CN108865138A - 一种硼酸盐荧光粉及其制备方法 - Google Patents
一种硼酸盐荧光粉及其制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种硼酸盐荧光粉及其制备方法，该荧光粉的化学通式为Ba2‑nSrnLu5‑x‑y‑m‑ zLmCexTbyEuzB5O17，其中，L为元素Gd、La、Sc中的一种或任意组合，x、y、z、m、n均为摩尔分数，x、y、z、m、n的取值范围分别为：0<x≤0.6，0<y≤3，0<z≤0.4，0≤m≤1，0≤n≤0.5。有益效果：本发明提供的硼酸盐荧光粉晶相稳定，发光效率高，热稳定性佳，能够用于紫外LED或近紫外LED合成白光LED；另外，本发明提供的制备方法，工艺简单，易操作，无污染。
Description
技术领域
本发明涉及荧光粉制作领域，尤其涉及一种硼酸盐荧光粉及其制备方法。
背景技术
在当今追求低碳经济的主流趋势中，具有高效、节能、环保、经久耐用等特点的白光LED(Light Emitting Diode，发光二极管)成为新一代照明光源。
目前，实现白光LED的技术中主要是荧光粉转换技术。荧光粉转换技术主要有两种途径，一种途径是利用蓝光LED激发黄色荧光粉，虽然光转换效率高，但是其发光光谱主要为绿色和黄色成分，红色成分过少，导致合成的白光LED的显色指数较低，另外，由于蓝光直接参与构成白光，而蓝光对人眼有害；另一种途径是利用紫外或近紫外激发的红、绿、蓝三基色荧光粉合成白光LED，该方法合成的白光LED的色彩稳定，其中，红色荧光粉对合成白光LED至关重要，但是现有的红色荧光粉中的Eu3+(正三价铕离子)在发生4f-4f跃迁时在近紫外光的吸收很弱，发光效率很低。
综上所述，现有的红色荧光粉中的Eu3+发生4f-4f跃迁时在近紫外LED的吸收很弱，发光效率很低，而导致红色荧光粉在与绿、蓝两基色荧光粉合成白光LED时，出现色彩不稳定，发光效率低的问题。
发明内容
本发明提供一种硼酸盐荧光粉，能够解决现有的红色荧光粉发光效率低的问题。
为解决上述问题，本发明提供的技术方案如下：
本发明提供一种硼酸盐荧光粉，所述荧光粉的化学通式为：Ba2-nSrnLu5-x-y-m- zLmCexTbyEuzB5O17，其中，所述L为元素Gd、La、Sc中的一种或任意组合，所述x、所述y、所述z、所述m、所述n均为摩尔分数，所述x、所述y、所述z、所述m、所述n的取值范围分别为：0<x≤0.6，0<y≤3，0<z≤0.4，0≤m≤1，0≤n≤0.5。
根据本发明一优选实施例，所述x、所述y以及所述z的取值范围分别为：0.001<x≤0.3，0.001<y≤2，0.01<z≤0.3。
本发明还提供一种硼酸盐荧光粉的制备方法，所述荧光粉的化学通式为Ba2- nSrnLu5-x-y-m-zLmCexTbyEuzB5O17，所述L为元素Gd、La、Sc中的一种或任意组合，所述x、所述y、所述z、所述m以及所述n均为摩尔分数，所述x、所述y、所述z、所述m以及所述n的取值范围分别为：0<x≤0.6，0<y≤3，0<z≤0.4，0≤m≤1，0≤n≤0.5，所述制备方法包括：
步骤S10，分别称取A、B、C、D、E、F、G、H、I、J十种原料，并对所述十种原料进行混合、研磨，得到第一混合物，其中，
所述A是含有Ba2+的化合物，所述B是含有Ce3+的化合物，所述C是含有Tb3+的化合物，所述D是含有Eu3+的化合物，所述E是含有B3+的化合物，所述F是含有Sr2+的化合物，所述G是含有La3+的化合物，所述H是含有Gd3+的化合物，所述I是含有Lu3+的化合物，所述J是含有Sc3+的化合物；
步骤S20，在具有还原气体的条件下，将所述第一混合物进行第一次热处理，得到第二混合物；
步骤S30，在具有还原气体的条件下，将所述第二混合物进行第二次热处理，待冷却、研磨后，得到化学通式为Ba2-nSrnLu5-x-y-m-zLmCexTbyEuzB5O17的所述荧光粉。
根据本发明一优选实施例，所述x、所述y以及所述z的取值范围分别为：0.001<x≤0.3，0.001<y≤2，0.01<z≤0.3。
根据本发明一优选实施例，所述G中的La3+、所述H中的Gd3+以及所述J中的Sc3+摩尔数之和为a，所述A中的Ba2+、所述F中的Sr2+、所述I中的Lu3+、所述B中的Ce3+、所述C中的Tb3+、所述D中的Eu3+以及所述E中的B3+的摩尔数与所述a的比值为Ba2+：Sr2+：Lu3+：Ce3+：Tb3+：Eu3+：a＝(2-n)：n：(5-x-y-m-z)：x：y：z：5：m。
根据本发明一优选实施例，所述A、所述B、所述C、所述D、所述F、所述G、所述H、所述I以及所述J中的任意一者至多含有Ba2+、Sr2+、Lu3+、Ce3+、Tb3+、Eu3+、La3+、Gd3+、Sc3+中的一种金属离子。
