阅读说明：本技术 一种利用自还原制备蓝光荧光粉Sr2B5O9Cl:Eu2+的方法 (Preparation of blue-light phosphor Sr by utilizing self-reduction2B5O9Cl:Eu2+Method (2) ) 是由 梁攀 刘志宏 连文丽 于 2019-10-18 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种利用自还原制备蓝光荧光粉Sr_2B_5O_9Cl:Eu~(2+)的方法,该方法将SrCl_2·6H_2O、硼源和Eu_2O_3研磨混合均匀后置于铂坩埚内,密封在不锈钢法兰式反应釜中(使用温度小于500℃,使用压力小于49bar),将反应釜置于马弗炉中,在300～450℃下反应,即得到Sr_2B_5O_9Cl:Eu~(2+)荧光粉,其中述的硼源为H_3BO_3或H_3BO_3和K_2B_4O_7·4H_2O或Na_2B_4O_7·10H_2O的混合物。本发明方法简单,反应原料种类少,无需在还原气氛下进行,反应效率高,所制备的Sr_2B_5O_9Cl:Eu~(2+)荧光粉纯度高、量子产率高、发射光谱窄,是一种潜在的蓝光发光材料,适合工业生产。(The invention discloses a method for preparing blue-light phosphor Sr by utilizing self-reduction 2 B 5 O 9 Cl:Eu 2+ The method of (1), which comprises reacting SrCl 2 ·6H 2 O, boron source and Eu 2 O 3 Grinding, mixing uniformly, placing in a platinum crucible, sealing in a stainless steel flange type reaction kettle (the use temperature is less than 500 ℃ and the use pressure is less than 49bar), placing the reaction kettle in a muffle furnace, and reacting at 300-450 ℃ to obtain Sr 2 B 5 O 9 Cl:Eu 2+ Fluorescent powder, wherein the boron source is H 3 BO 3 Or H 3 BO 3 And K 2 B 4 O 7 ·4H 2 O or Na 2 B 4 O 7 ·10H 2 A mixture of O. The method is simple, the variety of reaction raw materials is few, the reaction is not required to be carried out in a reducing atmosphere, the reaction efficiency is high, and the prepared Sr 2 B 5 O 9 Cl:Eu 2+ High purity of fluorescent powder and high quantum yieldAnd the luminescent material has narrow emission spectrum, is a potential blue light luminescent material and is suitable for industrial production.)

一种利用自还原制备蓝光荧光粉Sr2B5O9Cl:Eu2+的方法

技术领域

本发明属于荧光材料合成技术领域，具体涉及一种量子产率高、发射光谱窄的蓝光荧光粉的简单制备方法。

背景技术

硼酸盐结构丰富、用途广泛，主要应用于阻燃材料、非线性光学材料、荧光材料、光催化材料、锂电材料等各种功能材料中。据报道，由BO4四面体基团构成的三维网状结构硼酸盐是一类具有自还原能力的荧光粉基质材料。如：Sr₂B₅O₉Cl作为硼酸盐的一种，是第一类被发现具有自还原能力的荧光粉基质材料。Eu²⁺掺杂的Sr₂B₅O₉Cl在空气气氛以及N₂气氛下煅烧均可合成，其需要先在400℃煅烧5h，研磨后再次在900℃煅烧5h，然而得到的Sr₂B₅O₉Cl:Eu荧光粉中的Eu离子以+3和+2两种价态存在；使用喷雾热解法在844℃下也可制备出Ba₂B₅O₉Cl:Eu²⁺荧光粉，但Eu离子以+3和+2两种价态存在。SrB₄O₇也是一类自还原基质，以尿素或甘氨酸为燃料，通过在空气中加热到900℃的燃烧方法，可以制备出Eu离子掺杂的SrB₄O₇荧光粉，也可以使用高温固相法在700℃煅烧5h，然后在900℃煅烧5h，重复两次，也可以得到Eu离子掺杂的SrB₄O₇荧光粉，但是两种方法得到的SrB₄O₇:Eu荧光粉中的Eu离子以+3和+2两种价态存在。以上使用自还原方法制备Eu离子掺杂的蓝光荧光粉的制备方法操作复杂，温度高，且均不能将Eu³⁺全部还原为Eu²⁺。

