本发明专利技术公开了一种高亮度的粒径均匀的氮化物红光荧光粉及其制备方法和应用，该荧光粉的化学通式为ZnxAyEu(1‑x‑y)AumD(1‑m)E1.1N(9.4/3‑m)Cl3m；A代表Sr、Ca、Mg、Ba中的一种或两种，Ca是必须的；D代表B、Al、Ga、In、Tl、Gd、Lu、Y、Sc、Bi中的至少一种，Al是必须的；E代表Si、Ge、Sn、Ti、Mn、Re中的一种或两种，Si是必须的；0<x≤0.1，0<y<1，0<m≤0.2。对原料进行预处理后，按照化学通式中各元素摩尔比称取原料，并添加占以上几种主料总质量1~10wt%的助熔剂，在惰性气体下干混研磨，还原气氛条件下升温反应，降温至室温，粗品经后处理即得。本发明专利技术所提供荧光粉的发光强度、颗粒均匀程度及热稳定性能良好，颗粒的平均粒径较小，并且制备过程简单，适于大规模工业化生产。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种氮化物发光材料及其制备方法，具体的说是一种高亮度的粒径均匀的氮化物红光荧光粉及其制备方法和应用。
技术介绍
白光发光二极管(Whitelight-emittingdiode，WLED)不仅克服了传统白炽灯和荧光灯存在的耗电多、易碎及废弃物汞污染等缺点，而且具有体积小、寿命长、抗震耐冲、可回收、可平面封装、经济与环境效益明显等特点，是继白炽灯、日光灯和节能灯之后的第四代照明电光源，被誉为“21世纪绿色光源”，成为照明行业中最有力的竞争者之一。实现白光LED有多种方法，目前行业内普遍采用的方法是用InGaN蓝光芯片涂敷YAG:Ce黄色荧光粉形成白光LED。YAG:Ce黄色荧光粉虽然具有高发光效率、发射谱带宽等优点，但在实际使用中存在显色指数低、光谱中红光成分不足等缺点，导致很难得到较高显色指数的白光LED器件，也很难实现暖白光。在黄粉中添加红光荧光粉则能有效地解决这些问题。氮化物/氮氧化物荧光材料可被蓝光有效激发并发射出红光，具有高效发光效率、荧光特性可设计性强、热稳定性高以及化学稳定性极强的优点，近年在照明和显示领域受到了广泛关注和应用。专利CN200710199440.4中提及一种与CaAlSiN3具有相同晶体结构的无机化合物Ca0.992Eu0.008AlSiN3，其可被350nm～600nm的紫外线或可见光激发，发射出570nm～700nm的可见光，但该类荧光粉的粒径较大，D50约为15μm。传统荧光粉生产厂为追求高光效，通常选择制备颗粒较大的荧光粉，提高颗粒的结晶性，生产后期再对荧光粉颗粒进行破碎处理。采用这种方式，虽然在粉体表征方面获得了较高的相对亮度，但在封装时，却会出现由于颗粒过大、颗粒分布不均造成颗粒在胶体中的沉降速率大，导致封装后呈现黄光圈等现象，在暖白光方面表现的尤其明显。而采取后期破碎的方式会由于物理作用使颗粒粉碎，颗粒缺陷增多，光谱性能变差。因此，在生产阶段得到结晶性好，颗粒小且均匀的高光效红光荧光粉变得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高亮度的粒径分布均匀的氮化物红光荧光粉及其制备方法，以解决现有红色荧光粉发光强度较差，半峰宽较大，粒径较大，封装出光不均匀等问题。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种高亮度的粒径均匀的氮化物红光荧光粉，该荧光粉的化学通式为：ZnxAyEu(1-x-y)AumD(1-m)E1.1N(9.4/3-m)Cl3m；其中A代表Sr、Ca、Mg、Ba中的一种或两种，其中Ca是必须的；D代表B、Al、Ga、In、Tl、Gd、Lu、Y、Sc、Bi中的至少一种，其中Al是必须的；E代表Si、Ge、Sn、Ti、Mn、Re中的一种或两种，其中Si是必须的；0<x≤0.1，0<y<1，0<m≤0.2；所述荧光粉由化学通式ZnxAyEu(1-x-y)AumD(1-m)E1.1N(9.4/3-m)Cl3m中各元素原料与助熔剂混合均匀后制备而得。