一種新型紫光激發(fā)類太陽光led用青光熒光材料(紫光激發(fā)的青色熒光材料)，該熒光材料的化學(xué)表達(dá)式為ca2luzr2al1.5ga1.5o12:xce3+其中，0.02≤x≤0.07。

4、優(yōu)選地，x＝0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07。

5、進(jìn)一步優(yōu)選地，x＝0.04。

6、進(jìn)一步地，所述紫光激發(fā)的青色熒光材料為一種新型紫光激發(fā)ce3+摻雜的氧化物青光發(fā)射熒光粉。

7、在本發(fā)明的一個實施方式中，所述紫光激發(fā)類太陽光led用青光熒光材料為粉狀材料。

8、進(jìn)一步地，所述紫光激發(fā)類太陽光led用青光熒光材料激發(fā)光譜范圍涵蓋300～450nm。

9、進(jìn)一步地，所述紫光激發(fā)類太陽光led用青光熒光材料發(fā)射光譜范圍涵蓋400～700nm。

10、進(jìn)一步地，所述紫光激發(fā)類太陽光led用青光熒光材料有效吸收范圍覆蓋300～450nm，可被紫外，紫光激發(fā)，最佳激發(fā)位于410nm。

11、進(jìn)一步地，中心發(fā)射波長位于484nm，此時x＝0.04，與x＝0.02、0.03、0.05、0.06、0.07時的強(qiáng)度相比，x＝0.04時的強(qiáng)度更強(qiáng)。

12、本發(fā)明提供的所述紫光激發(fā)類太陽光led用青光熒光材料是一種全新的，未被報道過的紫光激發(fā)ce3+摻雜的氧化物青光發(fā)射熒光材料，所述熒光粉具有寬激發(fā)帶，有效吸收范圍覆蓋300～450nm，最佳激發(fā)波長為410nm，可以很好的匹配紫光芯片。熒光粉可采用常規(guī)固相反應(yīng)法制得，具有制備工藝簡單、利于工業(yè)化生產(chǎn)的特點，可作為全光譜白光led廣泛應(yīng)用的良好候選材料。所述熒光粉完全可以與現(xiàn)有的紫光芯片進(jìn)行很好地匹配，滿足商業(yè)化市場需求，適應(yīng)于白光led、類太陽光led、全光譜led等的應(yīng)用。

13、本發(fā)明還進(jìn)一步提供所述紫光激發(fā)類太陽光led用青光熒光材料的制備方法，包括以下步驟：

14、(1)按照化學(xué)表達(dá)式發(fā)計量比，稱取鈣源化合物、镥源化合物、鋯源化合物、鋁源化合物、鎵源化合物、鈰源化合物原料粉體，均勻后，得到混合料；

15、(2)將步驟(1)中得到的混合料進(jìn)行研磨混合均勻，得到研磨后的原料粉末；

16、(3)將步驟(2)中得到的研磨后的原料粉末進(jìn)行燒結(jié)，隨后冷卻至室溫，最終得到所述紫光激發(fā)類太陽光led用青光熒光材料。

17、在本發(fā)明的一個實施方式中，步驟(1)中，按照熒光材料的化學(xué)表達(dá)式ca2luzr2al1.5ga1.5o12:xce3+，其中，0.02≤x≤0.07。

18、在本發(fā)明的一個實施方式中，步驟(1)中，所述鈣源化合物為caco3，所述镥源化合物為lu2o3，所述鋯源化合物為zro2，所述鋁源化合物為al2o3，所述鎵源化合物為ga2o3，所述鈰源化合物為ceo2。

19、在本發(fā)明的一個實施方式中，步驟(2)中，混合料的研磨時間為5～120min。

20、在本發(fā)明的一個實施方式中，步驟(3)中，所述燒結(jié)為高溫?zé)Y(jié)，高溫?zé)Y(jié)的條件為：還原氣氛中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1000～1600℃，燒結(jié)時間為2～12h。

21、在本發(fā)明的一個實施方式中，步驟(3)中，高溫?zé)Y(jié)時，所述還原氣氛選自h2與n2的混合氣體。

22、在本發(fā)明的一個實施方式中，步驟(3)中，高溫?zé)Y(jié)時，所述還原氣氛選自體積分?jǐn)?shù)5％的h2與體積分?jǐn)?shù)95％的n2的混合氣體。

