一种常压低能耗制备氮化物红色荧光粉的方法技术

本发明专利技术提供一种氮化物荧光粉的常压低能耗制备方法。主要制备过程如下：将碱土化合物、氧化铕、氮化硅或者二氧化硅及少量的助溶剂，混合均匀后，装入模具中在一定压力下用压力机压制成型，然后放置在碳棒或者碳粉中，于氮气气氛中1200-1600℃中保温2-8小时后，去除表面污染部分，破碎洗涤后即可得到成品。本发明专利技术的有益效果在于使用性质稳定的原料，制备工艺简单，合成温度较低，在常压下制备即可，制备出的氮化物荧光粉纯度高，不易污染，粒径均匀，稳定性好，发光效率高，性能优异，在紫外到蓝光区激发效率高，发射主峰范围可从580-680nm，适用于白光LED照明、背光源和植物生长灯领域。

【技术实现步骤摘要】
一种常压低能耗制备氮化物红色荧光粉的方法
本专利技术涉及稀土发光材料领域，尤其是一种氮化物红色荧光粉的常压低能耗制备方法，该荧光粉可用于白光LED照明、背光源和植物生长灯领域。
技术介绍
随着LED产业的迅速发展，固态照明领域对荧光粉的要求也越来越高，要求荧光粉具有优良的发光特性，如亮度高，显色性好。由于YAG荧光粉缺乏红光的成分，成灯后显色指数不高，往往需要通过添加长波段的红色荧光粉来提高其显色指数，从而得到低色温白光LED产品。目前市场上长波段的荧光粉主要分硫化物，氮化物，硅酸盐三类。硫化物红色荧光粉不稳定，污染较大，能产生很强的臭味，且易腐蚀支架，现逐渐被淘汰。而硅酸盐橙红色荧光粉碱性强，化学和物理性质也不够稳定。氮化物红色荧光粉稳定性非常优异，逐渐成为主流产品，但其制造成本高难以广泛使用。到目前为止，氮化物主要采用高温固相法，气体还原氮化法，碳热还原氮化法，试剂还原氮化法，合金熔融氨解氮化法，自蔓燃高温氮化法，燃烧法等。这些方法合成工艺是比较复杂的和不稳定的，同时工业上采用的高温固相法所要原料为碱土氮化物，性质不稳定，需要在手套箱中操作，并且要在1800℃高温，10兆帕高压下合成，对设备的要求高，能耗和成本都非常高，并且操作危险性较大。美国专利US7671529中利用BaCO3，SrCO3，Eu2O3，碳粉，Si3N4为原料合成(Ba1-xSrx)2-y-0.5zSi5N8-zOz:Eu2+氮化物红色荧光粉，虽然这种方法避开了手套箱的操作，通过添加碳粉还原得到氮化物，但实际生产中此法有一个无法避免的问题：产品中会有较多残留碳粉，严重影响荧光粉的光学性能，并且反应温度也比较高。
技术实现思路
本专利技术为解决上述技术问题，提供一种低能耗简易的高纯度红色氮化物荧光粉的制备方法。本专利技术为解决上述技术问题采用的技术方案为：一种氮化物红色荧光粉的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)称取反应原料并混合均匀，所用原料为(a).碱土化合物和稀土化合物，(b).氮化硅或者二氧化硅，及(c).少量助熔剂；(2)将混合物装入模具中，压制成型；(3)将压制成型物放置在碳粉或者碳棒中，于氮气气氛中反应；(4)冷却后，去除表面碳粉，将样品破碎后进行洗涤、过筛，即得成品。优选的，一种氮化物红色荧光粉的制备方法，包括以下步骤：(1)按化学式M2-x-ySi5N8:xEu2+，yRe3+中各元素的化学计量比称取反应原料，并加入助熔剂，混合均匀；(2)将混合物装入模具中，压制成型；(3)将成型物放置在碳粉或者碳棒中，于氮气气氛中反应；(4)反应后冷却，去除表面碳粉，破碎后进行洗涤、过筛，即得成品；其中，步骤(1)中M为碱土元素，Re3+为稀土离子。优选的，步骤(1)中化学式为M2-x-ySi5N8:xEu2+，yRe3+，其中M为Ca、Sr和Ba中的一种或两种，Re3+为稀土Dy3+、Ce3+、Nd3+、Ho3+和Er3+中的一种或几种，0.01≤x≤0.50，0≤y≤0.50。进一步优选的，步骤(1)中M来源于Ca、Sr或Ba的氧化物或者碳酸盐，纯度为分析纯以上；Re3+来源于Dy3+、Ce3+、Nd3+、Ho3+或Er3+的氧化物，纯度为4N以上；Si来源于二氧化硅或者氮化硅，纯度为分析纯以上。优选的，步骤(2)中的助熔剂为BaF2、CaF2、H3BO3和MgF2中的一种或几种，且所加入的量为反应原料总质量的0.5％～10％。优选的，将混合物装入模具中在5-200兆帕压力下用压力机压制成型，成型物的厚度为5-100毫米。优选的，将成型物置于碳棒或者碳粉中，不用和碳粉混合，以避免残留碳粉对荧光粉的污染。优选的，于氮气气氛中反应温度为1200-1600℃，反应时间为2-8小时。优选的，所用气氛为高纯氮气，纯度为99.9％以上。一种氮化物红色荧光粉，其化学组成为：M2-x-ySi5N8:xEu2+，yRe3+，其中M为碱土元素，Re3+为稀土离子。优选的，M为Ca、Sr和Ba中的一种或两种，Re3+为Dy3+、Ce3+、Nd3+、Ho3+和Er3+中的一种或几种的组合，0.01≤x≤0.50，0≤y≤0.50。本专利技术的有益效果是：本专利技术方法使用性质稳定的原料，通过高压将反应原料压结成块状物后，使得反应原料之间分子距离减少，反应温度降低，并且只要在常压下制备即可，制备出的氮化物荧光粉纯度高，由于是块状体，不会被碳粉或者碳棒污染内部，只需将表面碳刮掉即可，荧光粉粒径均匀，稳定性好，发光效率高，性能优异，在紫外到蓝光区激发效率高，发射主峰范围可从580-680nm，适用于白光LED照明、背光源和植物生长灯领域。附图说明图1为本专利技术中混合物压制后的示意图；图2为本专利技术实施例1(Sr1.85Si5N8:0.10Eu2+，0.05Er3+)的X射线衍射图谱(XRD)；图3为本专利技术实施例2(Sr1.98Si5N8:0.02Eu2+)的激发、发射光谱。具体实施方式实施例1碱土氮化物红色荧光粉Sr1.85Si5N8:0.10Eu2+，0.05Er3+(M＝Sr，Re3+＝Er3+，x＝0.10，y＝0.05)的制备，按化学计量比称取原料：SrCO3:2.731gSi3N4:2.337gEu2O30.176gEr2O3:0.096gH3BO3:0.0253g将所称量原料混合均匀后，装入模具中在40兆帕压力下用压力机压制成型，厚度为20毫米，然后放置在碳粉中，于氮气气氛中1400℃中保温8小时后，冷却破碎后即可得到红色氮化物荧光粉。实施例2碱土氮化物红色荧光粉Sr1.98Si5N8:0.02Eu2+(M＝Sr，x＝0.02，y＝0)的制备，按化学计量比称取原料：SrO:2.052gSi3N4:2.337gEu2O3:0.0352gBaF2:0.223gMgF2:0.223g将所称量原料混合均匀后，装入模具中在60兆帕压力下用压力机压制成型，厚度为100毫米，然后放置在碳棒中，于氮气气氛中1300℃中保温7小时后，冷却破碎后即可得到红色氮化物荧光粉。实施例3碱土氮化物红色荧光粉Ba1.985Si5N8:0.01Eu2+，0.005Ce3+(M＝Ba，Re3+＝Ce3+，x＝0.01，y＝0.005)的制备，按化学计量比称取原料：BaCO3:3.9174gSiO2:3.004gEu2O3:0.0176gCeO2:0.0086gCaF2:0.0794g将所称量原料混合均匀后，装入模具中在100兆帕压力下用压力机压制成型，厚度为10毫米，然后放置在碳棒中，于氮气气氛中1400℃中保温6小时后，冷却破碎后即可得到红色氮化物荧光粉。实施例4碱土氮化物红色荧光粉Ca1.0Sr0.87Si5N8:0.03Eu2+，0.10Nd3+(M＝Ca，Sr，Re3+＝Nd3+，x＝0.03，y＝0.10)的制备，按化学计量比称取原料：CaCO3:1.00gSrCO3:1.284gSi3N4:2.337gEu2O3:0.0528gNd2O3:0.168gMgF2:0.242g将所称量原料混合均匀后，装入模具中在5兆帕压力下用压力机压制成型，厚度为30毫米，然后放置在碳粉中，于氮气气氛中1500℃中保温4小时后，冷却破碎后即可得到红色氮化物荧光粉。实施例5碱土氮化物红色荧光粉本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化物红色荧光粉的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)称取反应原料并混合均匀，所用原料为(a).碱土化合物和稀土化合物，(b).氮化硅或者二氧化硅，及(c).少量助熔剂；(2)将混合物装入模具中，压制成型；(3)将压制成型物放置在碳粉或者碳棒中，于氮气气氛中反应；(4)冷却后，去除表面碳粉，将样品破碎后进行洗涤、过筛，即得成品。

