一种Mn制造技术

本发明专利技术公开了一种Mn

A kind of Mn

The invention discloses a kind of Mn

【技术实现步骤摘要】
一种Mn4+离子掺杂的红色荧光粉、制备方法及应用
本专利技术属于固体荧光材料领域，尤其是关于一种锰(IV)掺杂的红色发光材料及其具体的获得途径。所制备的发光材料可以和YAG：Ce，InGaN蓝光芯片组合，可弥补传统商业白光LED高色温，显色指数差的缺点，能得到人们所需求的暖白光。
技术介绍
飞速的社会发展在促进人类文明的同时，也加剧了对能源的需求，在新型能源没有成熟开发和利用之前，传统的化石燃料如石油，煤炭，天然气等一次能源依然是我们从大自然获取能量的主要倚仗。但是，矿物燃料的滥用又加剧了二氧化碳的排放，雾霾等一系列环境污染问题，在人类生活环境受到威胁的情况下，节能减排成了各国争相推崇的策略。白炽灯在近一百多年里为人类在夜晚带来了光明，但也由于其高能耗，易损坏，不环保等缺点逐渐退出了历史舞台。白光LEDs作为一种新型的绿色光源，凭借其诸多优点开始被广泛应用于照明灯具、显示器中，是照明领域里节能减排的一个里程碑。目前，商业应用中最普遍的还是通过InGaN发出的蓝光与YAG:Ce3+荧光粉发出的黄光相混合而得到白光，但是这种设计最根本的缺陷就是显色性不好，并且色温比较高，造成这种现象的根本原因就是红色光源的缺失。因此，理论上我们需要往其中加入一种能发出红光的荧光粉，除此之外，它还要能被蓝光有效激发。掺杂稀土离子Eu3+是最易获得红色光源的一种方法，但是其只能在近紫外下（<365纳米）被激发，与蓝光芯片InGaN（激发区域一般在380~470纳米）不匹配所以不能满足WLEDs中的应用需求，而且稀土是一种战略资源，价格也比较昂贵，因此，亟待寻找一种低成本，能被短波长光激发的非稀土掺杂的红色荧光粉。在几种过渡金属元素中，Mn4+是一种合适的红色荧光粉激活剂，由于其独特的2E-4A2自旋禁戒跃迁，这使得它发出的光在红光波段的范围；Mn4+还具有3d3电子组态，在一定的配位环境中，能够呈现有效的发射并且易被近紫外和蓝光激发。除此之外，Mn4+离子的原料来源广，价格较稀土便宜很多，这有利于降低WLEDs的制造成本。由于Mn4+离子广阔的应用前景，得到了越来越多的重视。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的不足，提供一种可响应激发光源激发出的紫外、近紫外或蓝光等波段，能发射红色荧光的非稀土掺杂材料——Mn4+离子掺杂的红色荧光粉、制备方法及应用。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是提供一种Mn4+离子掺杂的红色荧光粉，它的化学式为：Cs3Ge2Sb3O13:xMn4+，其中，x为Mn4+掺杂的摩尔比，0.0005≤x≤0.015。本专利技术所述荧光粉在波长为270～480纳米的近紫外至蓝光激发下，发射出主波长为620～750纳米的红色荧光。本专利技术技术方案还包括如上所述的Mn4+离子掺杂的红色荧光粉的制备方法，采用化学凝胶法，步骤如下：1．以含铯离子Cs+的化合物，含锗离子Ge4+的化合物，含锑离子Sb5+的化合物和含锰离子Mn4+的化合物为原料，按化学式Cs3Ge2-2xMn2xSb3O13对应的化学计量比，其中，x为Mn4+的摩尔百分比系数，0.0005≤x≤0.015，称取各原料，将所称取的原料分别溶解于相应的溶剂中，搅拌3小时以上；2．以柠檬酸为络合剂，按各原料中反应物质量的0.5～2.0wt%分别添加络合剂，在温度为60～90℃的条件下搅拌0.5～5h；3．将步骤2得到的各溶液缓慢混合，在温度为60～100℃的条件下搅拌3～6小时，静置、烘干后得到蓬松的前驱体；4．将前驱体充分研磨，在温度为400～600℃的条件下保温3～5h小时后，再升温至950～1250℃，在空气气氛中煅烧，煅烧时间为3～8h；5．将步骤4得到的产物自然冷却，得到一种Mn4+离子掺杂的红色荧光粉。上述技术方案中，所述的含铯离子Cs+的化合物为硝酸铯CsNO3、乙酸铯C2H3CsO2、碳酸铯Cs2CO3中的一种；所述的含锗离子Ge4+的化合物为氧化锗GeO2和四氯化锗GeCl4中的一种；所述的含锑离子Sb5+的化合物为醋酸锑C6H9O6Sb和三氯化锑SbCl3中的一种；所述的含锰离子Mn4+的化合物为四水合硝酸锰Mn(NO3)2·4H2O、乙酸锰Mn(CH3COO)2、氯化锰MnCl2中的一种。步骤4所述的一个优选方案是：煅烧温度为1000～1200℃，煅烧时间为3～6小时。本专利技术所述的Mn4+离子激活的红色荧光粉的应用，将其作为红色光源，与蓝光芯片组合，得到暖白光。与现有技术方案相比，本专利技术技术方案优点在于：1．本专利技术制备的Mn4+离子掺杂的红色荧光粉，在近紫外和蓝光波段能够有效吸收并发射620～750纳米范围的红光。2．本专利技术制备的Mn4+离子掺杂的红色荧光粉有较高的发光效率，且因为是无机盐，所以还具有很好的化学稳定性和热稳定性，可用作多基色节能荧光光源的红色组分，以提高显色指数和降低色温。3．本专利技术制备的Mn4+离子掺杂的红色荧光粉，不仅具有与稀土离子相比拟的发光特性而且原料丰富，成本低，在替代稀土元素方面具有很好的应用前景。4．本专利技术无废气废液排放，是一种环境友好的无机发光材料。附图说明图1是按本专利技术实施例1技术方案制备的Cs3Ge1.999Mn0.001Sb3O13的X射线粉末衍射图谱；图2是按本专利技术实施例1技术方案制备的Cs3Ge1.999Mn0.001Sb3O13的SEM图谱；图3是按本专利技术实施例1技术方案制备的Cs3Ge1.999Mn0.001Sb3O13在656纳米监测下得到的近紫外至蓝光区域的激发光谱图；图4是按本专利技术实施例1技术方案制备的Cs3Ge1.999Mn0.001Sb3O13在400纳米激发下的发光光谱图；图5是按本专利技术实施例1技术方案制备的Cs3Ge1.999Mn0.001Sb3O13的发光衰减曲线；图6是按本专利技术实施例5技术方案制备的Cs3Ge1.984Mn0.016Sb3O13的X射线粉末衍射图谱；图7是按本专利技术实施例5技术方案制备的Cs3Ge1.984Mn0.016Sb3O13的SEM图谱；图8是按本专利技术实施例5技术方案制备的Cs3Ge1.984Mn0.016Sb3O13在656纳米监测下得到的近紫外至蓝光区域的激发光谱图；图9是按本专利技术实施例5技术方案制备的Cs3Ge1.984Mn0.016Sb3O13在400纳米激发下的发光光谱图；图10是按本专利技术实施例5技术方案制备的Cs3Ge1.984Mn0.016Sb3O13的发光衰减曲线。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术技术方案作进一步描述。实施例1制备Cs3Ge1.999Mn0.001Sb3O13根据化学式Cs3Ge1.999Mn0.001Sb3O13，按化学计量比分别称取硝酸铯CsNO3：2.924克，氧化锗GeO2：1.045克；醋酸锑C6H9O6Sb：4.483克；四水合硝酸锰Mn(NO3)2·4H2O：0.001克；再按各原料中反应物质量的2.0wt%分别称取相应的柠檬酸。先将醋酸锑溶于适量的乙二醇溶液中，搅拌，获得溶液A；再将其余原料一起溶解于适量的稀硝酸中，搅拌3小时，待原料尤其是氧化锗完全溶解后，再将称取的柠檬酸加入上述混合液中，得到溶液B；将A溶液边搅拌边缓慢加入到B溶液中，并在75℃的水浴锅中搅拌直至胶状。将所得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Mn

