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 Mn.

【技术实现步骤摘要】
一种Mn4+掺杂双碱金属复合氟钛酸盐红光材料及其制备方法
本专利技术涉及发光材料，特别涉及一种白光LED用红光材料及其制备方法，具体涉及一种激发波长位于蓝光区域，发射波长位于红光区域的Mn4+掺杂双碱金属复合氟钛酸盐发光材料及其制备方法。
技术介绍
白光LED是21世纪最引人关注的绿色光源，具有广阔的市场与潜在照明应用前景，近年来发展迅猛，在手机、笔记本电脑、高清电视等显示领域的渗透率近100%。广色域、高清、大尺寸是新型显示领域的主要发展趋势。目前市场上占主导地位的白光LED光源的制备法是利用蓝光LED芯片与黄色荧光粉YAG:Ce组合来实现的，所以提高荧光粉的发光性能对于增加LED发光效率是非常重要的，且此类白光LED在低色温区显色指数较低，因此无法满足大规模的照明需求，原因是其白光中只有黄光与蓝光成分，而红色的成分较少。为了提高由黄色荧光粉YAG:Ce与蓝光芯片组成的白光LED显色指数，一些氮化物和氮氧化物荧光粉在白光LED应用方面有很好的性能表现，这些荧光粉具有较高的显色指数和稳定的化学性能可以弥补YAG:Ce3+的不足。目前稀土掺杂的氮化合物以[SiN4]或/和[AlN4]四面体为骨架,可形成丰富多变的结构类型，为Eu2+/Ce3+等稀土离子发光中心提供了多样化的配位环境，有效降低稀土离子最低5d能级，相应的，激发和发射光谱红移，可实现高效的蓝光吸收和红光发射,满足白光LED照明显示需求，如Sr2-x-yBaxCaySi5N8:Eu2+，其基质稳定性高、吸收带宽、色纯度高、发光效率高、温度猝灭不明显，能有效优化二基色WLED的显色指数与色温［X.Q.Piao,T.Horikawa,H.Hanzawa,K.Machida,Appl.Phys.Lett.88(2006)161908.Y.Q.Li,DeWithG,H.T.Hintzen,J.SolidStateChem.181(2008)515-524.］。但是大多数稀土离子价格较贵，而且一些稀土离子掺杂氮化物有毒，合成氧化物、氮化物的条件需要高温高压，条件较为苛刻，这些问题限制了其进行大规模生产，制约了在白光LED领域的实际应用。Mn4+掺杂的红光材料的出现，引起来人们的极大兴趣，由于Mn4+的2E→4A2跃迁发出的光谱位于红色区域，且其激发光谱位于蓝紫光区域，所发光谱为较窄的红光。根据这一特性，使Mn4+掺杂的红色荧光粉，结合蓝色LED芯片和YAG:Ce黄色荧光粉，可以有效补充红光成分，提升白光LED的照明效果。高效发射的红光可有效提高WLED的显色指数，获得低色温高显色的暖白光。Mn4+所具备的这种具有宽激发带与窄发射带的发光性质尤其对照明应用是有利的。因此，Mn4+掺杂的红色荧光粉可以作为稀土掺杂红色氮化物荧光粉的替代品，在暖白光LED领域有着较大的应用前景。目前二基色氮化镓基WLED因缺少红光成份，而使得显色指数偏低与色温偏高，满足不了高端照明应用要求，尤其在低色温区域，难以得到高显色性的暖白光。研究发现，Mn4+掺杂的红光材料最大激发波长位于蓝光区域与氮化镓芯片相匹配，而且具有较高的发光效率，而且原料廉价易得，合成工艺简，将它们与黄色荧光粉共同封装于氮化镓芯片，得到显色指数大于90的暖白光。[M.M.Zhu,Y.X.Pan,X.A.Chen,H.Z.LianandJ.Lin,J.Am.Chem.Soc.,2018,6,491-499.]Mn4+掺杂的复合氧化物，包括铝酸盐、锗酸盐和钛酸盐，其中Mn4+占据由六个氧离子配位的八面体中心，发出红光。研究发现，Mn4+的发光精细结构与Mn4+所处的微观环境有密切相关，因此，Mn4+掺杂双碱金属复合氟钛酸盐因为基质特殊的晶体场环境，使其具有高发光有效率，高热稳定性。
技术实现思路
