一种制备高结晶性纳米氮化物荧光粉的方法技术

本发明专利技术公开了一种制备高结晶性纳米氮化物荧光粉的方法，先制备出纳米尺寸的硫酸钾颗粒，并对纳米硫酸钾颗粒进行了表面改性，使其颗粒在二甲苯中均匀分散，然后在二甲苯中对机械粉碎得到的纳米氮化物荧光粉颗粒进行分散并隔离。将沉淀物烘干后在惰性气氛中煅烧，水洗后可得高结晶高分散、且发光性能优良的纳米氮化物荧光粉。本发明专利技术可以快速批量制备出高质量的纳米氮化物荧光粉，该荧光粉可以做成透明荧光胶，不仅消除光散射损失，还可以解决因沉降导致的白光LED光色不一致问题。

A method for preparing highly crystalline nanocrystalline nitride phosphors

The invention discloses a method for preparing high crystalline nano nitride fluorescent powder. The nano size potassium sulfate particles are prepared first, and the nano potassium sulfate particles are modified to make the particles dispersed uniformly in the xylene, and then the nano nitride phosphor particles obtained by mechanical pulverization in the xylene are carried out. Dispersing and isolating. After drying, the precipitates are calcined in an inert atmosphere. After washing, the nanocrystalline nitride phosphors with high crystallinity, high dispersion and excellent luminescent properties can be obtained. The invention can quickly produce high quality nano nitride phosphor powder, which can be made into transparent fluorescent glue, not only to eliminate the light scattering loss, but also to solve the problem of the disagreement of the white light LED caused by the settlement.

