一种Mn(Ⅳ)掺杂的氟化物红色荧光粉的绿色制备方法技术

本发明专利技术公开了一种Mn(Ⅳ)掺杂的氟化物红色荧光粉的绿色制备方法。将Mn(OH)2或KMnO4、KHF2以及M(M=Si,Ti,Ge,Zr)的氧化物按一定比例加入至硝酸或硫酸或硝酸磷酸混合溶液中，在水浴或水热条件下反应，反应结束后用稀硝酸或稀硫酸、酒精洗涤，离心，烘干得到Mn(Ⅳ)掺杂的氟化物红色荧光粉。通过使用硝酸或硫酸或硝酸磷酸混合溶液替代氢氟酸，降低了使用HF在制备过程中所带来的安全隐患，并且使合成变得绿色；制备的荧光粉在300nm~500nm下能被有效激发，并且有着极强的红光窄带发射，因此在照明及显示方面都有潜在的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种Mn(Ⅳ)掺杂的氟化物红色荧光粉的绿色制备方法
本专利技术涉及一种荧光材料的制备方法，具体的说是一种Mn(Ⅳ)掺杂的氟化物红色荧光粉的绿色制备方法。
技术介绍
白光发光二极管（LED，LightEmittingDiode）是继节能灯后的新一代固态光源，与传统的荧光灯和节能灯比，LED更节能，并且由于LED中不需要添加汞作为激发光源，在生产和后处理过程中都不会对环境产生影响，安全环保。目前商业化的白光LED普遍采用“蓝光芯片+黄粉”方式实现，其中黄色荧光粉为Ce3+离子掺杂的Y3Al5O12（YAG：Ce）或YAG的优化改进品。但由于缺少红色成分，LED器件显色性低、色温偏高、色域窄的缺点逐渐显现，已经无法满足时代的发展和人们的需求。因此，高性能的红色荧光粉已成为影响白光LED发展的关键性瓶颈之一。对于红色组分，目前主要的商用氮化物红色荧光粉(Ca,Sr,Ba)AlSiN3:Eu2+，该荧光粉具有优异的发光性能和良好的热稳定性。但氮化物荧光粉存在制备条件苛刻（高温高压，原料需要隔绝空气等）问题，并且生产成本高，设备要求高，直接限制了荧光粉的大规模工业生产和应用。近年来，Mn4+掺杂的氟化物红色荧光粉备受关注，该体系具有红光窄带发射、可被蓝光/近紫外光激发、原料便宜的特点，报道显示此类荧光粉非常高效，已经成为一个新的研究热点。然而氟化物体系如A2MF6和BMF6（A为碱金属，B为碱土金属，M为Si、Ge、Ti、Zn等过渡金属）的溶液法合成需要使用腐蚀性的HF，存在环保问题和安全隐患，限制了荧光粉的大规模工业生产。因此一种新型的绿色制备方法是迫切需求的。专利
技术实现思路
基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提出了一种Mn(Ⅳ)掺杂的氟化物红色荧光粉的绿色制备方法。该合成材料在在300nm~500nm下能被有效激发，并且有着极强的红光窄带发射。本专利技术的技术方案如下：一种Mn(Ⅳ)掺杂的氟化物红色荧光粉的绿色制备方法，包括以下步骤：A、将MnO(OH)2或KMnO4、KHF2以及M(M=Si,Ti,Ge,Zr)的氧化物按一定比例加入硝酸或硫酸或硝酸与磷酸混合溶液中；B、通过水浴或者水热进行反应；C、反应结束后用稀硝酸或稀硫酸、酒精进行洗涤，离心，烘干得到Mn(Ⅳ)掺杂的氟化物红色荧光粉。优选的，所述步骤A中，合成所用HNO3浓度为30wt%~65wt%，H2SO4浓度为20wt%~50wt%，H3PO4浓度为40wt%~85wt%，HNO3与H3PO4混合溶液中HNO3与H3PO4体积比为5ml/45ml~45ml/5ml。优选的，所述步骤B中，在60℃~100℃水浴条件下进行搅拌1h~5h。优选的，所述步骤B中，水热合成温度为80℃~180℃，反应时间为4h~24h。优选的，所述步骤C中，洗涤所用HNO3浓度为8wt%~25wt%，硫酸浓度为5wt%~18wt%。本专利技术的有益之处在于：1、本专利技术通过硝酸或硫酸或硝酸与磷酸混合溶液替代有腐蚀性的氢氟酸溶液能有效的合成该荧光粉材料，并且达到绿色合成的目的；2、本专利技术所制备的荧光粉在300nm~500nm之间能有效的被激发，可满足近紫外及蓝光LED用新型红色发光材料要求，该荧光粉具有红光窄带发射、量子效率高、热稳定性能优异等优点。3、本专利技术制备方法简单，条件可控且适用于大规模生产，在照明及显示方面都有潜在的应用价值。附图说明图1为采用硝酸制备的K2TiF6:Mn4+荧光粉的XRD结构图；图2为采用硫酸制备的K2SiF6:Mn4+荧光粉的XRD结构图；图3为采用硝酸与磷酸混合溶液制备的K2TiF6:Mn4+荧光粉的XRD结构图；图4为KSiF6:Mn4+荧光粉的发射光谱图。具体实施方式实施例1~6为以HNO3作为原料采用水浴法对Mn(Ⅳ)掺杂的氟化物红色荧光粉的制备实施例1取35wt%HNO3溶液50ml，将0.0472gMn(OH)2、1.1981gTiO2、15.2295gKHF2加入至溶液35wt%HNO3溶液中，充分搅拌，搅拌均匀后移至60℃水浴搅拌器中，搅拌时间为2h，搅拌结束后得到溶液A，将A用15wt%HNO3溶液洗涤2遍，用酒精洗涤1遍，进行离心，在70℃~100℃下干燥，即得K2TiF6:Mn4+红色荧光粉。