暖白光LED用雙鈣鈦礦型鈦酸鹽紅色熒光粉及其制備方法與流程

本發(fā)明涉及無機(jī)固體發(fā)光材料領(lǐng)域，尤其是涉及一種暖白光LED用雙鈣鈦礦型鈦酸鹽紅色熒光粉及其制備方法。

背景技術(shù)：
作為一種先進(jìn)的照明技術(shù)，白光LED因其相對(duì)于傳統(tǒng)白熾燈/熒光燈具有高效率、長(zhǎng)壽命、小體積、環(huán)保等諸多優(yōu)點(diǎn)而備受關(guān)注，被廣泛應(yīng)用于室內(nèi)照明、道路照明、面板顯示、植物生長(zhǎng)等領(lǐng)域。目前，制備白光LED的主流方案是基于YAG:Ce3+黃色熒光粉耦合GaN基藍(lán)光芯片的技術(shù)。然而，這一技術(shù)存在如下問題：YAG:Ce3+紅光發(fā)射比例較少，相應(yīng)地白光LED器件紅光光譜欠缺，導(dǎo)致LED發(fā)光色溫偏高、顯色指數(shù)偏低，呈現(xiàn)冷光特征。為了解決該問題，國內(nèi)外研究人員致力于開展新型高效紅色熒光粉的研發(fā)，通過在封裝材料中加入一定量的紅粉，來降低LED發(fā)光的色溫并提高其顯色指數(shù)，從而獲得色品質(zhì)量較高的白光LED。這種暖白光LED適合應(yīng)用于對(duì)照明光源具有較高要求的場(chǎng)合(如室內(nèi)照明)。Mn4+離子在合適的基質(zhì)中能發(fā)射出620-750nm范圍內(nèi)的飽和紅光窄帶譜。近年來，摻Mn4+的紅色熒光粉因其低廉的價(jià)格和高效紅光發(fā)射特性而成為L(zhǎng)ED熒光粉研究的熱點(diǎn)。摻Mn4+的3.5MgO·0.5MgF2·GeO2紅色熒光粉已經(jīng)量產(chǎn)和商品化，但此熒光粉中含鍺氧化物昂貴的價(jià)格限制了其廣泛應(yīng)用。美國GE公司Setlur等人在2010年將K2TiF6:Mn4+及(Sr,Ca)3(Al,Si)O4(F,O):Ce3+熒光粉與藍(lán)光芯片耦合，成功制得了光效為82lm/W、色溫為3088K、顯色指數(shù)為90的白光LED，由此引發(fā)了一股針對(duì)Mn4+摻雜氟化物A2XF6(A＝Na,K,Cs；X＝Ti,Si,Ge,Sn)熒光材料的研究熱潮。由于氟化物合成過程中需要使用對(duì)人體健康和環(huán)境有極大危害的高濃度氫氟酸，且氟化物在潮濕環(huán)境下化學(xué)穩(wěn)定性較差，作為熒光粉材料具有明顯的局限性。因此，研發(fā)適合于Mn4+摻雜，發(fā)光特性好，物化性能穩(wěn)定，且價(jià)格低廉的新型熒光基質(zhì)材料是白光LED行業(yè)面臨的當(dāng)務(wù)之急。本發(fā)明提出一種新穎的具有A2BB’O6結(jié)構(gòu)通式的雙鈣鈦礦型鈦酸鹽紅色熒光粉Gd2ZnTiO6:Mn4+(簡(jiǎn)稱GZT:Mn4+)及其制備方法，該熒光粉制備條件簡(jiǎn)單、性能良好。圖1給出了Gd2ZnTiO6晶體結(jié)構(gòu)中原子排布圖，其中，Gd3+占據(jù)了A格位，并和臨近的八個(gè)氧原子配位；而Zn2+和Ti4+由于電荷和離子半徑的差異分別有序地占據(jù)了B和B’格位，形成扭曲的八面體[ZnO6]和[TiO6]配位環(huán)境，最終使得Gd2ZnTiO6成為一種低對(duì)稱性(P21/n)的單斜晶系結(jié)構(gòu)。由于Mn4+和Ti4+具有相同的價(jià)態(tài)，以及較接近的離子半徑(分別為53.0pm和60.5pm),Mn4+傾向于取代基質(zhì)中的Ti4+離子形成[MnO6]八面體。該材料在紫外光激發(fā)下能產(chǎn)生強(qiáng)的紅光發(fā)射，其色度坐標(biāo)為(0.729,0.271)，與飽和紅光色坐標(biāo)(0.735,0.265)十分接近。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
一種Mn4+摻雜的雙鈣鈦礦型鈦酸鹽紅色熒光粉，其化學(xué)通式為Gd2ZnTi1-xO6:xMn4+，其中Mn4+含量x為0.01％-2.00％。在該化合物中，摻雜的Mn4+離子占據(jù)基質(zhì)中Ti4+離子格位，形成[MnO6]八面體。此材料晶體結(jié)構(gòu)屬于單斜晶系，發(fā)光中心為...