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基本信息

項(xiàng)目名稱：
近紫外寬帶激發(fā)的紅色熒光粉及其制備方法
小類：
能源化工
簡(jiǎn)介：
作品針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種日光下自身為白色，可將紫外光、近紫外光或者藍(lán)光轉(zhuǎn)換成發(fā)射主峰中心波長(zhǎng)在610 nm附近、半峰寬窄的紅光，對(duì)近紫外光呈寬帶激發(fā)、銳峰發(fā)射、耐光熱性能好且紅色發(fā)光強(qiáng)度高、色純度純正的紅色熒光粉。 作品還提供上述熒光粉的制備方法。該方法的制備工藝條件相對(duì)溫和、不使用保護(hù)氣氛、工藝簡(jiǎn)單易行、生產(chǎn)成本低、無(wú)“三廢”排放，便于推廣應(yīng)用，符合國(guó)家節(jié)能減排之產(chǎn)業(yè)政策導(dǎo)向。
詳細(xì)介紹：
本作品的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種日光下自身為白色，可將紫外光、近紫外光或者藍(lán)光轉(zhuǎn)換成發(fā)射主峰中心波長(zhǎng)在610 nm附近、半峰寬窄的紅光，對(duì)近紫外光呈寬帶激發(fā)、銳峰發(fā)射、耐光熱性能好且紅色發(fā)光強(qiáng)度高、色純度純正的紅色熒光粉。其組成配方經(jīng)江蘇省科技查新咨詢中心查新，在國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)中未見(jiàn)報(bào)道，因而是一種新型熒光材料。 本作品的另一個(gè)目的是提供上述熒光粉的制備方法。該方法能高純度制得具有上述優(yōu)良性能的紅色熒光粉。該方法的制備工藝條件相對(duì)溫和、燒結(jié)溫度較低、不使用保護(hù)氣氛、工藝簡(jiǎn)單易行、生產(chǎn)成本低、無(wú)廢水、廢氣、廢渣（“三廢”）排放，便于推廣應(yīng)用，完全符合國(guó)家的節(jié)能減排之產(chǎn)業(yè)政策導(dǎo)向。 本作品還提供上述紅色熒光粉在以下領(lǐng)域的用途：需要將280 ~ 440 nm或450 ~ 480 nm的紫外光、近紫外光甚至藍(lán)光轉(zhuǎn)換成純正的紅光的照明或顯示器件或其它熒光器件，包括白光LED用熒光粉、高壓汞燈用熒光粉、熒光農(nóng)膜用熒光粉、防偽用熒光粉和涂料用熒光材料以及顯示和照明器件用熒光粉。

作品圖片

  • 近紫外寬帶激發(fā)的紅色熒光粉及其制備方法

作品專業(yè)信息

設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)

作品的目的：開(kāi)發(fā)與商用半導(dǎo)體芯片的發(fā)射波長(zhǎng)吻合的白光LED用紅色熒光材料。該材料能把紫外光、近紫外光或者藍(lán)光轉(zhuǎn)換成發(fā)射主峰中心波長(zhǎng)在610 nm附近、半峰寬窄的紅光，對(duì)近紫外光呈寬帶激發(fā)、銳峰發(fā)射；耐光熱性能好且紅色發(fā)光強(qiáng)度高、色純度純正。 作品的基本思路：以開(kāi)發(fā)新型紅色熒光粉的首選激活劑——稀土離子Eu3+為激活劑，選擇具有寬帶吸收、能與Eu3+耦合產(chǎn)生寬的電荷遷移帶的基質(zhì)材料、熱穩(wěn)定性能優(yōu)異的鎢鉬酸鹽為基質(zhì)，采用簡(jiǎn)單易行的方法制備白光LED用的紅色熒光粉。該熒光粉的主要特性是：紫外、近紫外區(qū)呈寬帶吸收、發(fā)射主峰中心波長(zhǎng)位于610~626 nm，色純度高；粉體本身為白色或淺粉紅色，粒度分布窄；物化性能穩(wěn)定。 作品的創(chuàng)新點(diǎn)：提出一種新型的寬帶近紫外激發(fā)的紅色熒光粉。所研制的紅色熒光粉的有效激發(fā)波長(zhǎng)范圍與近紫外和藍(lán)光發(fā)光二極管芯片的光輸出波長(zhǎng)及高壓汞燈的激發(fā)源匹配。性能優(yōu)于現(xiàn)有商用粉。 作品的技術(shù)關(guān)鍵：1．兼顧性能和成本的組成配方設(shè)計(jì)，包括基質(zhì)材料配方及激活劑的使用；2．反復(fù)優(yōu)化的合成工藝流程及條件。 作品的主要技術(shù)指標(biāo)：1．組成配方新穎，系首次提出。 2．有效激發(fā)范圍特別是激發(fā)波長(zhǎng)與半導(dǎo)體芯片的發(fā)光波長(zhǎng)最大限度的匹配；發(fā)光顏色：純正的紅色；發(fā)射主峰611nm附近；3.應(yīng)用于需將280 ~ 440 nm或450 ~ 480 nm的紫外光、近紫外光甚至藍(lán)光轉(zhuǎn)換成純正的紅光的照明或顯示器件或其它光電器件，包括白光LED燈、高壓汞燈、轉(zhuǎn)光農(nóng)膜、防偽器件等。