该荧光粉在470nm激发下为红光窄带发射，色坐标为（0.6689,0.3140），其相对亮度为1.0000。实施例2~6除HNO3质量分数不一致外，其余原料及制备步骤与实施例1相同，HNO3质量分数、样品色坐标及相对亮度见表1。表1实施例HNO3质量分数、样品色坐标和相对亮度实施例HNO3（wt%）色坐标相对亮度135（0.6689,0.3140）1.0000240（0.6702,0.3131）1.1230345（0.6720,0.3123）1.2662450（0.6755,0.3112）1.3320555（0.6700,0.3134）0.9539660（0.6650,0.3150）0.9057实施例7~11为以H2SO4作为原料采用水浴法对Mn(Ⅳ)掺杂的氟化物红色荧光粉的制备实施例7取20wt%H2SO4溶液50ml，将0.0472gMn(OH)2、0.9012gSiO2、15.2295gKHF2加入至溶液20wt%H2SO4溶液中，充分搅拌，搅拌均匀后移至60℃水浴搅拌器中，搅拌时间为2h，搅拌结束后得到溶液B，将B用10wt%H2SO4溶液洗涤2遍，用酒精洗涤1遍，进行离心，在70℃~100℃下干燥，即得K2SiF6:Mn4+红色荧光粉。该荧光粉色坐标为（0.6568,0.3310），其相对亮度为0.8065。实施例8~11除H2SO4质量分数不一致外，其余原料及制备步骤与实施例7相同，H2SO4质量分数、样品色坐标及相对亮度见表2。表2实施例H2SO4质量分数、样品色坐标和相对亮度实施例H2SO4（wt%）色坐标相对亮度720（0.6568,0.3310）0.8065825（0.6579,0.3212）0.8512930（0.6651,0.3148）0.91021035（0.6610,0.3180）0.87251140（0.6536,0.3280）0.8369实施例12~18为以硝酸与磷酸作为原料采用水浴法对Mn(Ⅳ)掺杂的氟化物红色荧光粉的制备。实施例12按硝酸(65wt%)、磷酸(85wt%)体积比10ml/40ml配成混合溶液C，取0.0711gKMnO4、1.5695gGeO2、15.2295gKHF2、加入至混合溶液C中，充分搅拌，搅拌均匀后移至60℃水浴搅拌器中，搅拌时间为2h，搅拌结束后得到溶液D，将D用15wt%HNO3溶液洗涤2遍，用酒精洗涤1遍，进行离心，在70℃~100℃下干燥，即得K2GeF6:Mn4+红色荧光粉。该荧光粉在470nm激发下为红光窄带发射，色坐标为（0.6755,0.3112），其相对亮度为1.4528。实施例13~18除硝酸磷酸混合体积比比例不一样除外，其余原料及制备步骤与实施例12相同，硝酸磷酸体积比、样品色坐标及相对亮度见表3。表3实施例12～17硝酸磷酸体积比、样品色坐标和相对亮度实施例HNO3/H3PO4色坐标相对亮度1210ml/40ml（0.6755,0.3112）1.4528本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Mn(Ⅳ)掺杂的氟化物红色荧光粉的绿色制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A、将MnO(OH)2或KMnO4、KHF2以及M(M=Si,Ti,Ge,Zr)的氧化物按一定比例加入硝酸或硫酸或硝酸与磷酸混合溶液中；B、通过水浴或者水热进行反应；C、反应结束后用稀硝酸或稀硫酸、酒精进行洗涤，离心，烘干得到Mn(Ⅳ)掺杂的氟化物红色荧光粉。

【技术特征摘要】
1.一种Mn(Ⅳ)掺杂的氟化物红色荧光粉的绿色制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A、将MnO(OH)2或KMnO4、KHF2以及M(M=Si,Ti,Ge,Zr)的氧化物按一定比例加入硝酸或硫酸或硝酸与磷酸混合溶液中；B、通过水浴或者水热进行反应；C、反应结束后用稀硝酸或稀硫酸、酒精进行洗涤，离心，烘干得到Mn(Ⅳ)掺杂的氟化物红色荧光粉。2.如权利要求1所述的Mn(Ⅳ)掺杂的氟化物红色荧光粉的绿色制备方法，其特征在于，所述步骤A中，合成所用HNO3浓度为30wt%~65wt%，H2SO4浓度为20wt%~50wt%，H3PO4浓度为40wt%~85wt%...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶信宇，潘锡翔，明红，杨幼明，聂华平，王瑞祥，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：发明
国别省市：江西,36