一种蓝光激发的Mn制造技术

本发明专利技术公开了一种蓝光激发的Mn

【技术实现步骤摘要】
一种蓝光激发的Mn4+掺杂氟钪酸盐红光材料及其制备方法
本专利技术涉及LED用红光粉体材料制备
，具体涉及一种蓝光激发的Mn4+掺杂氟钪酸盐红光材料及其制备方法。
技术介绍
与传统的照明光源白炽灯和荧光灯相比，白光LED具有耗响应快、无频闪、寿命长、节能环保等突出优点，成为新一代固态照明及背光源显示光源。目前主流商用白光LED由蓝光芯片激发黄色荧光粉Y3Al5O12:Ce3+(YAG:Ce3+)组合获得白光，此类白光LED发射光谱中缺少红光成分，导致LED色温较高(CCT>4000K)、显色指数较低(CRI,Ra<80)，难以满足室内照明以及宽色域液晶显示(LCD)背光源的要求。为提高白光LED的显色性能，需要向器件中添加适量的可被蓝光激发的红光材料。Mn4+掺杂氟化物红色荧光粉已有报道，主要包括A2MF6:Mn4+、BMF6:Mn4+、A3NF6:Mn4+、ALnF4:Mn4+(A：Li、Na、K、Rb、Cs、NH4；B：Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn；M:Si、Ge、Sn、Ti、Zr、Hf；N:Al、Ga、In；Ln:正三价稀土离子)系列类型，大部分都具有较高的发光效率，可以应用于白光LED(氟化物荧光粉体材料及其半导体发光器件，CN102827601A；氟化物荧光粉体材料的制备方法，CN103980896A)。然而Mn4+离子掺杂在不同基质时，所处的晶体场环境随之发生改变，其光学性质、发光效率以及化学稳定性等都会发生改变。目前，具有高发光效率以及优异化学稳定性的红光材料依然匮乏，因此开发新型Mn4+掺杂的氟化物红光材料具有非常重大的现实意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种蓝光激发的Mn4+掺杂氟钪酸盐红光材料。该Mn4+掺杂氟钪酸盐红光材料具有良好的发光效率，能被蓝光有效激发产生红光，可应用于白光LED照明及背光源显示，能有效提高白光LED的显色性能。本专利技术的目的还在于提供所述的一种蓝光激发的Mn4+掺杂氟钪酸盐红光材料的制备方法，该制备方法为共沉淀法，制备工艺均简单易行、条件温和、有利于规模化生产。本专利技术的目的通过如下技术方案实现。一种蓝光激发的Mn4+掺杂氟钪酸盐红光材料，为粉体材料，化学式为AxScyFz:Mn4+，其中A为Li、Na、K、Rb、Cs、NH4、Be、Mg、Ca、Sr、Ba和Zn中的一种以上，x、y、z分别为A、Sc、F元素之间相对所占的摩尔比系数，1≤x≤3，1≤y≤3，5≤z≤7。进一步地，所述Mn4+掺杂氟钪酸盐红光材料能被300～400nm的紫外光和400～500nm的蓝光有效激发，产生位于575～675nm波段的窄带红光发射，其中，最强发射峰位于620～640nm波段。制备所述的一种蓝光激发的Mn4+掺杂氟钪酸盐红光材料的方法，采用共沉淀法，具体包括如下步骤：按Mn4+掺杂氟钪酸盐红光材料的化学式AxScyFz:Mn4+，将含Sc元素的化合物和含铵的氟化物加入到溶剂中，加热进行反应，反应结束后冷却至室温，再加入A2MnF6进行反应，最后加入含A元素的化合物进行沉淀，并继续搅拌30～240分钟，过滤，所得沉淀经过洗涤、干燥，得到所述Mn4+掺杂氟钪酸盐红光材料。进一步地，采用共沉淀法制备Mn4+掺杂氟钪酸盐红光材料过程中，所述的A2MnF6通过如下方法制备得到：按A2MnF6的化学式，将A的氟化物或A的氟氢化物溶于溶剂中，加入AMnO4，搅拌均匀，再将溶液冷却至0～5℃，最后逐滴加入质量分数为5～30％的过氧化氢溶液直至溶液由紫色变成黄色后立即停止滴加，过滤，将获得的黄色沉淀洗涤、干燥，得到所述A2MnF6。更进一步地，所述溶剂均包括水、无机酸和有机酸中的一种以上。进一步地，所述含Sc元素的化合物包括Sc元素的氧化物、Sc元素的卤化物、Sc元素的酸和Sc元素的酸盐中的一种以上。进一步地，所述含铵的氟化物为氟氢化铵。进一步地，所述含铵的氟化物与Sc元素的摩尔比为3～12:1。进一步地，加热进行反应的温度为30～110℃，反应的时间为2～12小时。进一步地，所述A2MnF6与Sc元素的摩尔百分比为0.1～50％。进一步地，加入A2MnF6后的反应温度为0～100℃，反应时间为30～240分钟。进一步地，所述含A元素的化合物包括A元素的卤化物、A元素的氧化物和A元素的酸盐中的一种以上。进一步地，所述溶剂包括水、无机酸和有机酸中的一种以上。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和有益效果：(1)本专利技术的Mn4+掺杂氟钪酸盐红光材料种类多，不局限于A2MF6、ALnF4之元素比固定的化学式；(2)本专利技术的Mn4+掺杂氟钪酸盐红光材料为粉体材料，能被蓝光激发产生红光，广泛商业化应用于白光LED照明及背光源显示领域；(3)本专利技术的制备方法为共沉淀法，制备工艺简单易行、条件温和、成本低，有利于大规模工业化生产。附图说明图1为实施例2中制备的KSc2F7:Mn4+红光材料的XRD衍射图；图2为实施例2中制备的KSc2F7:Mn4+红光材料的室温激发和发射光谱图；图3为实施例3中制备的(NH4)3ScF6:Mn4+红光材料的XRD衍射图；图4为实施例3中制备的(NH4)3ScF6:Mn4+红光材料的室温激发和发射光谱图。具体实施方式以下结合具体实施例和附图对本专利技术技术方案作进一步阐述，但以下实施例仅为加强对本专利技术技术方案的说明，不应将这些实施例解释为对所要求保护的专利技术范围的任何限制。本专利技术的实施案例是制备Mn4+掺杂AxScyFz氟钪酸盐红光材料的方法，其中A为Li、Na、K、Rb、Cs、NH4、Be、Mg、Ca、Sr、Ba和Zn中的一种以上，1≤x≤3、1≤y≤3、5≤z≤7；Mn4+掺杂氟钪酸盐红光材料中，基质材料中的Sc离子被Mn4+离子所掺杂；Mn4+掺杂氟钪酸盐红光材料能很好地被紫外光和蓝光激发，并发射出575～675nm波长范围内的红光，其中，最强发射峰位于620～640nm波段。本专利技术具体实施例中，Mn4+掺杂氟钪酸盐红光材料采用共沉淀法制备，具体包括如下步骤：(1)制备原料：制备Mn源，Mn4+的氟化物比较稳定，优选K2MnF6；(2)将含Sc元素的化合物与氟化物加热溶解于水中，30～110℃加热进行反应，反应结束后冷却至室温，再加入K2MnF6(Mn与Sc元素摩尔百分比为0.1～50％，优选1％～10％)于0～100℃进行反应，最后加入A的氟化物(优选KF或KHF2)沉淀出样品，继续在0～100℃下搅拌30～240分钟，所得沉淀样品经过过滤、洗涤、干燥，获得Mn4+掺杂AxScyFz氟钪酸盐红光材料。实施例1K2MnF6的制备根据文献Angew.Chem-Ger.Edit.65，304(1953)中所述的方法制备K2MnF6，具体包括如下步骤：称取10gKHF2溶于50ml质量分数为49％的氢氟酸溶液中，加入1gKMnO4，搅拌至固体全部溶解，同时将溶液冷却至0～5℃，然后逐步滴加质量分数为30％的过氧化氢溶液，直至溶液由紫色变成黄色时立即停止滴加，过滤收集沉淀样品，经过丙酮洗涤3次，置于80℃干燥2h，得到K2MnF6。实施例2KSc2F7:Mn4+红光材料的制备，具体包括如下步骤：称取0.69g本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种蓝光激发的Mn