【技术实现步骤摘要】
一种制备高结晶性纳米氮化物荧光粉的方法
本专利技术涉及一种制备高结晶性纳米氮化物荧光粉的技术，属于发光材料

技术介绍
(Sr/Ca)AlSiN3：Eu和Sr2Si5N8：Eu体系氮化物红色荧光粉由于发光效率高、光色纯正，商用白光LED中得到广泛应用。目前商用氮化物荧光粉均采用高温固相法制备，其合成温度高达1400℃至1700℃，制备出的荧光粉颗粒粗大，粒径一般在10～20μm左右。由于颗粒过于粗大，存在两方面缺陷：(1)荧光粉颗粒在封装过程中由于比重远高于液体封装胶，而在封装胶中发生沉降，导致封装过程难以精确控制、荧光粉颗粒分布不均匀，白光LED的光色一致性难以保证，光色不均匀、良品率低。为保证各批次荧光粉颗粒的沉降程度一致，必将对封装工艺的精确度提出更高要求，大大增加了封装工艺成本；(2)荧光粉颗粒对激发光和发射光均有很强的光散射，带来光散射损失，而且部分光返回LED芯片，又会带来内部反射损失，影响了白光LED的出光效率。要消除荧光粉颗粒的出光损失，必须将荧光粉颗粒尺寸降低到100nm以下，而且均匀分散在封装胶中达到透明状态，才能彻底消除光散射。也就是说，制备出分散的纳米氮化物荧光粉是消除光散射损失的唯一途径。另外，如果能将荧光粉颗粒做到100纳米以下，其在封装胶中的沉降速度将减慢10000倍，可以基本消除因颗粒沉降带来的光色不均匀现象。由于合成温度极高，使用现有常规手段难以制备出纳米氮化物荧光粉。而如果使用球磨、气流磨等机械粉碎方法将氮化物荧光粉颗粒尺寸降低至纳米尺度，又会严重破坏荧光粉颗粒的结晶性，带来发光效率的大幅度下降。而如果将机械粉碎后的纳米氮化物荧光粉二次高温煅烧，虽然可以恢复其结晶性，但又会导致纳米颗粒再次烧结长大。迄今为止，尚没有关于高结晶性分散纳米氮化物颗粒及透明氮化物荧光胶的报道。
技术实现思路
技术问题：本专利技术提供了一种可以快速批量制备出分散性良好的纳米氮化物颗粒，解决纳米颗粒的团聚和烧结问题的制备高结晶性纳米氮化物荧光粉的方法，可稳定制备出粒径小于100nm的纳米颗粒，制备出的高分散性纳米氮化物荧光粉可以和有机硅树脂、硅胶或环氧树脂做成透明荧光胶，消除因光散射导致的光损失，提高白光LED的出光效率，基本没有因沉降导致的白光LED光色不一致问题。技术方案：本专利技术的制备高结晶性纳米氮化物荧光粉的方法，包括以下步骤：1)配制纳米硫酸钾，分散在乙醇中，得到纳米硫酸钾乙醇分散液；2)在纳米硫酸钾乙醇分散液中加入硬脂酸，在30-60℃保温1小时以上；3)将纳米硫酸钾乙醇分散液离心后，分散在二甲苯中，配制成透明纳米硫酸钾二甲苯分散液；4)将粗颗粒氮化物荧光粉机械粉碎为纳米氮化物荧光粉，加入至所述透明纳米硫酸钾二甲苯分散液中；5)升温至40-100℃，搅拌0.5-4小时；6)离心，将离心物烘干、在1000℃以下惰性气氛中煅烧；7)冷却后用水洗涤、干燥，得到高结晶性纳米氮化物荧光粉。进一步的，本专利技术方法中，步骤1)中纳米硫酸钾按照如下方式配制：在硫酸钾水溶液中加入聚丙烯酸并溶清，在搅拌条件下，将含有聚丙烯酸的硫酸钾水溶液滴入有机溶剂，离心后得到沉淀物，用有机溶剂洗涤沉淀物1-2遍，干燥后得到纳米硫酸钾晶进一步的，本专利技术方法中，硫酸钾水溶液的浓度为0.01mol/L至饱和浓度。进一步的，本专利技术方法中，聚丙烯酸的加入量为硫酸钾质量的0.5％-100％。进一步的，本专利技术方法中，有机溶剂为甲醇、乙醇、叔丁醇、丙酮或二甲基甲酰胺。进一步的，本专利技术方法中，步骤4)中的粗颗粒氮化物荧光粉为Ca1-x-ySryAlSiN3：Eux荧光粉或Sr2-zSi5N8：Euz荧光粉，其中0≤x≤0.2，0≤y≤1-x，0.01≤z≤0.20。进一步的，本专利技术方法中，步骤1)的纳米硫酸钾乙醇分散液中，纳米硫酸钾占分散液质量的0.1％-10％。进一步的，本专利技术方法中，步骤2)中，硬脂酸加入量为纳米硫酸钾质量的1％-10％。进一步的，本专利技术方法中，步骤3)配制的透明纳米硫酸钾二甲苯分散液中，纳米硫酸钾占分散液质量的1％-10％。进一步的，本专利技术方法中，步骤4)中，加入的纳米氮化物荧光粉与透明纳米硫酸钾二甲苯分散液中纳米硫酸钾的质量比小于1。。本专利技术使用水溶性硫酸钾颗粒与机械粉碎得到的纳米氮化物颗粒混合，在高温下煅烧，可以恢复其结晶性，同时硫酸钾盐颗粒作为隔离相可以阻止纳米氮化物颗粒的团聚和烧结，水洗后去除硫酸钾盐即可得到高结晶性的纳米氮化物荧光粉颗粒。有益效果：本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：现有技术手段难以制备出纳米氮化物荧光粉。使用机械粉碎方法虽然可以将氮化物荧光粉颗粒尺寸降低至纳米尺度，但会严重破坏荧光粉颗粒的结晶性，大幅度影响荧光粉的发光效率。而如果对机械粉碎后的纳米氮化物荧光粉二次高温煅烧，虽然可以恢复其结晶性，又会导致纳米颗粒再次烧结长大。使用水溶性无机盐颗粒与机械粉碎得到的纳米氮化物颗粒混合，在高温下煅烧，可以恢复其结晶性，同时无机盐颗粒作为隔离相可以阻止纳米氮化物颗粒的团聚和烧结，水洗后去除硫酸钾盐即可得到高结晶性的纳米氮化物荧光粉颗粒。但此方法的有效实施有两个重要环节：(1)首先要制备出纳米级别的水溶性盐颗粒；(2)使用纳米盐颗粒将机械粉碎得到的纳米氮化物有效地隔离和分散。当盐的水溶液加入到与水互溶的弱极性有机溶剂中时，其溶解度大幅下降，盐颗粒将从有机溶剂中析出，但通常析出的晶体为微米级。本专利技术采用的聚丙烯酸可以促进硫酸钾的形核，含有聚丙烯酸的硫酸钾水溶液中加入至有机溶剂后，硫酸钾的形核率大幅度提高，并因此使颗粒尺寸大大减小。在加入硫酸钾重量0.5％以上的聚丙烯酸时，可有效将硫酸钾颗粒的尺寸降低到100nm以下，如说明书附图1所示。聚丙烯酸的作用机理目前尚不清楚，在有机溶剂沉淀法
也不存在形核剂的概念。在金属凝固领域，形核剂为固体颗粒，可作为金属凝固时的形核基底，从而大幅度提高形核率、降低晶粒尺寸。而聚丙烯酸是溶于水的高分子材料，其作用机理与凝固过程中的固体形核剂显然有很大区别。本专利技术中聚丙烯酸促进硫酸钾形核的作用是根据现有技术知识不可预知的。本专利技术制备出纳米尺寸的硫酸钾(熔点达1067℃)，由于硫酸钾化学性质非常稳定，与氮化物在高温下不会发生化学反应，非常适宜作为隔离相用于制备高结晶性的纳米氮化物荧光粉。使用纳米硫酸钾对机械粉碎得到的纳米氮化物进行分散和隔离，需要将纳米硫酸钾颗粒和机械粉碎得到的纳米氮化物在有机溶剂中进行搅拌混合。但我们前期研究发现，直接将纳米硫酸钾和机械粉碎得到的纳米氮化物在乙醇等有机溶剂中混合时，纳米硫酸钾颗粒容易处于团聚状态，自身无法分散，自然也就无法作为隔离剂达到分散前驱体颗粒的目的，所以隔离效果不佳，烘干再高温煅烧也很难制备出高分散的纳米氮化物荧光粉。本专利技术将纳米硫酸钾预先在乙醇中用硬脂酸进行表面改性，可以使纳米硫酸钾在二甲苯中良好分散，并得到透明分散液。此时加入机械粉碎得到的纳米氮化物荧光粉，分散后的纳米硫酸钾就可以作为隔离相将纳米氮化物荧光粉颗粒分散并隔离。将分散后的纳米氮化物颗粒及纳米硫酸钾离心、烘干后在氮气或氩气等惰性气氛中高温煅烧，纳米氮化物的结晶性可以得到恢复，同时纳米氮化物颗粒始终被纳米硫酸钾固体颗粒分散并隔离，因此不会发生团聚和烧结，水洗本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备高结晶性纳米氮化物荧光粉的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)配制纳米硫酸钾，分散在乙醇中，得到纳米硫酸钾乙醇分散液；2)在纳米硫酸钾乙醇分散液中加入硬脂酸，在30‑60℃保温1小时以上；3)将纳米硫酸钾乙醇分散液离心后，分散在二甲苯中，配制成透明纳米硫酸钾二甲苯分散液；4)将粗颗粒氮化物荧光粉机械粉碎为纳米氮化物荧光粉，加入至所述透明纳米硫酸钾二甲苯分散液中；5)升温至40‑100℃，搅拌0.5‑4小时；6)离心，将离心物烘干、在1000℃以下惰性气氛中煅烧；7)冷却后用水洗涤、干燥，得到高结晶性纳米氮化物荧光粉。

