一种拓扑化学还原Eu3+/Eu2+共掺UV-LED白光微晶玻璃及其制备方法

摘要

本发明公开了一种拓扑化学还原Eu3+/Eu2+共掺UV‑LED白光微晶玻璃及其制备方法，由如下摩尔百分比计的组份制得：40‑60％的SiO2、10‑25％的Al2O3、10‑20％的Na2CO3、8‑15％的YF3、6‑15％的NaF、0.1‑0.5％的Eu2O3和0.02‑0.1％的还原剂，所述还原剂为氮化物或碳化物，按设定配比，将各原料组份混合研磨，经熔融、退火制得所述的白光微晶玻璃。本发明直接在空气中高温固相熔融反应，利用氮化物或碳化物还原剂部分原位还原Eu3+从而实现Eu3+与Eu2+的共掺杂，在395nm紫外激发下产生白光，得到白光微晶玻璃。

说明书

技术领域

本发明属于无机非金属发光材料技术领域，特别涉及一种可以在空气条件下合成的拓扑化学还原Eu

背景技术

白光LED作为一种新型节能光源，已经逐渐取代了白炽灯和钨丝灯等传统光源，其在可靠性、环保性、节能性和安全性方面具有优势而被广泛关注。

在诸多已经发表的研究中，通常是在还原气氛下利用高温固相法将Eu

目前主要有三种产生白光的措施，第一种是用蓝色芯片激发红色和绿色荧光材料，显色性高但其色稳定性差。第二种是紫外芯片激发三基色(红、绿、蓝)荧光材料，显色性和色稳定性都较好但是其封装工艺复杂。第三种是单基质直接白光荧光材料其主要原理还是光的三原色混合产生白光。单基质直接白光材料，封装工艺简单，显色性和色稳定性佳。研究发现，单基质直接白光材料具有显色性好、色彩还原性强、成本低、工艺简单、寿命长等优点，是十分有开发潜力的材料，备受关注。目前使用最多、工艺最成熟的是InGaN蓝光芯片激发YAG:Ce

Eu

发明内容

针对现有Eu

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种拓扑化学还原Eu

所述还原剂为氮化物或碳化物。

优选的，所述还原剂为BN、AlN、Si

本发明还提供了上述拓扑化学还原Eu

其中，熔融过程在空气中进行，熔融过程的温度为1300-1450℃。

优选的，所述熔融时间为40-50min。

优选的，所述退火过程在空气下进行，退火过程的温度为300-350℃，时间为2-5h。

优选的，退火后进一步进行热处理，热处理过程在空气下进行，热处理过程的温度540-560℃，时间为2-5h。

本发明直接在空气中高温固相熔融反应，利用氮化物或碳化物还原剂(如BN，AlN，Si

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明的高温固相熔融反应全程在空气氛围下进行，工艺简单易行且安全系数高。

2、本发明利用氮化物或碳化物还原剂(如BN，AlN，Si

3、本发明退火后的热处理过程中存在NaYF

附图说明

图1为实施例1-3与对比例1-3制得的样品在365nm激发下的发射光谱图；

图2为实施例1-3与对比例1-3制得的样品在395nm激发下的发射光谱图；

图3为实施例1-2制得的样品的XRD图；

图4为实施例1-3与对比例1-3制得的样品的吸收光谱图；

图5为实施例1-3与对比例1-3制得的样品的CIE色坐标图。

具体实施方案

下面结合实施例，对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

本实施例的白光LED玻璃样品，按照摩尔百分比计，包括以下组分：

40SiO

(1)按摩尔百分比分别称取所需的各组成原料；

(2)将各组成原料分别在玛瑙研钵中研磨并混合均匀后，放入刚玉坩埚内，在1400℃进行煅烧45min，使粉末混合物完全熔融，高温熔融时无需在气氛保护下进行，仅在空气中进行即可；

(3)将熔融状态下的物料倒入在马弗炉内提前预热好的铜板上，并在该350℃下进行3h的去应力退火处理，然后随炉冷却到室温；

(4)从马弗炉中取出样品，然后将样品打磨成半径30mm，厚度3mm的圆片玻璃，再用金刚石微粉溶液抛光至块状玻璃表面呈镜面光滑为止。

经X射线多晶粉末衍射仪测得本实施制得的样品的XRD，结果如图3所示。

经紫外可见分光光度计测量得本实施制得的样品的吸收光谱，结果如图4所示。

经荧光光谱仪测量得本实施例制得的样品的紫外可见光谱，结果如图1、2所示，并绘制出其CIE色坐标(0.437，0.3314)，结果如图5所示。

实施例2

本实施例的白光LED玻璃样品，按照摩尔百分比计，包括以下组分：

40SiO

(1)按摩尔百分比分别称取所需的各组成原料；

(2)将各组成原料分别在玛瑙研钵中研磨并混合均匀后，放入刚玉坩埚内，在1400℃进行煅烧45min，使粉末混合物完全熔融，高温熔融时无需在气氛保护下进行，仅在空气中进行即可；