根据本发明一优选实施例，所述A、所述B、所述C、所述D、所述F、所述G、所述H、所述I以及所述J中的任意一者为氧化物、碳酸盐、硝酸盐、卤化物中的一种或任意组合。
根据本发明一优选实施例，所述还原气体为一氧化碳或者氢气。
根据本发明一优选实施例，所述第一次热处理的温度是350℃～600℃，所述第一次热处理的时间是1～6小时。
根据本发明一优选实施例，所述第二次热处理的温度是1000℃～1300℃，所述第二次热处理的时间是2～24小时。
本发明提供的所述制备方法，采用的是高温固相反应法，但不限于此，还可采用溶胶凝胶法、燃烧法、乳液法等方法来合成该荧光粉。
本发明的有益效果为：本发明提供的铈、铽、铕共掺杂的硼酸盐荧光粉晶相稳定，发光效率高，热稳定性佳，能够用于紫外LED或近紫外LED合成白光LED；另外，本发明提供的铈、铽、铕共掺杂的硼酸盐荧光粉制备方法，工艺简单，易操作，无污染。
附图说明
为了更清楚地说明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明优选实施例一的制备方法的步骤流程图；
图2为本发明优选实施例一的荧光粉的x射线衍射谱图；
图3为本发明优选实施例一的荧光粉的激发光谱图；
图4为本发明优选实施例一的荧光粉的发射光谱图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附加的图示，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如[上]、[下]、[前]、[后]、[左]、[右]、[内]、[外]、[侧面]等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。在图中，结构相似的单元是用以相同标号表示。
本发明针对现有的红色荧光粉，由于现有的红色荧光粉中的Eu3+发生4f-4f跃迁时在近紫外LED的吸收很弱，发光效率很低，而导致红色荧光粉在与绿、蓝两基色荧光粉合成白光LED时，出现色彩不稳定，发光效率低的问题，进而影响显示的技术问题，本实施例能够解决该缺陷。
优选实施例一
如图1所示，图1为本发明优选实施例的硼酸盐荧光粉的制备方法的步骤流程图，本实施例的所述荧光粉的化学式为Ba2Lu2.85Ce0.05Tb2Eu0.1B5O17，所述制备方法包括：
步骤S10，分别称取A、B、C、D、E、F、G、H、I、J十种原料，并对所述十种原料进行混合、研磨，得到第一混合物；
其中，所述A为BaCO3(碳酸钡)，所述B为CeO2(二氧化铈)，所述C为Tb4O7(氧化铽)，所述D为Eu2O3(三氧化二铕)，所述E为H3BO3(硼酸)，所述F为SrCO3(碳酸锶)，所述G为La2O3(三氧化二镧)，所述H为Gd2O3(氧化钆)，所述I为Lu2O3(氧化镥)，所述J为Sc2O3(氧化钪)，所述BaCO3和所述SrCO3的纯度为99.7％以上，所述H3BO3的纯度为99.8％以上，所述CeO2、所述Tb4O7、所述La2O3、所述Lu2O3、所述Sc2O3、所述Gd2O3以及所述Eu2O3的纯度均为99％以上；
按照各个原料在所述化学式中含有的元素的化学计量数比进行配制，本实施例化学式中各个元素的摩尔分数比为Ba：Lu：Ce：Tb：Eu：B＝2：2.85：0.05：2：0.1：5，所述化学式中不含Sr、Gd、La和Sc元素，所述BaCO3、Lu2O3、CeO2、Tb4O7、Eu2O3、H3BO3的摩尔分数比为2：1.425：0.05：0.5：0.05：5，称取H3BO3的质量为0.3092g，其他原料按照摩尔分数比称取，如表1所示。
表1
| 原料 | A | B | C | D | E | F | G | H | I | J |
| 化学式 | BaCO3 | CeO2 | Tb4O7 | Eu2O3 | H3BO3 | SrCO3 | La2O3 | Gd2O3 | Lu2O3 | Sc2O3 |
| 质量/g | 0.3947 | 0.0086 | 0.3738 | 0.0176 | 0.3092 | 0 | 0 | 0 | 0.5671 | 0 |
然后，将所述A、所述B、所述C、所述D、所述E以及所述I置于玛瑙研钵中进行研磨，并将其混合均匀后，得到所述第一混合物，将所述第一混合物置于刚玉坩埚中，加盖；
步骤S20，在具有还原气体的条件下，将所述第一混合物进行第一次热处理，得到第二混合物；
所述步骤S20，包括以下步骤：
步骤S201，对待使用的高温炉进行抽真空，之后充入气体CO，抽真空目的是防止所述高温炉中的空气及水分对反应造成影响，充入CO的目的是为反应提供还原条件，使得反应物与所述CO进行氧化还原反应；
步骤S202，将所述刚玉坩埚置于充有CO气体的所述高温炉中，在450℃下，进行第一次烧结，所述第一次烧结的时间为4小时，得到所述第二混合物；
