一种β‑SiAlON∶Eu制造技术

本发明专利技术提供了一种新的长条棒状β‑SiAlON:Eu

【技术实现步骤摘要】
一种β-SiAlON∶Eu2+绿色荧光粉及其合成方法
本专利技术涉及荧光粉，具体的说是一种β-SiAlON∶Eu2+绿色荧光粉及其合成方法。
技术介绍
20世纪90年代以来，LED技术的长足发展，使其白光LED、LED背光等领域的应用越来越深入和广泛。白光LED相对于传统照明技术具有低能耗、高效率、无污染、寿命长等优点，在民用照明方面前途乐观。LED照明技术中，荧光粉是其关键技术和原材料之一。目前白光LED常用的绿色荧光粉主要为硫化物基荧光粉(例如ZnS:Cu,Al、SrGa2S4:Eu2+)，这类荧光粉因其普遍发光效率低、化学稳定性差、易潮解，并会产生对人体和环境有害的硫化物气体等问题而使其应用受到限制。在LED背光领域，目前的市场主流趋势仍为荧光粉加芯片的背光源方式，其所用绿色荧光粉主要为宽谱带的铝酸盐体系(YAG体系、LuAG体系)及窄谱带的硅酸盐体系。YAG铝酸盐体系主要为黄绿粉，其光谱的半峰宽在106nm左右，色纯度较低，很难达到NTSC标准值的要求；LuAG铝酸盐体系，同样亮度较高，半峰宽较宽(FWHM＝106nm)，色彩饱和度低，其颗粒密度较大，混胶配粉时容易出现沉降分层的现象，影响出光均匀性，并且原料成本较高。而硅酸盐体系虽然半峰宽较窄，为65nm左右，但该体系本身具有极高的热衰减和湿气衰减，仅适合于一些低端的显示产品。因此，研究新的基质稳定且合成条件简单的适合白光LED、LED背光显示用绿色荧光粉就显得尤为必要。近年来，稀土掺杂的新型氧氮化物、氮化物体系光转换材料以其良好的稳定性和可靠性引起了研究者的广泛关注。稀土掺杂的Sialon有独特的光谱学性能，具有优异的光转换效率，是一种具有良好应用前景的LED光转换材料，因而受到了研究者的广泛关注和研究。2005年NaotoHirosaki等人在“APPLIEDPHYSICSLETTERS”上发表的文章《Characterizationandpropertiesofgreen-emittingβ-SiAlON:Eu2+powderphosphorsforwhitelight-emittingdiodes》采用传统高温固相法合成β-SiAlON:Eu2+荧光粉，工艺简单，其实验样品颗粒长度为4μm，颗粒直径仅为0.5μm；2014年HuaYang等人在“J.AM.Ceram.Soc”杂志上发表的《Eu-Dopedβ-SiAlONPhosphors:Template-AssistantLowTemperaturesynthesis,DualBandEmission,andHigh-ThermalStability》通过低温固相合成得到实验样品，其细粉颗粒多，成型颗粒少，最粗的颗粒直径仅为0.7μm；中国专利CN102701745B通过碳热还原－溶胶凝胶法制备亚微米结构的β-SiAlON，颗粒直径仅为0.3～0.5μm。欧洲专利EP2570400A1和EP2662430A1提供了一种制备β-SiAlON:Eu2+荧光粉的工艺方法，通过热处理、强酸(氢氟酸加硝酸)酸处理等工艺，获得的最终样品颗粒均匀性差、粒径短、颗粒直径D50＝5～6μm，并且整体工艺复杂，流程长，操作具有一定的危险性，能耗高，生产成本高。由以上的这些文献可以看出，现有β-SiAlON:Eu2+绿色荧光粉固相烧结法中，低温烧结获得的产品颗粒直径均小于1μm，颗粒形貌不均匀，严重影响荧光粉的亮度、光效；而采用欧洲专利EP2570400A1介绍的制备方法，虽然能够获得稍粗颗粒的β-SiAlON:Eu2+绿色荧光粉，颗粒直径D50＝5～6μm，但整体工艺复杂，流程长，操作具有一定的危险性，能耗高，生产成本高。
技术实现思路
本专利技术的目的是要提供一种形貌规则、尺寸均匀、粒径较粗的β-SiAlON:Eu2+荧光粉，同时还要提供操作性好、环境友好的荧光粉的有效合成方法。本专利技术为实现以上目的所采用的技术方案如下：本专利技术提供了一种β-SiAlON:Eu2+绿色荧光粉，其化学通式为EuxSiaAlbOcNd，式中0.003≤x≤0.030，4.0＜a＜5.2，0.10＜b＜0.3，0.04≤c＜0.1，5.6≤d＜7.2。