发明内容

本发明的目的是提供一种简单的利用自还原制备量子产率高、发射光谱窄、热稳定性好的蓝光荧光粉Sr₂B₅O₉Cl:Eu²⁺的方法。

针对上述目的，本发明所采用的技术方案是：将SrCl₂·6H₂O、硼源和Eu₂O₃研磨混合均匀后置于铂坩埚内，然后将铂坩埚密封在不锈钢法兰式反应釜中，将反应釜置于马弗炉中，升温至300～450℃，恒温反应2～24h，自然冷却，得到蓝光荧光粉Sr₂B₅O₉Cl:Eu²⁺。

上述的硼源为H₃BO₃或H₃BO₃和K₂B₄O₇·4H₂O或Na₂B₄O₇·10H₂O的混合物，其中所述SrCl₂·6H₂O与硼源中硼元素、Eu₂O₃的摩尔比为1:0.5～5:0.005～0.1，优选SrCl₂·6H₂O与硼源中硼元素、Eu₂O₃的摩尔比为1:2～4:0.04～0.08。

上述制备方法中，进一步优选将反应釜置于马弗炉中，升温至340～360℃，恒温反应10～15h。

上述制备方法中，优选所述升温的速率为2～10℃/min。

本发明的有益效果如下：

本发明方法简单，反应原料种类少，无需在真空中进行，无需还原气氛，制备温度低，所制备的Sr₂B₅O₉Cl:Eu²⁺纯度高，量子产率高，且属于窄带光谱，是一种潜在的蓝光发光材料，适合工业生产。

附图说明

图1是实施例1制备的Sr₂B₅O₉Cl:Eu²⁺的XRD图。

图2是实施例1制备的Sr₂B₅O₉Cl:Eu²⁺的荧光发射光谱图。

图3是实施例2制备的Sr₂B₅O₉Cl:Eu²⁺的XRD图。

图4是实施例2制备的Sr₂B₅O₉Cl:Eu²⁺的荧光发射光谱图。

图5是实施例3制备的Sr₂B₅O₉Cl:Eu²⁺的XRD图。

图6是实施例3制备的Sr₂B₅O₉Cl:Eu²⁺的荧光发射光谱图。

图7是实施例4制备的Sr₂B₅O₉Cl:Eu²⁺的XRD图。

图8是实施例4制备的Sr₂B₅O₉Cl:Eu²⁺的荧光发射光谱图。

图9是实施例5制备的Sr₂B₅O₉Cl:Eu²⁺的XRD图。

图10是实施例5制备的Sr₂B₅O₉Cl:Eu²⁺的荧光发射光谱图。

图11是实施例6制备的Sr₂B₅O₉Cl:Eu²⁺的XRD图。

图12是实施例6制备的Sr₂B₅O₉Cl:Eu²⁺的荧光发射光谱图。

图13是实施例7制备的Sr₂B₅O₉Cl:Eu²⁺的XRD图。

图14是实施例7制备的Sr₂B₅O₉Cl:Eu²⁺的荧光发射光谱图。

图15是实施例8制备的Sr₂B₅O₉Cl:Eu²⁺的XRD图。

图16是实施例8制备的Sr₂B₅O₉Cl:Eu²⁺的荧光发射光谱图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。

实施例1

将2.66g(10mmol)SrCl₂·6H₂O、1.54g(25mmol)H₃BO₃和0.108g(0.6mmol)Eu₂O₃研磨20min，使三者充分混合均匀，然后置于铂坩埚内，将铂坩埚密封在不锈钢法兰式反应釜中(使用温度小于500℃，使用压力小于49bar)，将反应釜置于马弗炉中，以5℃/min升温速率升至350℃，恒温反应12h，自然冷却，得到目标产物Sr₂B₅O₉Cl:Eu²⁺(见图1)。此荧光粉发蓝光，最大发射峰位置在421nm(见图2)，量子产率为77％。

实施例2

将2.66g(10mmol)SrCl₂·6H₂O、1.54g(25mmol)H₃BO₃和0.144g(0.8mmol)Eu₂O₃研磨20min，使三者充分混合均匀，然后置于铂坩埚内，将铂坩埚密封在不锈钢法兰式反应釜中(使用温度小于500℃，使用压力小于49bar)，将反应釜置于马弗炉中，以5℃/min升温速率升至350℃，恒温反应12h，自然冷却，得到目标产物Sr₂B₅O₉Cl:Eu²⁺(见图3)。此荧光粉发蓝光，最大发射峰位置在421nm(见图4)，量子产率为84％。