步骤S30，在具有还原气体的条件下，将所述第二混合物进行第二次热处理，待冷却、研磨后，得到化学式为Ba2Lu2.85Ce0.05Tb2Eu0.1B5O17的所述荧光粉；
具体地，在所述高温炉中，将温度升至1200℃，并保持恒温，继续对所述第二混合物进行第二次烧结，所述第二次烧结的时间为10小时，等其自然冷却后，并进行适当研磨，得到所述荧光粉；
其中，烧结是高温固相反应过程，所述烧结是将粉状物料转变为致密体。
如图2所示，图2为本实施例的所述荧光粉的x射线衍射谱与标准物质的x射线衍射谱的对比图，其中，图中所述荧光粉的x射线衍射谱位于所述标准物质的x射线衍射谱的上方；从图中可以看出，本实施例制备的所述荧光粉的衍射谱(上排)与标准物质的衍射谱(下排)的对照峰位置几乎一致，存在的杂相很少，且峰型尖锐，表明本实施例中用到的高温固相反应法合成的产物纯度较高。
如图3所示，图3为本优选实施例的荧光粉的激发光谱图，从图中可以看出，所述荧光粉在230～380纳米的激发光激发下，发光强度较高。
如图4所示，图4为本优选实施例的荧光粉的发射光谱图，从图中可以看出，在347纳米激发光波长下，所述荧光粉的发射光谱的峰值波长为617纳米。
本优选实施例提供的所述制备方法，在230～380纳米激发下，可以实现主峰位于617纳米的红光发射，色纯度较高。
优选实施例二
本实施例的所述荧光粉的化学式为Ba2Lu4.898Ce0.001Tb0.001Eu0.1B5O17，本实施例的所述荧光粉的制备方法包括：
步骤S10，分别称取A、B、C、D、E、F、G、H、I、J十种原料，并对所述十种原料进行混合、研磨，得到第一混合物；
其中，所述A为BaCO3(碳酸钡)，所述B为CeO2(二氧化铈)，所述C为Tb4O7(氧化铽)，所述D为Eu2O3(三氧化二铕)，所述E为H3BO3(硼酸)，所述F为SrCO3(碳酸锶)，所述G为La2O3(三氧化二镧)，所述H为Gd2O3(氧化钆)，所述I为Lu2O3(氧化镥)，所述J为Sc2O3(氧化钪)，所述BaCO3和所述SrCO3的纯度为99.7％以上，所述H3BO3的纯度为99.8％以上，所述CeO2、所述Tb4O7、所述La2O3、所述Lu2O3、所述Sc2O3、所述Gd2O3以及所述Eu2O3的纯度均为99％以上；
按照各个原料在所述化学式中含有的元素的化学计量数比进行配制，本实施例化学式中各个元素的摩尔分数比为Ba：Lu：Ce：Tb：Eu：B＝2：4.898：0.001：0.001：0.1：5，所述化学式中不含Sr、Gd、La和Sc元素，所述BaCO3、Lu2O3、CeO2、Tb4O7、Eu2O3、H3BO3的摩尔分数比为2：2.449：0.001：0.00025：0.05：5，称取H3BO3的质量为0.3092g，其他原料按照摩尔分数比称取，如表2所示。
表2
| 原料 | A | B | C | D | E | F | G | H | I | J |
| 化学式 | BaCO3 | CeO2 | Tb4O7 | Eu2O3 | H3BO3 | SrCO3 | La2O3 | Gd2O3 | Lu2O3 | Sc2O3 |
| 质量/g | 0.3947 | 0.0002 | 0.0002 | 0.0176 | 0.3092 | 0 | 0 | 0 | 0.9745 | 0 |
然后，将所述A、所述B、所述C、所述D、所述E以及所述I置于玛瑙研钵中进行研磨，并将其混合均匀后，得到所述第一混合物，将所述第一混合物置于刚玉坩埚中，加盖；
步骤S20，在具有还原气体的条件下，将所述第一混合物进行第一次热处理，得到第二混合物；
所述步骤S20，包括以下步骤：
步骤S201，对待使用的高温炉进行抽真空，之后充入气体CO，抽真空目的是防止所述高温炉中的空气及水分对反应造成影响，充入CO的目的是为反应提供还原条件，使得反应物与所述CO进行氧化还原反应；
步骤S202，将所述刚玉坩埚置于充有CO气体的所述高温炉中，在480℃下，进行第一次烧结，所述第一次烧结的时间为4小时，得到所述第二混合物；
步骤S30，在具有还原气体的条件下，将所述第二混合物进行第二次热处理，待冷却、研磨后，得到化学式为Ba2Lu4.898Ce0.001Tb0.001Eu0.1B5O17的所述荧光粉；
具体地，在所述高温炉中，将温度升至1200℃，并保持恒温，继续对所述第二混合物进行第二次烧结，所述第二次烧结的时间为10小时，等其自然冷却后，并进行适当研磨，得到所述荧光粉；
其中，烧结是高温固相反应过程，所述烧结是将粉状物料转变为致密体。
本优选实施例的所述荧光粉的x射线衍射光谱、激发光谱以及发射光谱与实施例一相似，但本实施例的Ce3+与Tb3+在红光区域的发射光强度均弱于所述实施例一。
优选实施例三
本实施例的所述荧光粉的化学式为Ba1.5Sr0.5Lu4.898Ce0.001Tb0.001Eu0.1B5O17，本实施的所述荧光粉的制备方法包括：