所述助熔剂为由ZnCl2、AlF3、H3BO3和BaCl2制成的α-助熔剂，四者的摩尔比为ZnCl2∶AlF3∶H3BO3∶BaCl2＝1∶a∶b∶c，且1≤a≤12，1≤b≤10，1≤c≤10，优选地，5≤a≤10，3≤b≤8，2≤c≤8。所述α-助熔剂的制备方法包括如下步骤：(1)将阴离子表面活性剂与酒精按照质量比为2∶1的比例进行混合，制备混合液；(2)将ZnCl2、AlF3、H3BO3和BaCl2的混合物与所述混合液按照固液比1g∶5mL的比例于球磨罐中湿法混合30min后，抽滤，经120℃烘干1h后，研磨过200目筛即得α-助熔剂。本专利技术还提供了该氮化物红光荧光粉的制备方法，包括以下步骤：(a)按照权利要求1所述的化学通式ZnxAyEu(1-x-y)AumD(1-m)E1.1N(9.4/3-m)Cl3m中各元素的摩尔比称取A的氮化物、D的氮化物、E的氮化物、Zn的氮化物、Eu的氮化物及Au的氯化物，同时称取助熔剂，所述助熔剂的添加量占以上几种主料总质量的1～10wt％；(b)将上述所有原料在惰性气体保护下，在玛瑙研钵中进行干混，研磨0.5h，得到混合物；(c)将混合物倒入钼坩埚中压实，并在表面平铺一层质量为混合物总质量3～10wt％的碳粉，盖好钼坩埚盖；(d)将上述钼坩埚于还原气氛下升温至1500℃～1900℃，保温4～60h，降温至1000℃后自然冷却至室温，得到荧光粉粗品；(e)将所述荧光粉粗品经研磨、过筛后进行后处理，即得氮化物红色荧光粉。本专利技术步骤(a)中，在称取所述原料之前，先对氮化物原料进行过筛，过筛后方可称取；在称取所述原料之前，先将氯化物在120℃左右烘干2h后，再进行称量。本专利技术步骤(a)中，在惰性气体保护下称取所述A的氮化物、D的氮化物、E的氮化物、Zn的氮化物及Eu的氮化物。本专利技术步骤(a)中所述助熔剂为由ZnCl2、AlF3、H3BO3和BaCl2制成的α-助熔剂，四者的摩尔比为ZnCl2∶AlF3∶H3BO3∶BaCl2＝1∶a∶b∶c，且1≤a≤12，1≤b≤10，1≤c≤10，所述α-助熔剂的制备方法包括如下步骤：(1)将阴离子表面活性剂与酒精按照质量比2∶1的比例进行混合，制备混合液；(2)将ZnCl2、AlF3、H3BO3和BaCl2的混合物与所述混合液按照固液比1g∶5mL的比例于球磨罐中湿法混合30min后，抽滤，经120℃烘干1h后，研磨过200目筛即得α-助熔剂。本专利技术步骤(d)中所述的还原气氛是指N2、NH3混合气体形成的还原气氛，其中NH3的体积分数为5～20％。本专利技术步骤(d)中的升温速率与降温速率均为10℃/min。本专利技术步骤(e)中所述的后处理包括如下步骤：将经研磨过筛后的荧光粉体于醋酸-醋酸钠缓冲溶液中以400r/min的转速搅拌3h，其中固液比为1g∶12mL；搅拌结束后进行真空抽滤，抽滤过程中以去离子水进行润洗；抽滤结束后于120℃下烘干4h，过200目筛后进行气流分散。本专利技术制备的高亮度的粒径均匀的氮化物红光荧光粉能够被300nm～500nm蓝光有效激发，并发射出峰值波长可调的(640nm～670nm)长波段红光。本专利技术对荧光粉的晶体场进行了调节，使得到的荧光粉峰值波长更长，避免产生发光较差的中间产物，同时又能保证晶体结构的热稳定性和荧光粉的收率，使晶体结构更加稳定；在多种离子的相互作用下，得到了热稳定性能优良、热猝灭性能优良的荧光粉。本专利技术在进行高温固相烧结时，在原料中添加了α-助熔剂，并在烧结坩埚原料表层中平铺碳粉，以调节粉体的烧结状态，控制颗粒的粒径大小及均匀程度。本专利技术经过系列优化实验，得到了亮度更高、粒径小且均匀，出光均匀，热稳定性和热猝灭性均更加优良的更适用于照明和显示系统的红色荧光粉。