科學(xué)性、先進(jìn)性

本作品研制的紅色熒光粉，經(jīng)江蘇省科技查新咨詢中心查新，在國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)中未見(jiàn)報(bào)道，因而是一種新型熒光材料。該材料具有獨(dú)特的光轉(zhuǎn)換特性：能把280~500納米之間的紫外、近紫外或藍(lán)光轉(zhuǎn)換成純正的紅光。作品提出的熒光粉的制備方法和過(guò)程簡(jiǎn)單易行、原料易得、且無(wú)“三廢”排放，符合國(guó)家的節(jié)能減排之產(chǎn)業(yè)政策導(dǎo)向等優(yōu)點(diǎn)。產(chǎn)品的應(yīng)用前景也較可觀。 本作品的主要?jiǎng)?chuàng)新之處在于：所發(fā)明的材料的組成配方新穎、光轉(zhuǎn)換特性可靠、性能優(yōu)異、制備過(guò)程易行、應(yīng)用前景較好

獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果

已申請(qǐng)中國(guó)發(fā)明專利。 2010年12月獲得校第十七屆“創(chuàng)新杯”學(xué)生學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽一等獎(jiǎng)。

作品所處階段

實(shí)驗(yàn)室階段。

技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式

無(wú)

作品可展示的形式

1.現(xiàn)場(chǎng)演示 2.圖片 3.樣品

使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)

從現(xiàn)有的技術(shù)來(lái)看，本作品所提出的紅色熒光粉在國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有報(bào)道，是一種新型紅色熒光粉。它能將紫外光、近紫外光或者藍(lán)光轉(zhuǎn)換成發(fā)射峰中心波長(zhǎng)在611 nm附近、半峰寬窄的的紅光，對(duì)近紫外光呈寬帶激發(fā)、銳峰發(fā)射、耐光熱性能好且紅色發(fā)光強(qiáng)度高、色純度純正。由于該熒光粉的吸收（或激發(fā)）波長(zhǎng)與近紫外LED芯片的光輸出波長(zhǎng)匹配；以發(fā)紅光發(fā)射為主，紅色熒光的色純度好；符合白光發(fā)光二極管固態(tài)照明器件用粉的要求，在半導(dǎo)體照明器件上將有大的應(yīng)用價(jià)值。 本作品所涉及的制備方法，該方法能高純度制得具有上述優(yōu)良性能的紅色熒光粉。工藝條件相對(duì)溫和、簡(jiǎn)單易行、便于推廣應(yīng)用，且無(wú)廢水、廢氣、廢渣產(chǎn)生，生產(chǎn)成本低，符合國(guó)家節(jié)能、減排的政策，容易推廣。

同類課題研究水平概述

高效率白光發(fā)光二極管（白光LED）作為新型高效節(jié)能固體光源，因具有諸多優(yōu)點(diǎn)而廣受關(guān)注，將在世界范圍內(nèi)引發(fā)照明光源的一場(chǎng)劃時(shí)代的深刻變革。紅光在調(diào)制白光的色溫及改善顯色性等方面起著重要作用。因此，開(kāi)發(fā)與商用半導(dǎo)體芯片的發(fā)射波長(zhǎng)吻合的紅光轉(zhuǎn)換材料尤為緊要。 通常，紅色熒光粉所采用的激活劑以銪離子(Eu3+)、二價(jià)銪離子(Eu2+)、鈰離子（Ce3+）等稀土離子以及四價(jià)錳離子（Mn4+）等過(guò)渡金屬離子為主。Eu3+的熒光光譜呈銳線狀（半峰寬小于20 nm），后三者系寬帶譜（半峰寬大于30 nm）。從熒光材料的工作原理來(lái)看，其激發(fā)峰越寬，對(duì)外界輻照光吸收效果才越好，然而，寬帶發(fā)射峰卻常常導(dǎo)致較低的流明效率。Mn4+激活的氟鍺酸鎂和砷酸鎂呈寬帶發(fā)射峰，發(fā)射峰中心波長(zhǎng)位于655 nm附近，為深紅色，人眼對(duì)此不敏感。另外，作為原料的鍺的氧化物比較昂貴，而砷化物又有劇毒。Eu2+、Ce3+或Mn4+激活的紅色熒光粉，難以將紫外光、近紫外光或者藍(lán)光轉(zhuǎn)換成發(fā)射峰中心波長(zhǎng)在610 nm附近、半峰寬窄（小于20 nm）的紅光。 窄帶發(fā)射光譜復(fù)合成的白光比寬帶發(fā)射譜復(fù)合成的白光，亮度更高，顯色性更好。通常，為了獲得高流明輸出效率，要求熒光粉的發(fā)射譜的半峰寬盡可能小。Eu3+的發(fā)射譜為窄帶銳峰，因此，采用Eu3+做激活劑的紅色熒光粉的流明輸出效率高，與綠色（如CeMgAl11O19:Ce3+,Tb3+等）和藍(lán)色（如BaMgAl10O17:Eu2+等）熒光粉組合后能得到亮度更高的白光輸出。目前銪離子(Eu3+)作激活劑的商用紅色熒光粉主要有：銪激活的釩酸釔、銪激活的氧化釔或硫氧化釔等。盡管它們的發(fā)光顏色純正，但存在以下無(wú)法克服的不足之處：YVO4:Eu3+的激發(fā)寬帶只延伸至350 nm，波長(zhǎng)大于350 nm的區(qū)域的吸收很弱；Y2O3:Eu3+的吸收主要發(fā)生在300 nm以下的短波紫外區(qū)，激發(fā)主峰位于254 nm附近，在近紫外區(qū)（波長(zhǎng)為300 nm至410 nm）的激發(fā)效率極低；Y2O2S:Eu3+的激發(fā)主峰位于335 nm附近，激發(fā)寬帶覆蓋了230 nm至400 nm，但在波長(zhǎng)大于350 nm后的區(qū)域的激發(fā)強(qiáng)度下降很快，400 nm波長(zhǎng)后的激發(fā)強(qiáng)度更弱。這些不足之處制約了它們對(duì)近紫外光的轉(zhuǎn)換效果。
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