步骤S10，分别称取A、B、C、D、E、F、G、H、I、J十种原料，并对所述十种原料进行混合、研磨，得到第一混合物；
其中，所述A为BaCO3(碳酸钡)，所述B为CeO2(二氧化铈)，所述C为Tb4O7(氧化铽)，所述D为Eu2O3(三氧化二铕)，所述E为H3BO3(硼酸)，所述F为SrCO3(碳酸锶)，所述G为La2O3(三氧化二镧)，所述H为Gd2O3(氧化钆)，所述I为Lu2O3(氧化镥)，所述J为Sc2O3(氧化钪)，所述BaCO3和所述SrCO3的纯度为99.7％以上，所述H3BO3的纯度为99.8％以上，所述CeO2、所述Tb4O7、所述La2O3、所述Lu2O3、所述Sc2O3、所述Gd2O3以及所述Eu2O3的纯度均为99％以上；
按照各个原料在所述化学式中含有的元素的化学计量数比进行配制，本实施例化学式中各个元素的摩尔分数比为Ba：Sr：Lu：Ce：Tb：Eu：B＝1.5：0.5：4.898：0.001：0.001：0.1：5，所述化学式中不含Gd、La和Sc元素，所述BaCO3、SrCO3、Lu2O3、CeO2、Tb4O7、Eu2O3、H3BO3的摩尔分数比为1.5：0.5：2.449：0.001：0.00025：0.05：5，称取H3BO3的质量为0.3092g，其他原料按照摩尔分数比称取，如表3所示。
表3
| 原料 | A | B | C | D | E | F | G | H | I | J |
| 化学式 | BaCO3 | CeO2 | Tb4O7 | Eu2O3 | H3BO3 | SrCO3 | La2O3 | Gd2O3 | Lu2O3 | Sc2O3 |
| 质量/g | 0.2960 | 0.0002 | 0.0002 | 0.0176 | 0.3092 | 0.0738 | 0 | 0 | 0.9745 | 0 |
然后，将所述A、所述B、所述C、所述D、所述E、所述F以及所述I置于玛瑙研钵中进行研磨，并将其混合均匀后，得到所述第一混合物，将所述第一混合物置于刚玉坩埚中，加盖；
步骤S20，在具有还原气体的条件下，将所述第一混合物进行第一次热处理，得到第二混合物；
所述步骤S20，包括以下步骤：
步骤S201，对待使用的高温炉进行抽真空，之后充入气体CO，抽真空目的是防止所述高温炉中的空气及水分对反应造成影响，充入CO的目的是为反应提供还原条件，使得反应物与所述CO进行氧化还原反应；
步骤S202，将所述刚玉坩埚置于充有CO气体的所述高温炉中，在460℃下，进行第一次烧结，所述第一次烧结的时间为4小时，得到所述第二混合物；
步骤S30，在具有还原气体的条件下，将所述第二混合物进行第二次热处理，待冷却、研磨后，得到化学式为Ba1.5Sr0.5Lu4.898Ce0.001Tb0.001Eu0.1B5O17的所述荧光粉；
具体地，在所述高温炉中，将温度升至1200℃，并保持恒温，继续对所述第二混合物进行第二次烧结，所述第二次烧结的时间为8小时，等其自然冷却后，并进行适当研磨，得到所述荧光粉；
其中，烧结是高温固相反应过程，所述烧结是将粉状物料转变为致密体。
本优选实施例的所述荧光粉的x射线衍射光谱、激发光谱以及发射光谱与实施例一相似，但本实施例的Ce3+与Tb3+在红光区域的发射光强度均弱于所述实施例一。
优选实施例四
本实施例的所述荧光粉的化学式为Ba2Lu1.85La1.0Ce0.05Tb2Eu0.1B5O17，本实施的所述荧光粉的制备方法包括：
步骤S10，分别称取A、B、C、D、E、F、G、H、I、J十种原料，并对所述十种原料进行混合、研磨，得到第一混合物；
其中，所述A为BaCO3(碳酸钡)，所述B为CeO2(二氧化铈)，所述C为Tb4O7(氧化铽)，所述D为Eu2O3(三氧化二铕)，所述E为H3BO3(硼酸)，所述F为SrCO3(碳酸锶)，所述G为La2O3(三氧化二镧)，所述H为Gd2O3(氧化钆)，所述I为Lu2O3(氧化镥)，所述J为Sc2O3(氧化钪)，所述BaCO3和所述SrCO3的纯度为99.7％以上，所述H3BO3的纯度为99.8％以上，所述CeO2、所述Tb4O7、所述La2O3、所述Lu2O3、所述Sc2O3、所述Gd2O3以及所述Eu2O3的纯度均为99％以上；
按照各个原料在所述化学式中含有的元素的化学计量数比进行配制，本实施例化学式中各个元素的摩尔分数比为Ba：Lu：La：Ce：Tb：Eu：B＝2：1.85：1.0：0.05：2：0.1：5，所述化学式中不含Sr、Gd和Sc元素，所述BaCO3、Lu2O3、La2O3、CeO2、Tb4O7、Eu2O3、H3BO3的摩尔分数比为2：0.925：0.5：0.05：0.5：0.05：5，称取H3BO3的质量为0.3092g，其他原料按照摩尔分数比称取，如表4所示。
表4
| 原料 | A | B | C | D | E | F | G | H | I | J |
