稀土离子Ce3+掺杂的Y2Si4N6C黄色荧光粉的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种稀土离子Ce3+掺杂的Y2Si4N6C黄色荧光粉的制备方法，所述方法包括：1）称量硝酸钇、正硅酸乙酯、作为掺杂剂的硝酸铈以及作为碳源的蔗糖作为前驱体原料，所述前驱体原料均匀溶于含醇和水的混合溶剂后加入浓硫酸，搅拌至得到混合溶胶；2）将混合溶胶预碳化后研磨破碎，置于700-900℃在氮气气氛中碳化得到第一混合粉体；3）将第一混合粉体在1500-1700℃、氮气气氛下，煅烧即得所述黄色荧光粉。

【技术实现步骤摘要】
稀土离子Ce3+掺杂的Y2Si4N6C黄色荧光粉的制备方法
本专利技术属于发光材料制备
，具体涉及一种稀土离子Ce3+掺杂的Y2Si4N6C基黄色荧光粉的制备方法。
技术介绍
白光LED是照明市场上的新兴产品，相较于传统的照明方式，白光LED具有节能、环保、使用寿命长、工作电压低和响应速度快等优点。白光LED照明一般是利用荧光粉涂敷光转变法实现，即用LED芯片所发射的光来激发荧光粉，最终产生的荧光相互混合形成白光，具体实现白光发射方式有三种，其一是红、绿、蓝三色荧光粉配合紫外LED芯片，利用紫外光有效激发三基色荧光粉而混合产生白光，由于其具有红绿蓝三基色发光，理论上可以调配成任何色温的光源，而且其显色性更好。其二是红、绿两色荧光粉配合蓝光LED芯片，利用蓝光激发红、绿两色荧光粉，未被吸收的蓝光与荧光粉发出的红绿光混合形成白光。其三是黄色荧光粉配合蓝光LED芯片，蓝光激发黄色荧光粉，未被吸收的蓝光和荧光粉发射的黄光混合形成白光，这是目前使用比较广泛的白光LED模式。掺杂稀土离子Ce3+的钇铝石榴石(YAG:Ce)是目前制备工艺较为成熟的是黄色荧光粉，其亮度高，发射峰宽，所专利技术的制备方法已不乏见诸于已公开的很多中外专利文献，如高温固相法，溶胶凝胶法，沉淀法，燃烧法，微波法合成等，不同的制备方法各有利弊。除了掺杂稀土离子Ce3+的钇铝石榴石荧光粉外，开发新型黄色荧光粉也是一个非常活跃的
相对而言，对以Y2Si4N6C为基质的碳氮体系的非氧化物荧光粉研究较少，主要采用高温固相法制备，已专利技术的技术有：1)采用金属Y，SiC和Si3N4混合粉末，经研磨后，在氮气气氛下，1650℃烧结10h。2)采用Y2O3，Si3N4和C粉混合，研磨后，在氮氢混合(5vol％H2和95vol％N2)还原性气氛下，1500℃烧结20h，然后在空气中700℃保温4h，以除去残留的C。3)将YN，Si3N4和SiC混合粉体先在真空度为0.01Pa的热压烧结炉中800℃保温40min，然后通入N2加压至0.92MPa，1950℃烧结2h。在已公开报道的Y2Si4N6C基荧光粉制备技术中，存在的主要问题是：原料价格较高，且表面易被氧化；粉体制备需要高温或高压条件，且煅烧时间较长，导致最终荧光粉的价格升高。另外，产物粒径尺寸较大且分布不均匀，这些因素对荧光粉的发光效率也产生很大的影响。如何开发全新的Y2Si4N6C基荧光粉的制备方法是一个亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有Y2Si4N6C基荧光粉制造成本高昂、且性能较差的缺点，本专利技术提供了一种稀土离子Ce3+掺杂的Y2Si4N6C基黄色荧光粉的制备方法。本专利技术提供了一种稀土离子Ce3+掺杂的Y2Si4N6C黄色荧光粉的制备方法，所述黄色荧光粉的组成化学式为Y2(1-x)Si4N6C:2xCe，x＝0.5％～5.0％，优选1.0％～3.0％，所述方法包括：1)按黄色荧光粉的组成化学式，称量硝酸钇、正硅酸乙酯、作为掺杂剂的硝酸铈以及作为碳源的蔗糖作为前驱体原料，加入的蔗糖理论能够产生的碳为上述化学组成中所需碳的量的1.5～8.0倍，所述前驱体原料均匀溶于含醇和水的混合溶剂后加入浓硫酸，搅拌至得到混合溶胶；2)将步骤1)制备的混合溶胶在80～180℃预碳化后所得产物，进行研磨破碎后，置于700-900℃在氮气气氛中碳化得到第一混合粉体；3)将步骤2)所得的第一混合粉体，在1500-1700℃、氮气气氛下，煅烧6-10小时，即得所述黄色荧光粉。较佳地，步骤1)中，所述前驱体原料、水、醇之间的质量比可为(2-4)：(4-6)：2，醇为乙醇或异丙醇。较佳地，步骤1)中，蔗糖与浓硫酸的质量比可为(8-12)：1。较佳地，步骤2)中，所述预碳化包括在80～120℃保温4-8小时，以及在140～180℃保温时4-8小时。较佳地，步骤2)中，所述碳化可在管式炉中进行，升温速率可为2-5℃/分钟，氮气流速可为0.6-0.9L/小时，保温时间可为4-6小时。较佳地，步骤3)中，煅烧过程中，升温速率可为10-20℃/分钟，氮气流速可为0.7-1.2L/小时。本专利技术的有益效果：1、本专利技术提供了一种黄色荧光粉的制备方法，即以稀土离子Ce3+掺杂的Y2Si4N6C荧光粉的制备方法。