【技术特征摘要】
1.一种蓝光激发的Mn4+掺杂氟钪酸盐红光材料，其特征在于，为粉体材料，化学式为AxScyFz:Mn4+，其中A为Li、Na、K、Rb、Cs、NH4、Be、Mg、Ca、Sr、Ba和Zn中的一种以上，x、y、z分别为A、Sc、F元素之间相对所占的摩尔比系数，1≤x≤3，1≤y≤3，5≤z≤7；所述Mn4+掺杂氟钪酸盐红光材料能被300~400nm的紫外光和400~500nm的蓝光有效激发，产生位于575~675nm波段的窄带红光发射，其中，最强发射峰位于620~640nm波段。2.制备权利要求1所述的一种蓝光激发的Mn4+掺杂氟钪酸盐红光材料的方法，其特征在于，采用共沉淀法，具体包括如下步骤：按Mn4+掺杂氟钪酸盐红光材料的化学式AxScyFz:Mn4+，将含Sc元素的化合物和含铵的氟化物加入到溶剂中，加热进行反应，反应结束后冷却至室温，然后加入A2MnF6进行反应，最后加入含A元素的化合物进行沉淀，并继续搅拌30~240分钟，过滤，所得沉淀经过洗涤、干燥，得到所述Mn4+掺杂氟钪酸盐红光材料。3.根据权利要求2所述的一种蓝光激发的Mn4+掺杂氟钪酸盐红光材料的制备方法，其特征在于，所述A2MnF6通过如下方法制备得到：按A2MnF6的化学式，将A的氟化物或A的氟氢化物溶于溶剂中，加入AMnO4，搅拌均匀，冷却至0~5℃，再逐滴加入质量浓度为5~30%的过氧化氢溶液直至溶液由紫色变成黄色后立即停止滴加，过滤，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勤远，周亚运，宋恩海，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44