【技术特征摘要】
1.一种氮化物红色荧光粉的制备方法，其特征在于包括以下步骤：(1)称取反应原料并混合均匀，所用原料为(a).碱土化合物和稀土化合物，(b).氮化硅或者二氧化硅，及(c).少量助熔剂；(2)将混合物装入模具中，压制成型；其中，将混合物装入模具中在5-200兆帕压力下用压力机压制成型，成型物的厚度为5-100毫米；(3)将压制成型物放置在碳粉或者碳棒中，于氮气气氛中反应；(4)冷却后，去除表面碳粉，将样品破碎后进行洗涤、过筛，即得成品；所述反应原料按化学式M2-x-ySi5N8:xEu2+，yRe3+中各元素的化学计量比称取，并加入助熔剂，混合均匀；其中，M为碱土元素，Re3+为稀土离子；0.01≤x≤0.50，0≤y≤0.50；M来源于碱土氧物或者碱土碳酸盐，纯度为分析纯以上；Re3+来源于Re3+的氧化物，纯度为4N以上。2.如权利要求1所述的氮化物红色荧光粉的制备方法，其特征在于，步骤(1)中化学式M2-x-ySi5N8:xEu2+，y...

【专利技术属性】
技术研发人员：张梅，扬泽鑫，李锦堂，李东，陈水金，吴晓莹，何鑫，陈叶青，曾庆光，
申请(专利权)人：五邑大学，
类型：发明
国别省市：广东;44