| 化学式 | BaCO3 | CeO2 | Tb4O7 | Eu2O3 | H3BO3 | SrCO3 | La2O3 | Gd2O3 | Lu2O3 | Sc2O3 |
| 质量/g | 0.3947 | 0.0086 | 0.3738 | 0.0176 | 0.3092 | 0 | 0.1629 | 0 | 0.3681 | 0 |
然后，将所述A、所述B、所述C、所述D、所述E、所述G以及所述I置于玛瑙研钵中进行研磨，并将其混合均匀后，得到所述第一混合物，将所述第一混合物置于刚玉坩埚中，加盖；
步骤S20，在具有还原气体的条件下，将所述第一混合物进行第一次热处理，得到第二混合物；
所述步骤S20，包括以下步骤：
步骤S201，对待使用的高温炉进行抽真空，之后充入气体CO，抽真空目的是防止所述高温炉中的空气及水分对反应造成影响，充入CO的目的是为反应提供还原条件，使得反应物与所述CO进行氧化还原反应；
步骤S202，将所述刚玉坩埚置于充有CO气体的所述高温炉中，在450℃下，进行第一次烧结，所述第一次烧结的时间为4小时，得到所述第二混合物；
步骤S30，在具有还原气体的条件下，将所述第二混合物进行第二次热处理，待冷却、研磨后，得到化学通式为Ba2Lu1.85La1.0Ce0.05Tb2Eu0.1B5O17的所述荧光粉；
具体地，在所述高温炉中，将温度升至1190℃，并保持恒温，继续对所述第二混合物进行第二次烧结，所述第二次烧结的时间为14小时，等其自然冷却后，并进行适当研磨，得到所述荧光粉；
其中，烧结是高温固相反应过程，所述烧结是将粉状物料转变为致密体。
本优选实施例的所述荧光粉的x射线衍射光谱、激发光谱以及发射光谱与实施例一相似，但本实施例的Ce3+与Tb3+在红光区域的发射光强度均弱于所述实施例一。
优选实施例五
本实施例的所述荧光粉的化学式为Ba2Lu1.85Gd1.0Ce0.05Tb2Eu0.1B5O17，本实施的所述荧光粉的制备方法包括：
步骤S10，分别称取A、B、C、D、E、F、G、H、I、J十种原料，并对所述十种原料进行混合、研磨，得到第一混合物；
其中，所述A为BaCO3(碳酸钡)，所述B为CeO2(二氧化铈)，所述C为Tb4O7(氧化铽)，所述D为Eu2O3(三氧化二铕)，所述E为H3BO3(硼酸)，所述F为SrCO3(碳酸锶)，所述G为La2O3(三氧化二镧)，所述H为Gd2O3(氧化钆)，所述I为Lu2O3(氧化镥)，所述J为Sc2O3(氧化钪)，所述BaCO3和所述SrCO3的纯度为99.7％以上，所述H3BO3的纯度为99.8％以上，所述CeO2、所述Tb4O7、所述La2O3、所述Lu2O3、所述Sc2O3、所述Gd2O3以及所述Eu2O3的纯度均为99％以上；
按照各个原料在所述化学式中含有的元素的化学计量数比进行配制，本实施例化学式中各个元素的摩尔分数比为Ba：Lu：Gd：Ce：Tb：Eu：B＝2：1.85：1.0：0.05：2：0.1：5，所述化学式中不含Sr、La和Sc元素，所述BaCO3、Lu2O3、Gd2O3、CeO2、Tb4O7、Eu2O3、H3BO3的摩尔分数比为2：0.925：0.5：0.05：0.5：0.05：5，称取H3BO3的质量为0.3092g，其他原料按照摩尔分数比称取，如表5所示。
表5
| 原料 | A | B | C | D | E | F | G | H | I | J |
| 化学式 | BaCO3 | CeO2 | Tb4O7 | Eu2O3 | H3BO3 | SrCO3 | La2O3 | Gd2O3 | Lu2O3 | Sc2O3 |
| 质量/g | 0.3947 | 0.0086 | 0.3738 | 0.0176 | 0.3092 | 0 | 0 | 0.1813 | 0.3681 | 0 |
然后，将所述A、所述B、所述C、所述D、所述E、所述H以及所述I置于玛瑙研钵中进行研磨，并将其混合均匀后，得到所述第一混合物，将所述第一混合物置于刚玉坩埚中，加盖；
步骤S20，在具有还原气体的条件下，将所述第一混合物进行第一次热处理，得到第二混合物；
所述步骤S20，包括以下步骤：
步骤S201，对待使用的高温炉进行抽真空，之后充入气体CO，抽真空目的是防止所述高温炉中的空气及水分对反应造成影响，充入CO的目的是为反应提供还原条件，使得反应物与所述CO进行氧化还原反应；
步骤S202，将所述刚玉坩埚置于充有CO气体的所述高温炉中，在450℃下，进行第一次烧结，所述第一次烧结的时间为4小时，得到所述第二混合物；
步骤S30，在具有还原气体的条件下，将所述第二混合物进行第二次热处理，待冷却、研磨后，得到化学式为Ba2Lu1.85Gd1.0Ce0.05Tb2Eu0.1B5O17的所述荧光粉；
具体地，在所述高温炉中，将温度升至1200℃，并保持恒温，继续对所述第二混合物进行第二次烧结，所述第二次烧结的时间为10小时，等其自然冷却后，并进行适当研磨，得到所述荧光粉；
