Page 40 - 201905

·808· 精细化工 FINE CHEMICALS
第 4 代照明光源白光 LED 因节能、热量损耗少、
体积小、使用时间长、反应速度快、可平面封装、
亮度高、无环境污染等优点已经得到广泛应用
目前，市场上占主导地位的是蓝光芯片（InGaN）
3+
3+
和黄光钇铝石榴石 Y 3 Al 3 O 12 :Ce (YAG:Ce )复合而
获得白光的方案，其因具有成本较低、工艺简单等
优势已成功应用。但是，该技术方案由于缺少红光，
复合而成的白光是一种假的白光。其主要缺点是色
温偏高、显色指数低、色彩还原性差，产生眩光现
象，造成光线刺眼等问题，同时影响了照明质量、
损害使用者的视力。基于上述问题，采用紫外-近紫
外芯片（370~410 nm）激发红、绿、蓝三基色或蓝
光芯片激发红、黄两基色荧光粉实现白光发射成为
一种现实的替代方案 [3-6] ，但是商用红色荧光粉
3+
3+
CaS:Eu 、Y 2 O 2 S:Eu 等存在寿命短、效率低、稳定
性差、在紫外光作用下会放出含硫有毒气体等问
题 [7-10] 。因此，研究新型高效的白光 LED 用红色荧
光粉成为国内外的研究热点。
在白光 LED 荧光粉体系的基质中，硅酸盐、卤
硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐、铝酸盐等 [11] 体系的荧光
粉基质得到广泛研究，而以锆为基质的荧光粉鲜见
报道。本文通过微波固相烧结法合成了系列红色荧
3+
光粉 Li 6 Zr 2 O 7 :Eu ，并对荧光粉的物相结构和荧光
性能进行了考察，探讨了微波烧结时间、微波烧结
3+
3+
温度及 Eu 含量对荧光粉 Li 6 Zr 2 O 7 : Eu 发光性能的
影响。
1 实验部分
1.1 试剂与仪器
Zr(NO 3 ) 4 和 LiNO 3 为 AR，山东西亚化学工业有
限公司；硝酸铕〔Eu(NO 3 ) 3 〕（质量分数 99.99%），
济宁天亿新材料有限公司。
F-7000 荧光分光光度计，日本 Hitachi 高新技术
公司；Rigaku D/max 2500V 型 X 射线粉末衍射仪，
日本 Rigaku 公司；MTF-DS1500 型微波全瓷义齿烧
结炉，长沙隆泰微波热工有限公司。
1.2 荧光粉制备
精确称取硝酸锆 21.2031 g（16 mmol）、硝酸锂
1.8691 g（48 mmol）和 0.2855 g（0.64 mmol）
Eu(NO 3 ) 3 6H 2 O，在玛瑙研钵中混合后充分研磨，转
入坩埚，放进微波全瓷义齿烧结炉中，在 500 ℃
下焙烧 10 min。自然冷却，取出，得白色块状固
3+
体，研磨，得荧光粉 Li 6 Zr 2 O 7 :0.08Eu 。采用不同
3+
的 Eu 含量，按上述步骤，可制得系列荧光粉
3+
Li 6 Zr 2 O 7 :xEu 。其中，x=8%、11%、13%、14%、
15%、16%。
第 36 卷
1.3 表征
XRD 测定：运用 Rigaku D/max 2500V 型 X 射
[1-2] 。 线衍射仪：铜靶 K α ，λ＝0.154060 nm，扫描范围：
5°~70°，步长：0.026（°），每步扫描时间：20 s。
荧光光谱测定：运用 F-7000 型荧光分光光度计
对荧光粉进行光谱测定。激发光源为氘灯，电压为
700 V，激发狭缝和发射狭缝均为 2.5 nm，扫描速率
为 1200 nm/min，全部测试在室温下进行。
2 结果与讨论
2.1 XRD 分析
不同微波烧结条件下 Li 6 Zr 2 O 7 :0.14Eu 3+ 的 XRD
图见图 1。
图 1 不同微波烧结条件下 Li 6 Zr 2 O 7 :0.14Eu 的 XRD 图
3+
Fig. 1 XRD patterns of sample Li 6 Zr 2 O 7 :0.14Eu 3+ under
different microwave sintering conditions
3+
由图 1 可知，Li 6 Zr 2 O 7 :0.14Eu 红色荧光粉的
XRD 图与标准卡 PDF#81-2376:Li 6 Zr 2 O 7 相吻合，
XRD 主衍射峰位于 2θ＝18.561°处，对应于（111）
晶面，其余衍射峰分别对应于（202）、（112）、
（112）、（202）、（311）、(021)和（113）晶面。但
不同条件下合成的荧光粉经过 XRD 拟合后所得荧
光粉的晶 胞体积不 同。标准 卡 PDF#81-
3
2376:Li 6 Zr 2 O 7 的晶胞体积为 0.6277 nm 。500 ℃微
3+
波烧结 10 min 合成 Li 6 Zr 2 O 7 :0.14Eu 的晶胞体积为
3
0.6280 nm 。晶胞体积的变化说明，铕已经进入荧光
4+
粉的晶格中。根据离子电负性标度，Zr 电负性为
3+
+
1.610，Li 电负性为 1.009，Eu 电负性为 1.433 [12] 。
根据文献 [13-14] 描述，掺杂离子容易取代电负性相近
3+
4+
的离子。所以，Eu 会优先取代 Zr 的位置进入晶
体的晶格中，从而使晶体体积发生变化。500 ℃微
3+
波烧结 12 min 合成 Li 6 Zr 2 O 7 :0.14Eu 的晶胞体积为
3
0.6291 nm ，550 ℃微波烧结 10 min 合成 Li 6 Zr 2 O 7 :
3+
3
0.14Eu 晶胞体积为 0.6301 nm 。说明烧结时间增长
或烧结温度提高都使荧光粉发生团聚，进而使晶胞
体积变大。