本专利技术的目的是在于提供一种能有效被紫外光激发，并发射出红光的无机发光材料，发射出红光纯度高、合成温度低，最大激发波长位于蓝光区，能有效吸收氮化镓芯片的蓝光，发出高色纯度红光。本专利技术的目的通过如下技术方案实现：一种Mn4+掺杂双碱金属复合氟钛酸盐红光材料，该材料以NaBTiF6为基质，以Mn4+为激活剂，化学组成为NaBTiF6:Mn4+，其中B为Li|、K、Rb、Cs中的任何一种，Mn4+部分取代六配位八面体中心Ti4+所在晶格的位置，产生发光中心。通过采用上述技术方案，根据产品发光原理：其中Mn4+部分取代Ti4+，占据正八面体[MnF6]2-的晶格中心，与六个F-离子配位，使该红光材料形成在蓝光区域有较宽的吸收带、在红光区域有尖锐的发射峰的发光中心。进一步地，其激发光谱中的最大吸收带位于420～520nm的蓝光区，并且与氮化镓蓝光芯片所发出的蓝光完全匹配，其发射光谱位于600～660nm的红光区域；与之相对应的色坐标位于：x=0.678，y=0.323。通过采用上述技术方案，该材料在自然光下为白色，紫外灯下为明亮的红色，最高峰位于631nm。所述Mn4+掺杂双碱金属复合氟钛酸盐红光材料的制备方法：将双碱金属氟化物NaF与LiF、KF、RbF、CsF中的任何一种与钛酸四丁酯Ti(OR)4、K2MnF6混合，加入HF溶液中，HF溶液为反应介质与氟化剂，搅拌后，反应得到白色沉淀，抽滤，晾干。通过采用上述技术方案，在HF溶液中[MnF6]2-与[TiF6]2-发生离子交换，Mn4+部分取代Ti4+，使晶体中电荷保持中性，其中，钛酸四丁酯的分子式为C16H36O4Ti，Ti(OR)4为C16H36O4Ti的简写，即Ti(OR)4指钛酸四丁酯。进一步设置，HF溶液为反应介质与氟化剂，浓度为5～20wt%，优选地，所述HF溶液浓度为10～15wt%。进一步设置，K2MnF6在反应体系中的浓度相当于[TiF6]2-的0.5～10mol%，优选地，K2MnF6浓度为3～8mol%，更进一步优选地，K2MnF6浓度优选为3～5mol%。进一步设置，所述搅拌时间为1~8小时，优选地，所述搅拌反应时间为4～6小时。相对于现有技术，本专利技术具有如下有点和效果：（1）本专利技术基质中双碱金属离子，形成不对称的晶体场环境，有利于Mn4+的辐射跃迁，具有高发光效率。（2）本专利技术在蓝光区具有宽的激发波长，与氮化镓芯片相匹配，在红光区具有尖峰发射，色纯度高。（3）本专利技术在室温常压下制备，无需水热和高温，制备过程简单易行，且合成技术难度低，因此，适合工业生产。（4）本专利技术反应不需要用到昂贵的金属单质作为原料，且材料不含稀土，具有显著的成本优势。附图说明图1NaCsTiF6:Mn4+（实施例1）的XRD标准卡片数据与实施例产品的XRD图。图2NaCsTiF6:Mn4+（实施例1）的激发光谱（a:监测波长为631nm）与发射光谱(b:激发波长为467nm)。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术作进一步的描述，但本专利技术要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。实施例1准确称量固体双碱金属氟化物0.01molNaF、0.01molCsF，量取0.01mol钛酸四丁酯Ti(OR)4，放置于塑料容器中，加入浓度为10wt%HF溶液中，然后加入1×10-4molK2MnF6，在常温下搅拌反应4小时，抽滤，烘干，得到白色粉体。产品在紫外灯下专利技术亮红光。其XRD（B本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Mn

【技术特征摘要】
1.一种Mn4+掺杂双碱金属复合氟钛酸盐红光材料，其特征在于：该材料以NaBTiF6作为基质，用Mn4+为激活离子，相关化学式为NaBTiF6:xMn4+，其中B为Li|、K、Rb、Cs中的任何一种，Mn4+部分取代六配位八面体中心Ti4+所在晶格的位置，产生发光中心。2.根据权利要求1所述的一种Mn4+掺杂双碱金属复合氟钛酸盐红光材料，其特征在于：掺杂Mn4+离子相对Ti4+离子所占的摩尔比例x为0.5～10mol%。3.根据权利要求1～2所述的一种Mn4+掺杂双碱金属复合氟钛酸盐红光材料，其特征在于：其激发光谱中的最大吸收带位于420～520nm的蓝光区域，并且与氮化镓蓝光芯片所发出的蓝光完全匹配，其发射光谱位于600～660nm的红光区域；与之相对应的色坐标位于：x=0.678，y=0.323。4.根据权利要求1~3所述的一种Mn4+掺杂双碱金属...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘跃晓，李冬，刘桂，魏旭南，李轶倩，蒋梦千，杨翱杰，
申请(专利权)人：温州大学，
类型：发明
国别省市：浙江,33