其中，烧结是高温固相反应过程，所述烧结是将粉状物料转变为致密体。
本优选实施例的所述荧光粉的x射线衍射光谱、激发光谱以及发射光谱与实施例一相似，但本实施例的Ce3+与Tb3+在红光区域的发射光强度均弱于所述实施例一。
优选实施例六
本实施例的所述荧光粉的化学式为Ba2Lu1.35Gd1.5Ce0.05Tb2Eu0.1B5O17，本实施的所述荧光粉的制备方法包括：
步骤S10，分别称取A、B、C、D、E、F、G、H、I、J十种原料，并对所述十种原料进行混合、研磨，得到第一混合物；
其中，所述A为BaCO3(碳酸钡)，所述B为CeO2(二氧化铈)，所述C为Tb4O7(氧化铽)，所述D为Eu2O3(三氧化二铕)，所述E为H3BO3(硼酸)，所述F为SrCO3(碳酸锶)，所述G为La2O3(三氧化二镧)，所述H为Gd2O3(氧化钆)，所述I为Lu2O3(氧化镥)，所述J为Sc2O3(氧化钪)，所述BaCO3和所述SrCO3的纯度为99.7％以上，所述H3BO3的纯度为99.8％以上，所述CeO2、所述Tb4O7、所述La2O3、所述Lu2O3、所述Sc2O3、所述Gd2O3以及所述Eu2O3的纯度均为99％以上；
按照各个原料在所述化学式中含有的元素的化学计量数比进行配制，本实施例化学式中各个元素的摩尔分数比为Ba：Lu：Gd：Ce：Tb：Eu：B＝2：1.35：1.5：0.05：2：0.1：5，所述化学式中不含Sr、La和Sc元素，所述BaCO3、Lu2O3、Gd2O3、CeO2、Tb4O7、Eu2O3、H3BO3的摩尔分数比为2：0.675：0.75：0.05：0.5：0.05：5，称取H3BO3的质量为0.3092g，其他原料按照摩尔分数比称取，如表6所示。
表6
| 原料 | A | B | C | D | E | F | G | H | I | J |
| 化学式 | BaCO3 | CeO2 | Tb4O7 | Eu2O3 | H3BO3 | SrCO3 | La2O3 | Gd2O3 | Lu2O3 | Sc2O3 |
| 质量/g | 0.3947 | 0.0086 | 0.3738 | 0.0176 | 0.3092 | 0 | 0 | 0.2719 | 0.2687 | 0 |
然后，将所述A、所述B、所述C、所述D、所述E、所述H以及所述I置于玛瑙研钵中进行研磨，并将其混合均匀后，得到所述第一混合物，将所述第一混合物置于刚玉坩埚中，加盖；
步骤S20，在具有还原气体的条件下，将所述第一混合物进行第一次热处理，得到第二混合物；
所述步骤S20，包括以下步骤：
步骤S201，对待使用的高温炉进行抽真空，之后充入气体CO，抽真空目的是防止所述高温炉中的空气及水分对反应造成影响，充入CO的目的是为反应提供还原条件，使得反应物与所述CO进行氧化还原反应；
步骤S202，将所述刚玉坩埚置于充有CO气体的所述高温炉中，在450℃下，进行第一次烧结，所述第一次烧结的时间为5小时，得到所述第二混合物；
步骤S30，在具有还原气体的条件下，将所述第二混合物进行第二次热处理，待冷却、研磨后，得到化学式为Ba2Lu1.35Gd1.5Ce0.05Tb2Eu0.1B5O17的所述荧光粉；
具体地，在所述高温炉中，将温度升至1250℃，并保持恒温，继续对所述第二混合物进行第二次烧结，所述第二次烧结的时间为10小时，等其自然冷却后，并进行适当研磨，得到所述荧光粉；
其中，烧结是高温固相反应过程，所述烧结是将粉状物料转变为致密体。
本优选实施例的所述荧光粉的x射线衍射光谱、激发光谱以及发射光谱与实施例一相似，但本实施例的Ce3+与Tb3+在红光区域的发射光强度均弱于所述实施例一。
优选实施例七
本实施例的所述荧光粉的化学式为Ba2Lu1.85Sc1.0Ce0.05Tb2Eu0.1B5O17，本实施的所述荧光粉的制备方法包括：
步骤S10，分别称取A、B、C、D、E、F、G、H、I、J十种原料，并对所述十种原料进行混合、研磨，得到第一混合物；
其中，所述A为BaCO3(碳酸钡)，所述B为CeO2(二氧化铈)，所述C为Tb4O7(氧化铽)，所述D为Eu2O3(三氧化二铕)，所述E为H3BO3(硼酸)，所述F为SrCO3(碳酸锶)，所述G为La2O3(三氧化二镧)，所述H为Gd2O3(氧化钆)，所述I为Lu2O3(氧化镥)，所述J为Sc2O3(氧化钪)，所述BaCO3和所述SrCO3的纯度为99.7％以上，所述H3BO3的纯度为99.8％以上，所述CeO2、所述Tb4O7、所述La2O3、所述Lu2O3、所述Sc2O3、所述Gd2O3以及所述Eu2O3的纯度均为99％以上；
按照各个原料在所述化学式中含有的元素的化学计量数比进行配制，本实施例化学式中各个元素的摩尔分数比为Ba：Lu：Sc：Ce：Tb：Eu：B＝2：1.85：1.0：0.05：2：0.1：5，所述化学式中不含Sr、La和Gd元素，所述BaCO3、Lu2O3、Sc2O3、CeO2、Tb4O7、Eu2O3、H3BO3的摩尔分数比为2：0.925：0.5：0.05：0.5：0.05：5，称取H3BO3的质量为0.3092g，其他原料按照摩尔分数比称取，如表7所示。