23、在本發(fā)明的一個實施方式中，步驟(3)中，高溫?zé)Y(jié)時，燒結(jié)溫度進(jìn)一步優(yōu)選為1400～1500℃。

24、在本發(fā)明的一個實施方式中，步驟(3)中，高溫?zé)Y(jié)時，燒結(jié)時間進(jìn)一步優(yōu)選為4小時。

25、在本發(fā)明的一個實施方式中，步驟(3)中，高溫?zé)Y(jié)時，系統(tǒng)壓力保持0mpa(壓力表在沒有任何外部壓力作用時顯示的讀數(shù)，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，實際上相當(dāng)于一個大氣壓的壓力)。

26、在本發(fā)明的一個實施方式中，步驟(3)中，高溫?zé)Y(jié)的方法為：將步驟(2)得到的研磨后的原料粉末裝入氧化鋁坩堝中，之后將裝有原料的氧化鋁坩堝置于還原氣氛中進(jìn)行燒結(jié)。

27、在本發(fā)明的一個實施方式中，步驟(3)中，冷卻指的是冷卻至室溫。

28、本發(fā)明制備方法所得到的所述紫光激發(fā)類太陽光led用青光熒光材料為粉狀材料。

29、本發(fā)明還進(jìn)一步提供所述紫光激發(fā)類太陽光led用青光熒光材料的應(yīng)用，所述紫光激發(fā)類太陽光led用青光熒光材料用于制備全光譜wled。

30、在熒光粉體系中，石榴石結(jié)構(gòu)化合物是一種重要的led熒光粉氧化物基質(zhì)材料，其通式為a3b2c3o12，其中a、b和c可被多種陽離子取代。由于其良好的穩(wěn)定性和優(yōu)異的物理化學(xué)性質(zhì)，通過化學(xué)離子取代和主體陽離子調(diào)控可實現(xiàn)優(yōu)異的發(fā)光性質(zhì)，因此石榴石結(jié)構(gòu)體系是一種非常有潛力的熒光粉材料。

31、眾所周知，稀土ce3+離子由于其典型的自旋允許和宇稱允許的躍遷，是led熒光粉的優(yōu)良激活劑。通過在合適的基質(zhì)材料中摻雜ce3+離子，ce3+離子的宇稱允許躍遷使熒光粉在近紫外區(qū)有較強(qiáng)的吸收，而ce3+離子的宇稱允許躍遷使熒光粉在近紫外區(qū)有較寬的發(fā)射帶。另外由于ce3+離子的躍遷易受晶場環(huán)境的影響，不同基質(zhì)材料中ce3+摻雜熒光粉在發(fā)光性能上表現(xiàn)出明顯的差異。因此，為了實現(xiàn)所需的ce3+離子發(fā)射，選擇合適的主體材料是非常重要的。石榴石型化合物是led熒光粉的重要氧化物基質(zhì)材料，基于上述理論，本發(fā)明將選用ce3+作為熒光粉的發(fā)光中心，合成出一種可被紫光激發(fā)具有較強(qiáng)的青光發(fā)射熒光粉ca2luzr2al1.5ga1.5o12:xce3+。本發(fā)明提供的所述紫光激發(fā)類太陽光led用青光熒光材料是一種全新的，未被報道過的紫光激發(fā)ce3+摻雜的氧化物青光發(fā)射熒光材料，其創(chuàng)新之處在于：

32、(1)本發(fā)明所述熒光粉具有寬激發(fā)帶，有效吸收范圍覆蓋300～450nm，可被紫光激發(fā)，所得熒光粉可以在410nm紫光激發(fā)下，發(fā)射出中心波長位于485nm的青光。

33、(2)本發(fā)明熒光粉為ce3+摻雜的石榴石結(jié)構(gòu)青光發(fā)射熒光粉，通過將ce3+離子摻雜在石榴石結(jié)構(gòu)中得到青光發(fā)射。

34、(3)本發(fā)明所述熒光粉采用常規(guī)固相反應(yīng)法制得，具有制備工藝簡單、利于工業(yè)化生產(chǎn)的特點，可作為白光全光譜led廣泛應(yīng)用的良好候選材料，應(yīng)用前景廣泛。