一种四方体形高亮度钨酸盐绿色荧光粉及其制备方法

摘要

本发明提供了一种四方体形高亮度钨酸盐绿色荧光粉及其制备方法，所述荧光粉的化学式为：NaGd1‑x(WO4)2:xTb3+，其中，x=0.02~0.8。本发明通过改变工艺参数以及添加结构导向剂，无需热处理、一步合成钨酸盐荧光粉，与传统高温固相法相比，该方法具有工艺简单、操作简便、反应条件温和、能耗低、环境污染少、反应和晶体生长可控、产物相纯度高、粒度均匀、分散性好、形貌规整、表面光滑等优点。本发明制备的四方体形钨酸盐绿色荧光粉能够被近紫外光（~379nm）有效激发，主发射峰位于545nm处，远大于其他发射峰的强度，具有较高的色纯度，而且，钨酸根能够有效地把吸收的能量传递给发光中心，通过优化发光中心Tb3+浓度，可有效地提高荧光粉的发光强度。

说明书

技术领域

本发明涉及一种荧光粉及其制备方法，具体涉及一种四方体形高亮度钨酸盐绿色荧光粉及其制备方法。

背景技术

近年来，白光LED因其寿命长、高能效、环保、反应速度快等优点，成为继白炽灯、荧光灯和HID灯后的第四代照明光源。目前，实现白光LED 有三种方案: 一是分别将红、绿、蓝三种颜色的LED 芯片组合起来实现白光，但这种方法由于各个LED芯片的色调、发光亮度和其他因素的变化很难得到理想的白光，因此应用受到限制；二是将蓝光LED 芯片和可被蓝光有效激发的黄光荧光粉结合组成白光LED，但产生的白光中缺少红光成分，因此存在器件色彩还原性较差和色温高的缺点；三是将近紫外LED 芯片与可被这种紫外光有效激发的红、绿、蓝三基色的荧光粉组合来实现白光，从而获得优异的色彩饱和度和显色指数。在这种方法中，绿色荧光粉的发光效率对总的光通量影响很大，因此绿色荧光粉作为白光LED的一个重要组成部分已经引起了广泛关注。

Tb

目前，钨酸盐荧光粉的制备方法主要包括高温固相法、液相沉淀法、凝胶-溶胶法、燃烧法等。高温固相法是一种传统的制备发光粉的工艺，一般是按照化学计量比称取反应物，通过研磨使反应物充分混合均匀，在高温下煅烧而形成发光粉。由于固体质点间键合力大，离子迁移困难，离子重排所需能量高，导致固相反应反应速率较低，同时，高温固相法还具有能耗大、产物粒度大、易混入杂质、易团聚等缺点。液相沉淀法后期需要经过高温煅烧，煅烧后粒度明显长大，且有团聚产生，难以控制粒子的形貌和尺度。溶胶-凝胶法所用原料价格较高，整个溶胶-凝胶过程所需时间较长，干胶在高温热处理时会使颗粒快速团聚等，不易于实现工业化生产。燃烧法所得产物结晶度低，形貌粒度难以控制，影响荧光粉的发光强度。

因此，亟需开发制备钨酸盐绿色荧光粉的新方法。

发明内容

本发明的目的就是提供一种四方体形高亮度钨酸盐绿色荧光粉及其制备方法，以解决现有钨酸盐绿色荧光粉的激发波长小、形貌不规整、发光强度低等问题。

本发明的目的是这样实现的：

一种四方体形高亮度钨酸盐绿色荧光粉，其化学式为：NaGd

一种四方体形高亮度钨酸盐绿色荧光粉的制备方法，包括如下步骤：

（1）将Gd

（2）将Tb

（3）将Na

（4）将步骤（1）中得到的Gd(NO

（5）将步骤（3）中得到的Na

（6）将步骤（5）所得悬浊液转移至高压釜中，进行水热反应；

（7）反应结束，冷却至室温，分离得产物，再经洗涤、干燥，即得到四方体形高亮度钨酸盐绿色荧光粉。

所述步骤（2）中，还原剂为H

所述步骤（4）中，Gd(NO

所述步骤（5）中，Na

所述步骤（6）中，水热反应的温度为160~200℃，反应时间为18~24h，反应压力为1.5~3MPa。

所述步骤（7）中，洗涤是采用去离子水和乙醇各洗涤三次，干燥是在60~100 ℃空气中干燥5~24 h。

本发明通过改变工艺参数(如：反应体系pH、水热反应温度、时间等)以及添加结构导向剂，无需热处理、一步合成钨酸盐荧光粉，与传统高温固相法相比，该方法具有工艺简单、操作简便、反应条件温和、能耗低、环境污染少、反应和晶体生长可控、产物相纯度高、粒度均匀、分散性好、形貌规整、表面光滑等优点。本发明制备的四方体形钨酸盐绿色荧光粉能够被近紫外光（~379nm）有效激发，主发射峰位于545nm处，远大于其他发射峰的强度，具有较高的色纯度，而且，钨酸根能够有效地把吸收的能量传递给发光中心，通过优化发光中心Tb