【技术特征摘要】
1.一种制备高结晶性纳米氮化物荧光粉的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)配制纳米硫酸钾，分散在乙醇中，得到纳米硫酸钾乙醇分散液；2)在纳米硫酸钾乙醇分散液中加入硬脂酸，在30-60℃保温1小时以上；3)将纳米硫酸钾乙醇分散液离心后，分散在二甲苯中，配制成透明纳米硫酸钾二甲苯分散液；4)将粗颗粒氮化物荧光粉机械粉碎为纳米氮化物荧光粉，加入至所述透明纳米硫酸钾二甲苯分散液中；5)升温至40-100℃，搅拌0.5-4小时；6)离心，将离心物烘干、在1000℃以下惰性气氛中煅烧；7)冷却后用水洗涤、干燥，得到高结晶性纳米氮化物荧光粉。2.根据权利要求1所述的一种制备高结晶性纳米氮化物荧光粉的方法，其特征在于，所述步骤1)中纳米硫酸钾按照如下方式配制：在硫酸钾水溶液中加入聚丙烯酸并溶清，在搅拌条件下，将含有聚丙烯酸的硫酸钾水溶液滴入有机溶剂，离心后得到沉淀物，用有机溶剂洗涤沉淀物1-2遍，干燥后得到纳米硫酸钾晶。3.根据权利要求2所述的制备高结晶性纳米氮化物荧光粉的方法，其特征在于，所述硫酸钾水溶液的浓度为0.01mol/L至饱和浓度。4.根据权利要求2所述的制备高结晶性纳米氮化物荧光粉的方法，其特征在于，所述聚丙烯酸的加入量为硫酸钾质量的0.5％-100％。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：董岩，卞仙，王宇婷，邵起越，蒋建清，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32