【技术特征摘要】
1.一种Mn4+离子掺杂的红色荧光粉，其特征在于它的化学式为：Cs3Ge2Sb3O13:xMn4+，其中，x为Mn4+掺杂的摩尔比，0.0005≤x≤0.015。2.根据权利要求1所述的一种Mn4+离子掺杂的红色荧光粉，其特征在于：所述荧光粉在波长为270～480纳米的近紫外至蓝光激发下，发射出主波长为620～750纳米的红色荧光。3.一种如权利要求1所述的Mn4+离子掺杂的红色荧光粉的制备方法，其特征在于采用化学凝胶法，包括以下步骤：（1）以含铯离子Cs+的化合物，含锗离子Ge4+的化合物，含锑离子Sb5+的化合物和含锰离子Mn4+的化合物为原料，按化学式Cs3Ge2-2xMn2xSb3O13对应的化学计量比，其中，x为Mn4+的摩尔百分比系数，0.0005≤x≤0.015，称取各原料，将所称取的原料分别溶解于相应的溶剂中，搅拌3小时以上；（2）以柠檬酸为络合剂，按各原料中反应物质量的0.5～2.0wt%分别添加络合剂，在温度为60～90℃的条件下搅拌0.5～5h；（3）将步骤（2）得到的各溶液缓慢混合，在温度为60～100℃的条件下搅拌3～6小时，静置、烘干...

【专利技术属性】
技术研发人员：王作山，
申请(专利权)人：苏州美纳福健康科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32