一种蓝光激发Pr

一种蓝光激发pr
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掺杂可调色纳米荧光粉及其制备方法
技术领域
1.本发明涉及一种蓝光激发pr
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掺杂可调色纳米荧光粉及其制备方法，属于发光材料技术领域。


背景技术：

2.近年来，白光发光二极管wled因具有高效、环保、明亮等优点被称为第四代照明光源。商用白光led的实现方式主要是采用蓝光led芯片 黄色荧光粉组合的方式，芯片发出的蓝光与荧光粉发出的黄光互补形成白光。由于此方法合成的白光中缺少红光成分，存在色温偏高(6000k)、显色指数低(小于80)的缺陷，这些缺陷限制了进一步的应用。
3.蓝光led芯片实现白光的改进方法主要有两种：第一种，在蓝光led芯片 黄色荧光粉的基础上加入被蓝光芯片激发的红色荧光粉，从而补充红色成分；第二种，在蓝色led芯片上涂绿色荧光粉和红色荧光粉，运用红、绿、蓝三基色混合产生白光的原理，通过芯片发出的蓝光与荧光粉发出的绿色和红色复合得到白光，从而获得色温低、高显色指数的白光led。本发明制备的一种蓝光激发的单相发光颜色可调的荧光粉应用于wled中，不仅能降低制造成本，改善发光的稳定性，既经济又高效。
4.中国专利cn102911667b公开了一种硝酸锶、硝酸铈为原料，硼酸做助溶剂，尿素作还原剂，通过燃烧反应制备得到稀土eu
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和pr
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掺杂的sr2ceo4发光材料。它的缺点在于，该种荧光粉中出稀土铕和稀土镨以外，还采用稀土锶和稀土铈作为基质，大大提高了其生产的成本，降低了应用价值。除此之外，该文献中硼酸和尿素的加入说明荧光粉结构复杂导致合成较困难，在产物中有sro杂相，相纯度较差，且未见发光颜色调控的描述。与该文献相比，本发明利用柠檬酸作络合剂，同时担当助燃剂的作用，在燃烧时放出大量的热，可推进化学反应自发进行，从而获得纳米级别的颗粒，粒径20～100nm，产物中无杂相。
5.锆酸钙是一种具有高熔点、高热膨胀系数、高化学稳定性、高辐射稳定性度的钙钛矿型无机材料，结构较简单且结晶性较强，对其进行稀土掺杂制备荧光粉，不仅能显著降低合成难度，大大减少了稀土离子的用量，而且有利于提高荧光粉的化学稳定性，反应时间仅60min即可合成纳米级的发光性及稳定性良好的荧光粉。目前，暂无搭配稀土pr
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调节发光颜色的相关报道，pr
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离子的发光主要是1d2→3h4的红色发光和3p0→3f2的深红色发光，而3p0→3h5的绿色发光相关报道较少。在本发明中，pr
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离子发出绿光，这是独特的基质锆酸钙与pr
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离子相互协调性。
6.综上所述，在前期大量预实验的基础上，得到最佳的稀土掺杂浓度，在460nm蓝光激发pr
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与eu
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掺杂可调色纳米荧光粉及其制备方法，具有合成产物相纯度高、发光性稳定、发光颜色可调范围广、制备工艺简单、反应时间快、成本低、使用寿命长等优势，在wled领域具有广阔的应用前景。