表7
| 原料 | A | B | C | D | E | F | G | H | I | J |
| 化学式 | BaCO3 | CeO2 | Tb4O7 | Eu2O3 | H3BO3 | SrCO3 | La2O3 | Gd2O3 | Lu2O3 | Sc2O3 |
| 质量/g | 0.3947 | 0.0086 | 0.3738 | 0.0176 | 0.3092 | 0 | 0 | 0 | 0.3681 | 0.0689 |
然后，将所述A、所述B、所述C、所述D、所述E、所述I以及所述J置于玛瑙研钵中进行研磨，并将其混合均匀后，得到所述第一混合物，将所述第一混合物置于刚玉坩埚中，加盖；
步骤S20，在具有还原气体的条件下，将所述第一混合物进行第一次热处理，得到第二混合物；
所述步骤S20，包括以下步骤：
步骤S201，对待使用的高温炉进行抽真空，之后充入气体CO，抽真空目的是防止所述高温炉中的空气及水分对反应造成影响，充入CO的目的是为反应提供还原条件，使得反应物与所述CO进行氧化还原反应；
步骤S202，将所述刚玉坩埚置于充有CO气体的所述高温炉中，在450℃下，进行第一次烧结，所述第一次烧结的时间为4小时，得到所述第二混合物；
步骤S30，在具有还原气体的条件下，将所述第二混合物进行第二次热处理，待冷却、研磨后，得到化学式为Ba2Lu1.85Sc1.0Ce0.05Tb2Eu0.1B5O17的所述荧光粉；
具体地，在所述高温炉中，将温度升至1200℃，并保持恒温，继续对所述第二混合物进行第二次烧结，所述第二次烧结的时间为24小时，等其自然冷却后，并进行适当研磨，得到所述荧光粉；
其中，烧结是高温固相反应过程，所述烧结是将粉状物料转变为致密体。
本优选实施例的所述荧光粉的x射线衍射光谱、激发光谱以及发射光谱与实施例一相似，但本实施例的Ce3+与Tb3+在红光区域的发射光强度均弱于所述实施例一。
优选实施例八
本实施例的所述荧光粉的化学式为Ba2Lu1Ce0.6Tb3Eu0.4B5O17，本实施的所述荧光粉的制备方法包括：
步骤S10，分别称取A、B、C、D、E、F、G、H、I、J十种原料，并对所述十种原料进行混合、研磨，得到第一混合物；
其中，所述A为BaCO3(碳酸钡)，所述B为CeO2(二氧化铈)，所述C为Tb4O7(氧化铽)，所述D为Eu2O3(三氧化二铕)，所述E为H3BO3(硼酸)，所述F为SrCO3(碳酸锶)，所述G为La2O3(三氧化二镧)，所述H为Gd2O3(氧化钆)，所述I为Lu2O3(氧化镥)，所述J为Sc2O3(氧化钪)，所述BaCO3和所述SrCO3的纯度为99.7％以上，所述H3BO3的纯度为99.8％以上，所述CeO2、所述Tb4O7、所述La2O3、所述Lu2O3、所述Sc2O3、所述Gd2O3以及所述Eu2O3的纯度均为99％以上；
按照各个原料在所述化学式中含有的元素的化学计量数比进行配制，本实施例化学式中各个元素的摩尔分数比为Ba：Lu：Ce：Tb：Eu：B＝2：1：0.6：3：0.4：5，所述化学式中不含Sr、Sc、La和Gd元素，所述BaCO3、Lu2O3、CeO2、Tb4O7、Eu2O3、H3BO3的摩尔分数比为2：0.5：0.6：：0.75：0.2：5，称取H3BO3的质量为0.3092g，其他原料按照摩尔分数比称取，如表8所示。
表8
| 原料 | A | B | C | D | E | F | G | H | I | J |
| 化学式 | BaCO3 | CeO2 | Tb4O7 | Eu2O3 | H3BO3 | SrCO3 | La2O3 | Gd2O3 | Lu2O3 | Sc2O3 |
| 质量/g | 0.3947 | 0.1033 | 0.5608 | 0.0704 | 0.3092 | 0 | 0 | 0 | 0.1990 | 0 |
然后，将所述A、所述B、所述C、所述D、以及所述I置于玛瑙研钵中进行研磨，并将其混合均匀后，得到所述第一混合物，将所述第一混合物置于刚玉坩埚中，加盖；
步骤S20，在具有还原气体的条件下，将所述第一混合物进行第一次热处理，得到第二混合物；
所述步骤S20，包括以下步骤：
步骤S201，对待使用的高温炉进行抽真空，之后充入气体CO，抽真空目的是防止所述高温炉中的空气及水分对反应造成影响，充入CO的目的是为反应提供还原条件，使得反应物与所述CO进行氧化还原反应；
步骤S202，将所述刚玉坩埚置于充有CO气体的所述高温炉中，在500℃下，进行第一次烧结，所述第一次烧结的时间为3小时，得到所述第二混合物；
步骤S30，在具有还原气体的条件下，将所述第二混合物进行第二次热处理，待冷却、研磨后，得到化学式为Ba2Lu1Ce0.6Tb3Eu0.4B5O17的所述荧光粉；