(3)将熔融状态下的物料倒入在马弗炉内提前预热好的铜板上，并在该350℃下进行3h的去应力退火处理，然后随炉冷却到室温；

(4)将冷却的玻璃样品放入560℃的马弗炉中热处理4h；

(5)从马弗炉中取出样品，然后将样品打磨成半径30mm，厚度3mm的圆片玻璃，再用金刚石微粉溶液抛光至块状玻璃表面呈镜面光滑为止。

经X射线多晶粉末衍射仪测得本实施制得的样品的XRD，结果如图3所示。

经紫外可见分光光度计测量得本对实施制得的样品的吸收光谱，结果如图4所示。

经荧光光谱仪测量得本实施例制得的样品的紫外可见光谱，结果如图1、2所示，并绘制出其CIE色坐标(0.3165，0.3203)，结果如图5所示。

实施例3

本实施例的白光LED玻璃样品，按照摩尔百分比计，包括一下组分：

40SiO

(1)按摩尔百分比分别称取所需的各组成原料；

(2)将各组成原料分别在玛瑙研钵中研磨并混合均匀后，放入刚玉坩埚内，在1400℃进行煅烧45min，使粉末混合物完全熔融，高温熔融时无需在气氛保护下进行，仅在空气中进行即可；

(3)将熔融状态下的物料倒入在马弗炉内提前预热好的铜板上，并在该350℃下进行3h的去应力退火处理，然后随炉冷却到室温；

(4)从马弗炉中取出样品，然后将样品打磨成半径30mm，厚度3mm的圆片玻璃，再用金刚石微粉溶液抛光至块状玻璃表面呈镜面光滑为止。

经紫外可见分光光度计测量得本对实施制得的样品的吸收光谱，结果如图4所示。

经荧光光谱仪测量得本实施例制得的样品的紫外可见光谱，结果如图1、2所示，并绘制出其CIE色坐标(0.2708，0.3232)，结果如图5所示。

对比例1

本对比例的白光LED玻璃样品，按照摩尔百分比计，包括以下组分：

40SiO

(1)按摩尔百分比分别称取所需的各组成原料；

(2)将各组成原料分别在玛瑙研钵中研磨并混合均匀后，放入刚玉坩埚内，在1400℃进行煅烧45min，使粉末混合物完全熔融，高温熔融时无需在气氛保护下进行，仅在空气中进行即可；

(3)将熔融状态下的物料倒入在马弗炉内提前预热好的铜板上，并在该350℃下进行3h的去应力退火处理，然后随炉冷却到室温；

(4)从马弗炉中取出样品，然后将样品打磨成半径30mm，厚度3mm的圆片玻璃，再用金刚石微粉溶液抛光至块状玻璃表面呈镜面光滑为止。

经紫外可见分光光度计测量得本对实施制得的样品的吸收光谱，结果如图4所示。

经荧光光谱仪测量得本对比例制得的样品的紫外可见光谱，结果如图1、2所示，并绘制出其CIE色坐标(0.5872，0.3605)，结果如图5所示。

对比例2

本对比例的白光LED玻璃样品，按照摩尔百分比计，包括以下组分：

40SiO

(1)按摩尔百分比分别称取所需的各组成原料；

(2)将各组成原料分别在玛瑙研钵中研磨并混合均匀后，放入刚玉坩埚内，在1400℃进行煅烧45min，使粉末混合物完全熔融，高温熔融时无需在气氛保护下进行，仅在空气中进行即可；

(3)将熔融状态下的物料倒入在马弗炉内提前预热好的铜板上，并在该350℃下进行3h的去应力退火处理，然后随炉冷却到室温；

(4)从马弗炉中取出样品，然后将样品打磨成半径30mm，厚度3mm的圆片玻璃，再用金刚石微粉溶液抛光至块状玻璃表面呈镜面光滑为止。

经紫外可见分光光度计测量得本对实施制得的样品的吸收光谱，结果如图4所示。

经荧光光谱仪测量得本对比例制得的样品的紫外可见光谱，结果如图1、2所示，并绘制出其CIE色坐标(0.2852，0.3715)，结果如图5所示。

对比例3

本对比例的白光LED玻璃样品，按照摩尔百分比计，包括以下组分：

40SiO

(1)按摩尔百分比分别称取所需的各组成原料；

(2)将各组成原料分别在玛瑙研钵中研磨并混合均匀后，放入刚玉坩埚内，在1400℃进行煅烧45min，使粉末混合物完全熔融，高温熔融时无需在气氛保护下进行，仅在空气中进行即可；

(3)将熔融状态下的物料倒入在马弗炉内提前预热好的铜板上，并在该350℃下进行3h的去应力退火处理，然后随炉冷却到室温；

(4)从马弗炉中取出样品，然后将样品打磨成半径30mm，厚度3mm的圆片玻璃，再用金刚石微粉溶液抛光至块状玻璃表面呈镜面光滑为止。

经紫外可见分光光度计测量得本对实施制得的样品的吸收光谱，结果如图4所示。

经荧光光谱仪测量得本对比例制得的样品的紫外可见光谱，结果如图1、2所示，并绘制出其CIE色坐标(0.278，0.3417)，结果如图5所示。

如图1所示，在365nm的激发光源下，实施例1、2、3及对比例2、3的蓝光发射更强，显示出Eu

如图2所示，在395nm的激发光源下，实施例1、2、3与对比例2、3都显示出蓝光发射，显示出Eu

如图3所示，未热处理的样品(实施例1)出现一个明显的非晶衍射峰，热处理后的样品(实施例2)析出NaYF4晶体，促进实施例2的蓝光发射即有利于Eu

如图4所示，实施例1、2、3与对比例2、3的吸收截止边出现明显的红移，且在395nm以前的吸收峰消失。实施例1、2、3中395nm、460nm的吸收是来自Eu

如图5所示，实施例1、2、3与对比例1、2、3的CIE色坐标，实施例2最接近白光，其CIE色坐标为(0.3165，0.3203)。