该荧光粉的激发峰位于272nm，386nm，427nm；发射峰位于548nm，具有发光强度高，激发波长宽(蓝紫光波段)等优点，适用于近紫外或蓝光LED芯片，以及其它照明与显示领域；2、本专利技术选用的前驱体金属源为硝酸盐，相较金属氧化物或氮化物，其具有更好的反应活性，能有效降低煅烧温度和时间；3、本专利技术选用的硅源为正硅酸乙酯，其可在前驱体溶液中与金属离子络合，再进行缩聚，进而形成溶胶，这样使得前驱体原料能更有效的均匀分散与混合；4、本专利技术的荧光粉煅烧采用碳热还原氮化法，碳源为浓硫酸碳化蔗糖所得，与传统方法中直接添加石墨相比，碳化所得单质碳粒径更为均匀，且能更好的分散于粉体中，能更有效的还原，以降低煅烧时间。附图说明图1示出了本专利技术的一个实施方式中制得稀土离子Ce3+掺杂的Y2Si4N6C粉体的形貌图(SEM)，说明合成粉体分散均匀；图2示出了本专利技术的两个实施方式中采用不同量的碳源进行制备时制得的两个Y2Si4N6C：0.1Ce3+(即x＝5mol％)荧光粉体的X射线衍射图(XRD)；图3示出了本专利技术的一个实施方式中所制得的Y2Si4N6C：0.1Ce3+(即x＝5mol％)荧光粉体在常温下的激发光谱(发射波长λem＝548nm，图中标识为1)和发射光谱(激发波长λex＝386nm，427nm，272nm，图中标识分别为2，3，4)；图4示出了本专利技术的两个实施方式中制得的掺杂不同Ce3+浓度(x＝1.5mol％和5.0mol％)的Y2Si4N6C荧光粉体在常温下的激发光谱和发射光谱(激发波长λex＝375nm，发射波长λem＝550nm)，较高的Ce3+掺杂浓度条件下，荧光粉的发光强度减弱，说明该体系荧光粉存在浓度淬灭问题；图5示出了本专利技术的三个实施方式中在不同煅烧时间下值得的Y2Si4N6C:0.1Ce3+(即x＝5mol％)荧光粉的X射线衍射图(XRD)。具体实施方式以下结合附图和下述实施方式进一步说明本专利技术，应理解，附图及下述实施方式仅用于说明本专利技术，而非限制本专利技术。针对现有Y2Si4N6C基荧光粉制备方法存在的问题，本专利技术提供了一种新的制备方案。在本专利技术优化方法中，前驱体制备采用溶胶凝胶法，粉体煅烧通过碳热还原氮化法，制备的黄色荧光粉体具有原料便宜，煅烧时间短，实验条件温和以及晶粒尺寸分布均匀等优点。本专利技术提供了一种稀土离子Ce3+掺杂的Y2Si4N6C黄色荧光粉的制备方法，属于发光材料制备
该荧光粉的制备方法主要包含如下步骤：按照化学计量组成Y2(1-x)Si4N6C:2xCe进行配料，构成Y2Si4N6C的前驱体原料为硝酸钇和正硅酸乙酯，碳源由蔗糖经浓硫酸碳化后得到，所述的掺杂剂原料为硝酸铈。将原料溶解于醇水混合溶剂中，搅拌，形成溶胶；之后先在烘箱中100℃条件下静置4～8h，再在烘箱中160℃下静置4～8h，进行预碳化；取出研磨，然后置于管式炉中N2气氛中700～900℃保温4～6h进行完全碳化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种稀土离子Ce3+掺杂的Y2Si4N6C黄色荧光粉的制备方法，其特征在于，所述黄色荧光粉的组成化学式为Y2(1‑x)Si4N6C:2xCe，x=0.5%‑5.0 %，所述方法包括：1）按黄色荧光粉的组成化学式，称量硝酸钇、正硅酸乙酯、作为掺杂剂的硝酸铈以及作为碳源的蔗糖作为前驱体原料，加入的蔗糖理论能够产生的碳为上述化学组成中所需碳的量的1.5‑8.0倍，所述前驱体原料均匀溶于含醇和水的混合溶剂后加入浓硫酸，搅拌至得到混合溶胶；2）将步骤1）制备的混合溶胶在80～180℃预碳化后所得产物，进行研磨破碎后，置于700‑900℃在氮气气氛中碳化得到第一混合粉体；3）将步骤2）所得的第一混合粉体，在1500‑1700℃、氮气气氛下，煅烧6‑10小时，即得所述黄色荧光粉。

【技术特征摘要】
1.一种稀土离子Ce3+掺杂的Y2Si4N6C黄色荧光粉的制备方法，其特征在于，所述黄色荧光粉的组成化学式为Y2(1-x)Si4N6C:2xCe，x=0.5%-5.0%，所述方法包括：1）按黄色荧光粉的组成化学式，称量硝酸钇、正硅酸乙酯、作为掺杂剂的硝酸铈以及作为碳源的蔗糖作为前驱体原料，加入的蔗糖理论能够产生的碳为上述化学组成中所需碳的量的1.5-8.0倍，所述前驱体原料均匀溶于含醇和水的混合溶剂后加入浓硫酸，搅拌至得到混合溶胶；2）将步骤1）制备的混合溶胶在80～180℃预碳化后所得产物，进行研磨破碎后，置于700-900℃在氮气气氛中碳化得到第一混合粉体；3）将步骤2）所得的第一混合粉体，在1500-1700℃、氮气气氛下，煅烧6-10小时，即得所述黄色...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘茜，万洁琼，杨华，魏钦华，
申请(专利权)人：中国科学院上海硅酸盐研究所，
类型：发明
国别省市：上海;31