实施例3

将2.66g(10mmol)SrCl₂·6H₂O、1.54g(25mmol)H₃BO₃和0.072g(0.4mmol)Eu₂O₃研磨20min，使三者充分混合均匀，然后置于铂坩埚内，将铂坩埚密封在不锈钢法兰式反应釜中(使用温度小于500℃，使用压力小于49bar)，将反应釜置于马弗炉中，以5℃/min升温速率升至350℃，恒温反应12h，自然冷却，得到目标产物Sr₂B₅O₉Cl:Eu²⁺(见图5)。此荧光粉发蓝光，最大发射峰位置在421nm(见图6)，量子产率为72％。

实施例4

将2.66g(10mmol)SrCl₂·6H₂O、2.47g(40mmol)H₃BO₃和0.108g(0.6mmol)Eu₂O₃研磨20min，使三者充分混合均匀，然后置于铂坩埚内，将铂坩埚密封在不锈钢法兰式反应釜中(使用温度小于500℃，使用压力小于49bar)，将反应釜置于马弗炉中，以10℃/min升温速率升至350℃，恒温反应12h，自然冷却，得到目标产物Sr₂B₅O₉Cl:Eu²⁺(见图7)。此荧光粉发蓝光，最大发射峰位置在421nm(见图8)，量子产率为71％。

实施例5

将2.66g(10mmol)SrCl₂·6H₂O、0.62g(10mmol)H₃BO₃、1.15g(3.8mmol)K₂B₄O₇·4H₂O和0.036g Eu₂O₃(0.2mmol)研磨20min，使三者充分混合均匀，然后置于铂坩埚内，将铂坩埚密封在不锈钢法兰式反应釜中(使用温度小于500℃，使用压力小于49bar)，将反应釜置于马弗炉中，以5℃/min升温速率升至350℃，恒温反应12h，自然冷却，得到目标产物Sr₂B₅O₉Cl:Eu²⁺(见图9)。此荧光粉发蓝光，最大发射峰位置在421nm(见图10)，量子产率为70％。

实施例6

将2.66g(10mmol)SrCl₂·6H₂O、1.54g(25mmol)H₃BO₃和0.108g(0.6mmol)Eu₂O₃研磨20min，使三者充分混合均匀，然后置于铂坩埚内，将铂坩埚密封在不锈钢法兰式反应釜中(使用温度小于500℃，使用压力小于49bar)，将反应釜置于马弗炉中，以5℃/min升温速率升至300℃，恒温反应24h，自然冷却，得到目标产物Sr₂B₅O₉Cl:Eu²⁺(见图11)。此荧光粉发蓝光，最大发射峰位置在424nm(见图12)，量子产率为52％。

实施例7

将2.66g(10mmol)SrCl₂·6H₂O、1.54g(25mmol)H₃BO₃和0.036g(0.2mmol)Eu₂O₃研磨20min，使三者充分混合均匀，然后置于铂坩埚内，将铂坩埚密封在不锈钢法兰式反应釜中(使用温度小于500℃，使用压力小于49bar)，将反应釜置于马弗炉中，以5℃/min升温速率升至400℃，恒温反应12h，自然冷却，得到目标产物Sr₂B₅O₉Cl:Eu²⁺(见图13)。此荧光粉发蓝光，最大发射峰位置在426nm(见图14)，量子产率为41％。

实施例8

将2.66g(10mmol)SrCl₂·6H₂O、0.31g(5mmol)H₃BO₃和0.018g(0.1mmol)Eu₂O₃研磨20min，使三者充分混合均匀，然后置于铂坩埚内，将铂坩埚密封在不锈钢法兰式反应釜中(使用温度小于500℃，使用压力小于49bar)，将反应釜置于马弗炉中，以5℃/min升温速率升至350℃，恒温反应12h，自然冷却，得到目标产物Sr₂B₅O₉Cl:Eu²⁺(见图15)。此荧光粉发蓝光，最大发射峰位置在424nm(见图16)，量子产率为36％。