技术实现要素：

7.本发明所要解决的技术问题是提供一种蓝光激发pr
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掺杂可调色纳米荧光
粉及其制备方法，化学式为ca
1-x-y
zro3:xpr
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,yeu
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，0.0080≤x≤0.0150,0≤y≤0.0600。该荧光粉，基质为锆酸钙。该荧光粉达到纳米级别，粒径为20～100nm。该荧光粉在460nm的蓝光激发下，调节pr
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与eu
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掺杂浓度，实现发光颜色从绿光区经黄光区到红区的转变。
8.进一步，本发明还提供了上述蓝光激发pr
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掺杂可调色纳米荧光粉的制备方法，包括如下步骤：
9.(1)锆酸钙溶液的配制：按元素摩尔分数称取硝酸钙和硝酸锆固体颗粒置于烧杯中，加入10ml去离子水，在70～80℃加热1000r/min磁力搅拌使溶解，得到摩尔浓度为0.5000mol/l锆酸钙溶液；
10.(2)稀土硝酸盐溶液的配制：按元素摩尔分数称取氧化镨和氧化铕固体颗粒置于烧杯，滴加2ml浓硝酸，加入10ml去离子水，在70～80℃加热1000r/min磁力搅拌使溶解，得到摩尔浓度为0.0040～0.0375mol/l稀土硝酸盐溶液；
11.(3)稀土pr
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，eu
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掺杂的锆酸钙荧光粉的制备：锆酸钙溶液与稀土硝酸盐溶液混合，加入摩尔总量6倍的柠檬酸，在70～80℃加热1000r/min磁力搅拌反应25～30min，得到溶胶状前驱体，转移到刚玉坩埚中放入预热到700～1100℃马弗炉燃烧反应，保温20～100min，得到稀土共掺杂的锆酸钙荧光粉。
12.本发明有益效果是：
13.基于pr
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在cazro3基质中有效激发，发出绿光。本发明所制得一种新型稀土pr
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掺杂锆酸钙的可调色荧光粉，能满足460nm的蓝光有效激发，通过调节掺杂的稀土离子浓度，能有效调控荧光粉的发光颜色从绿光区经过黄光区到红光区的发光，满足国内发光领域对可调色荧光粉的需求。其中，所制得的黄色荧光粉达到纳米级别，其制备工艺简单、生产成本低，在蓝光led芯片产生白光领域有巨大应用前景。
附图说明：
14.图1是实施例3样品的发光颜色可调的荧光粉材料的x射线粉末衍射谱图(pxrd)；
15.图2是实施例3样品的发光颜色可调的荧光粉材料的扫描电镜图谱(sem)；
16.图3是实施例3样品的发光颜色可调的荧光粉材料的发射光谱图；
17.图4是实施例1-5样品的发光颜色可调的荧光粉材料的色坐标图。
具体实施方式：
18.下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
19.实施例1
20.先按照硝酸钙、硝酸锆摩尔比0.9850:1，称取1.1630g四水合硝酸钙，2.1467g五水合硝酸锆，溶于10ml去离子水，70℃加热条件下在1000r/min磁力搅拌下，得到摩尔浓度为0.0005mol/ml锆酸钙溶液；再按照元素摩尔量x＝0.0150，y＝0称取0.0128g氧化镨，溶于10ml去离子水加热搅拌，得到摩尔浓度为0.0005mol/ml稀土硝酸盐溶液；在加热搅拌下，将锆酸钙溶液与稀土硝酸盐溶液混合，加入6.3042g一水合柠檬酸制得溶胶，转移到刚玉坩埚中，放入预热到700℃的马弗炉中燃烧反应，且保温20min后得到白色蓬松的产物，出炉空冷，倒入玛瑙研钵中研磨得到荧光粉。
21.实施例2
22.先按照硝酸钙、硝酸锆摩尔比0.9300:1，称取1.0981g四水合硝酸钙，2.1467g五水合硝酸锆，溶于10ml去离子水，70℃加热条件下在1000r/min磁力搅拌下，得到摩尔浓度为0.0005mol/ml锆酸钙溶液；再按照元素摩尔量x＝0.0100，y＝0.0600称取0.0085g氧化镨和0.0528g氧化铕，溶于10ml去离子水加热搅，得到摩尔浓度为0.0005mol/ml稀土硝酸盐溶液；在加热搅拌下，将锆酸钙溶液与稀土硝酸盐溶液混合，加入6.3042g一水合柠檬酸制得溶胶，转移到刚玉坩埚中，放入预热到800℃的马弗炉中燃烧反应，且保温40min后得到白色蓬松的产物，出炉空冷，倒入玛瑙研钵中研磨得到荧光粉。
23.实施例3
24.先按照硝酸钙、硝酸锆摩尔比0.9425:1，称取1.1129g四水合硝酸钙，2.1467g五水合硝酸锆，溶于10ml去离子水，75℃加热条件下在1000r/min磁力搅拌下，得到摩尔浓度为0.0005mol/ml锆酸钙溶液；再按照元素摩尔量x＝0.0125，y＝0.0450称取0.0106g氧化镨和0.0396g氧化铕，溶于10ml去离子水加热搅拌，得到摩尔浓度为0.0005mol/ml稀土硝酸盐溶液；在加热搅拌下，将锆酸钙溶液与稀土硝酸盐溶液混合，加入6.3042g一水合柠檬酸制得溶胶，转移到刚玉坩埚中，放入预热到900℃的马弗炉中燃烧反应，且保温60min后得到白色蓬松的产物，出炉空冷，倒入玛瑙研钵中研磨得到荧光粉。
25.实施例4
26.先按照硝酸钙、硝酸锆摩尔比0.9375:1，称取1.1070g四水合硝酸钙，2.1467g五水合硝酸锆，溶于10ml去离子水，75℃加热条件下在1000r/min磁力搅拌下，得到摩尔浓度为0.0005mol/ml锆酸钙溶液；再按照元素摩尔量x＝0.0125，y＝0.0500称取0.0106g氧化镨和0.0440g氧化铕，溶于10ml去离子水加热搅拌，得到摩尔浓度为0.0005mol/ml稀土硝酸盐溶液；在加热搅拌下，将锆酸钙溶液与稀土硝酸盐溶液混合，加入6.3042g一水合柠檬酸制得溶胶，转移到刚玉坩埚中，放入预热到1000℃的马弗炉中燃烧反应，且保温80min后得到白色蓬松的产物，出炉空冷，倒入玛瑙研钵中研磨得到荧光粉。
27.实施例5
28.先按照硝酸钙、硝酸锆摩尔比0.9325:1，称取1.1010g四水合硝酸钙，2.1467g五水合硝酸锆，溶于10ml去离子水，80℃加热条件下在1000r/min磁力搅拌下，得到摩尔浓度为0.0005mol/ml锆酸钙溶液；再按照元素摩尔量x＝0.0125，y＝0.0550称取0.0106g氧化镨和0.0484g氧化铕，溶于10ml去离子水加热搅拌，得到摩尔浓度为0.0005mol/ml稀土硝酸盐溶液；在加热搅拌下，将锆酸钙溶液与稀土硝酸盐溶液混合，加入6.3042g一水合柠檬酸制得溶胶，转移到刚玉坩埚中，放入预热到1100℃的马弗炉中燃烧反应，且保温100min后得到白色蓬松的产物，出炉空冷，倒入玛瑙研钵中研磨得到荧光粉。