具体地，在所述高温炉中，将温度升至1200℃，并保持恒温，继续对所述第二混合物进行第二次烧结，所述第二次烧结的时间为11小时，等其自然冷却后，并进行适当研磨，得到所述荧光粉；
其中，烧结是高温固相反应过程，所述烧结是将粉状物料转变为致密体。
本优选实施例的所述荧光粉的x射线衍射光谱、激发光谱以及发射光谱与实施例一相似，但本实施例的Ce3+与Tb3+在红光区域的发射光强度均弱于所述实施例一。
有益效果：本发明提供的硼酸盐荧光粉晶相稳定，发光效率高，热稳定性佳，能够用于紫外LED或近紫外LED合成白光LED；另外，本发明提供的硼酸盐荧光粉制备方法，工艺简单，易操作，无污染。
综上所述，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种硼酸盐荧光粉，其特征在于，所述荧光粉的化学通式为：Ba2-nSrnLu5-x-y-m- zLmCexTbyEuzB5O17，其中，
所述L为元素Gd、La、Sc中的一种或任意组合，
所述x、所述y、所述z、所述m、所述n均为摩尔分数，所述x、所述y、所述z、所述m、所述n的取值范围分别为：0<x≤0.6，0<y≤3，0<z≤0.4，0≤m≤1，0≤n≤0.5。
2.根据权利要求1所述硼酸盐荧光粉，其特征在于，所述x、所述y以及所述z的取值范围分别为：0.001<x≤0.3，0.001<y≤2，0.01<z≤0.3。
3.一种硼酸盐荧光粉的制备方法，其特征在于，所述荧光粉的化学通式为Ba2- nSrnLu5-x-y-m-zLmCexTbyEuzB5O17，所述L为元素Gd、La、Sc中的一种或任意组合，所述x、所述y、所述z、所述m以及所述n均为摩尔分数，所述x、所述y、所述z、所述m以及所述n的取值范围分别为：0<x≤0.6，0<y≤3，0<z≤0.4，0≤m≤1，0≤n≤0.5，所述制备方法包括：
步骤S10，分别称取A、B、C、D、E、F、G、H、I、J十种原料，并对所述十种原料进行混合、研磨，得到第一混合物，其中，
所述A是含有Ba2+的化合物，所述B是含有Ce3+的化合物，所述C是含有Tb3+的化合物，所述D是含有Eu3+的化合物，所述E是含有B3+的化合物，所述F是含有Sr2+的化合物，所述G是含有La3+的化合物，所述H是含有Gd3+的化合物，所述I是含有Lu3+的化合物，所述J是含有Sc3+的化合物；
步骤S20，在具有还原气体的条件下，将所述第一混合物进行第一次热处理，得到第二混合物；
步骤S30，在具有还原气体的条件下，将所述第二混合物进行第二次热处理，待冷却、研磨后，得到化学通式为Ba2-nSrnLu5-x-y-m-zLmCexTbyEuzB5O17的所述荧光粉。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述x、所述y以及所述z的取值范围分别为：0.001<x≤0.3，0.001<y≤2，0.01<z≤0.3。
5.根据权利要求3述的制备方法，其特征在于，所述G中的La3+、所述H中的Gd3+以及所述J中的Sc3+摩尔数之和为a，所述A中的Ba2+、所述F中的Sr2+、所述I中的Lu3+、所述B中的Ce3+、所述C中的Tb3+、所述D中的Eu3+以及所述E中的B3+的摩尔数与所述a的比值为Ba2+：Sr2+：Lu3+：Ce3+：Tb3+：Eu3+：a＝(2-n)：n：(5-x-y-m-z)：x：y：z：5：m。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述A、所述B、所述C、所述D、所述F、所述G、所述H、所述I以及所述J中的任意一者至多含有Ba2+、Sr2+、Lu3+、Ce3+、Tb3+、Eu3+、La3+、Gd3 +、Sc3+中的一种金属离子。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述A、所述B、所述C、所述D、所述F、所述G、所述H、所述I以及所述J中的任意一者为氧化物、碳酸盐、硝酸盐、卤化物中的一种或任意组合。
8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述还原气体为一氧化碳或者氢气。
9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述第一次热处理的温度是350℃～600℃，所述第一次热处理的时间是1～6小时。
10.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述第二次热处理的温度是1000℃～1300℃，所述第二次热处理的时间是2～24小时。
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