本专利技术还提供了一种β-SiAlON:Eu2+绿色荧光粉的制备方法，它包括如下步骤：(1)所述荧光粉的化学通式为EuxSiaAlbOcNd，式中0.003≤x≤0.030，4.0＜a＜5.2，0.10＜b＜0.3，0.04≤c＜0.1，5.6≤d＜7.2；(2)N2气氛保护下，按通式EuxSiaAlbOcNd中各元素化学计量比分别称取原料，然后加入助熔剂，得混合物料；所述混合物料中原料占94-99.9wt％，助熔剂占0.1-6wt％；所述原料为Si3N4、AlN、Al2O3和Eu2O3，所述Si3N4为α-Si3N4和/或β-Si3N4；所述助熔剂为卤化物；(3)将混合物料置于球磨混料器中，干混，然后过筛，装入坩埚，然后放入高温气压烧结炉中，抽真空至炉内压力低于10Pa，然后充入N2，至炉内压力为0.75～0.85MPa，然后加热升温；所述加热升温过程分为两个阶段，具体为：阶段一：室温～T1，T1为1400～1600℃，5℃/min＜升温速率≤10℃/min；在此升温阶段，炉内压力随温度升高而上升至1.0MPa；阶段二：T1～T2，T2为1850℃～2000℃，0℃/min＜升温速率≤5℃/min；到达T2后，在T2温度下保温8～12h；此阶段过程中维持炉内1.0MPa的压力不变；(4)步骤(3)之后，自然降温至室温，所得产物研磨后过筛，然后使用36～38wt％浓度的盐酸进行酸处理，再水洗至洗涤液pH为6～7，然后加热烘干，即得β-SiAlON:Eu2+绿色荧光粉。本专利技术的方法中，步骤(2)中，所述Si3N4优选为α-Si3N4或α-Si3N4和β-Si3N4的混合物，所述α-Si3N4和β-Si3N4的混合物中α-Si3N4比例大于95％。本专利技术的方法中，步骤(3)优选的方案是：将混合物料置于球磨混料器中，干混0.5h，然后过50～100目筛，装入坩埚，然后放入高温气压烧结炉中，抽真空至炉内压力为0～10Pa，然后充入N2气至炉内压力为0.75～0.85MPa，然后加热升温；所述加热升温过程分为两个阶段，具体为：阶段一：室温～T1，T1为1400～1600℃，5℃/min＜升温速率≤10℃/min；在此升温阶段，炉内压力随温度升高而上升至1.0MPa；阶段二：T1～T2，T2为1850℃～2000℃，0℃/min＜升温速率≤5℃/min；到达T2后，在T2温度下保温8～12h；此阶段过程中维持炉内1.0MPa的压力不变。本专利技术的方法中，所述卤化物为Li、Na、K、Mg、Ca、Sr、Ba、Al、Ga和Ce中的任意一种的卤化物或任意两种或两种以上的卤化物的混合物。优选的方案是，本专利技术的方法中，所述卤化物中所含卤素为氟、氯或碘。具体的，所述卤化物为下列化合物中的至少一种：LiCl、NaCl、KCl、MgCl2、CaCl2、SrCl2、BaCl2、AlCl3、GaCl3、CeCl3、LiF、NaF、KF、MgF2、CaF2、SrF2、BaF2、AlF3、GaF3、CeF3、LiI、N本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种β‑SiAlON∶Eu2+绿色荧光粉，其特征在于，其化学通式为EuxSiaAlbOcNd，式中0.003≤x≤0.030，4.0＜a＜5.2，0.10＜b＜0.3，0.04≤c＜0.1，5.6≤d＜7.2。

【技术特征摘要】
1.一种β-SiAlON∶Eu2+绿色荧光粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)所述荧光粉的化学通式为EuxSiaAlbOcNd，式中0.003≤x≤0.030，4.0＜a＜5.2，0.10＜b＜0.3，0.04≤c＜0.1，5.6≤d＜7.2；(2)N2气氛保护下，按通式EuxSiaAlbOcNd中各元素化学计量比分别称取原料，然后加入助熔剂，得混合物料；所述混合物料中原料占94-99.9wt％，助熔剂占0.1-6wt％；所述原料为Si3N4、AlN、Al2O3和Eu2O3，所述Si3N4为α-Si3N4和/或β-Si3N4；所述助熔剂为卤化物；(3)将混合物料置于球磨混料器中，干混0.5h，然后过50~100目筛，装入坩埚，然后放入高温气压烧结炉中，抽真空至炉内压力低于10Pa，然后充入N2气，至炉内压力为0.75～0.85MPa，然后加热升温；所述加热升温过程分为两个阶段，具体为：阶段一：室温～T1，T1为1400～1600℃，5℃/min＜升温速率≤10℃/mi...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志平，董秀芹，王海龙，赵金鑫，
申请(专利权)人：河北利福光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13