附图说明

图1 本发明实施例1制备的四方体形钨酸盐绿色荧光粉NaGd

图2 本发明实施例1制备的四方体形钨酸盐绿色荧光粉NaGd

图3 本发明实施例1制备的四方体形钨酸盐绿色荧光粉NaGd

图4 本发明实施例1制备的四方体形钨酸盐绿色荧光粉NaGd

图5 本发明实施例1制备的四方体形钨酸盐绿色荧光粉NaGd

图6 本发明实施例1制备的四方体形钨酸盐绿色荧光粉NaGd

图7 本发明实施例2制备的四方体形钨酸盐绿色荧光粉NaGd

图8 本发明实施例2制备的四方体形钨酸盐绿色荧光粉NaGd

图9 本发明实施例2制备的四方体形钨酸盐绿色荧光粉NaGd

图10 本发明实施例2制备的四方体形钨酸盐绿色荧光粉NaGd

图11 本发明实施例4制备的四方体形钨酸盐绿色荧光粉NaGd

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步的阐述，在下述实施例中未详细描述的过程和方法是本领域公知的常规方法，实施例中所用原料或试剂除另有说明外均为市售品，可通过商业渠道购得。

实施例1：

Step1：准确称取一定量的Gd

Step2：准确称取一定量的Tb

Step3：将2.9688 g Na

Step4：准确移取7.37 mL Gd(NO

Step5：将Na

Step6：将上述白色悬浊液转移到100 mL聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，并在180 ℃下水热反应20 h。

Step7：冷却至室温，通过离心分离产物并用去离子水和乙醇各洗涤三次，60 ℃空气中干燥12 h，即得样品NaGd

图1为所得荧光粉的XRD图谱，从图中可以看出，所得荧光粉的X射线衍射峰和NaGd(WO

图2为所得荧光粉的SEM图像，从图中可以看出，所得荧光粉粒度均匀，分散性良好，呈现出规整的四方体形，边长约为4 μm，厚度约2.5μm。

图3为所得荧光粉的激发光谱图，从图中可以看出，在545 nm监测下，样品的激发光谱由一个电荷转移带( CTB, 200-300 nm)和一组尖锐的激发峰(300-500 nm)组成，前者来自于WO

图4为所得荧光粉的发射光谱图，从图中可以看出，在379 nm激发下，NaGd(WO

图5为所得荧光粉的CIE色度图，从图中可以看出，所得荧光粉的色度坐标(0.2676, 0.6659)位于绿色区域，表明该荧光粉在近紫外光激发下可以发出明亮的绿光，具有较高的色纯度。

图6为所得荧光粉在545 nm监测下，用379 nm的近紫外光激发测得的发光衰减曲线。从图中可以看出，所得荧光粉的发光寿命为0.65 ms，发光持续时间短，不会造成发光器件的余辉存在。

实施例2：

Step1：准确称取一定量的Gd

Step2：准确称取一定量的Tb

Step3：将2.9688 g Na

Step4：准确移取7.37 mL Gd(NO

Step5：将Na

Step6：将上述白色悬浊液转移到100 mL聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，并在180 ℃下水热反应20 h。

Step7：冷却至室温，通过离心分离产物并用去离子水和乙醇各洗涤三次，80 ℃空气中干燥15 h，即得样品NaGd

图7为所得荧光粉的XRD图谱，从图中可以看出，样品为NaGd(WO

实施例3：

Step1：准确称取一定量的Gd

Step2：准确称取一定量的Tb

Step3：将2.9688 g Na

Step4：准确移取8.64 mL Gd(NO

Step5：将Na

Step6：将上述白色悬浊液转移到100 mL聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，并在200 ℃下水热反应18 h。

Step7：冷却至室温，通过离心分离产物并用去离子水和乙醇各洗涤三次，70 ℃空气中干燥16 h，即得样品NaGd

实施例4：

Step1：准确称取一定量的Gd

Step2：准确称取一定量的Tb

Step3：将2.9688 g Na

Step4：准确移取5.75 mL Gd(NO

Step5：将Na

Step6：将上述白色悬浊液转移到100 mL聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压釜中，并在180 ℃下水热反应22 h。

Step7：冷却至室温，通过离心分离产物并用去离子水和乙醇各洗涤三次，70 ℃空气中干燥20 h，即得样品NaGd