附图说明图1是本专利技术实施例1所得产品的SEM图。图2是对比例Eu0.008Ca0.992AlSiN3的SEM图。图3是本专利技术实施例1与对比例1制备的荧光粉的发射光谱图，其中虚点线对应的是对比例1，实线对应实施例1。图4是本专利技术实施例1所得产品的粒径分布图，其中实线表示颗粒的微分分布，虚点线表示颗粒的累积分布。图5是双85实验中实施例1与对比例1的亮度变化，其中实线表示的是实施例1，虚点线表示本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高亮度的粒径均匀的氮化物红光荧光粉，其特征在于，该荧光粉的化学通式为ZnxAyEu(1‑x‑y)AumD(1‑m)E1.1N(9.4/3‑m)Cl3m；式中A代表Sr、Ca、Mg、Ba中的一种或两种，其中Ca是必须的；D代表B、Al、Ga、In、Tl、Gd、Lu、Y、Sc、Bi中的至少一种，其中Al是必须的；E代表Si、Ge、Sn、Ti、Mn、Re中的一种或两种，其中Si是必须的；0<x≤0.1，0<y<1，0<m≤0.2；所述荧光粉由化学通式ZnxAyEu(1‑x‑y)AumD(1‑m)E1.1N(9.4/3‑m)Cl3m中各元素原料与助熔剂混合均匀后制备而得。
【技术特征摘要】
1.一种高亮度的粒径均匀的氮化物红光荧光粉，其特征在于，该荧光粉的化学通式为ZnxAyEu(1-x-y)AumD(1-m)E1.1N(9.4/3-m)Cl3m；式中A代表Sr、Ca、Mg、Ba中的一种或两种，其中Ca是必须的；D代表B、Al、Ga、In、Tl、Gd、Lu、Y、Sc、Bi中的至少一种，其中Al是必须的；E代表Si、Ge、Sn、Ti、Mn、Re中的一种或两种，其中Si是必须的；0<x≤0.1，0<y<1，0<m≤0.2；所述荧光粉由化学通式ZnxAyEu(1-x-y)AumD(1-m)E1.1N(9.4/3-m)Cl3m中各元素原料与助熔剂混合均匀后制备而得。2.根据权利要求1所述的高亮度的粒径均匀的氮化物红光荧光粉，其特征在于，所述助熔剂为由ZnCl2、AlF3、H3BO3和BaCl2制成的α-助熔剂，四者的摩尔比为ZnCl2∶AlF3∶H3BO3∶BaCl2=1∶a∶b∶c，且1≤a≤12，1≤b≤10，1≤c≤10。3.根据权利要求2所述的高亮度的粒径均匀的氮化物红光荧光粉，其特征在于，所述α-助熔剂的制备方法包括如下步骤：（1）将阴离子表面活性剂与酒精按照质量比为2∶1的比例进行混合，制备混合液；（2）将ZnCl2、AlF3、H3BO3和BaCl2的混合物与所述混合液按照固液比1g∶5mL的比例于球磨罐中湿法混合30min后，抽滤，经120℃烘干1h后，研磨过200目筛即得α-助熔剂。4.一种高亮度的粒径均匀的氮化物红光荧光粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（a）按照权利要求1所述的化学通式ZnxAyEu(1-x-y)AumD(1-m)E1.1N(9.4/3-m)Cl3m中各元素的摩尔比分别称取A的氮化物、D的氮化物、E的氮化物、Zn的氮化物、Eu的氮化物及Au的氯化物，同时称取助熔剂，所述助熔剂的添加量占以上主料总质量的1~10wt%；（b）将上述所有原料在惰性气体保护下进行干混，研磨，得到混合物；（c）将混合物倒入钼坩埚中压实，并在表面平铺一层质量为混合物总质量3~10wt%的碳粉，盖好钼坩埚盖；（d...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨志平，李璇璇，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
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