一种锰离子激活的绿色荧光粉及其制备方法技术

本发明专利技术提出了一种锰离子激活的绿色荧光粉，其化学通式为：M1‑

A green phosphor activated by manganese ion and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种锰离子激活的绿色荧光粉及其制备方法
本专利技术属于发光材料
，且特别涉及一种锰离子激活的绿色荧光粉及其制备方法。
技术介绍
白光LED发光效率高、工作寿命长、驱动电压小、环境友好、体积小、可平面封装等优点，正在逐步的取代白炽灯、荧光灯等传统的固态照明光源，同时在LCD背光源、平板显示领域也有很广泛的应用。目前商业化的白光LED主要采用的是单一芯片荧光体转换的白光LED（phosphorconvertedLED，pc-LED），所以荧光粉在pc-LED中扮演着重要的作用。绿色荧光粉是三基色荧光粉的重要组成，在pc-LED中，可以用蓝光LED芯片激发绿色荧光粉、红色荧光粉实现白光；在LCD背光材料中，绿色荧光粉发射峰越窄和彩色滤光片的重叠越高，发光的效率越高，另外发光峰越窄，NTSC色域覆盖越广，色彩越饱和，画面质量越高。而现有的商业化绿色荧光粉中，β-Sialon:Eu2+发射峰在535nm，发射峰半峰宽在57nm，但是Sialon:Eu2+合成温度高达1900oC，价格昂贵；(Ba,Sr)2SiO4:Eu2+的发射峰在525nm,发射峰半峰宽在57nm,但是存在着荧光强度热衰减严重的问题。因此，研究高性能的热稳定的窄带绿色荧光粉对提高LED在大功率照明、LCD背光显示领域具有重要的意义。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺点与不足，本专利技术的目的在于提供一种锰离子激活的绿色荧光粉，该荧光粉层状的基质结构使得激活剂Mn2+可进行高浓度掺杂，发射峰半峰宽为26-28nm更加适合显示领域，并且在200oC的高温荧光测试中没有表现出荧光强度衰减的情况，激发峰位可与商业GaN蓝光LED很好的匹配。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种锰离子激活的绿色荧光粉，其化学通式为：M1-xN1-x-yAl10O17:xCe3+,xLi+,yMn2+，其中，M包括Ca、Sr、Ba中的至少一种，N包括Mg,Zn中的至少一种，且当x=0，N为Mg时，M不为Ba或Sr；x，y的取值范围为0≤x≤0.2，0<y≤0.8。作为本专利技术的进一步技术方案，x，y的取值范围为0≤x≤0.06，0<y≤0.5。进一步的，M为Ba，N为Zn时，x=0，y=0.4。进一步的，M为Sr，N为Zn时，x=0，y=0.25。本专利技术还公开了一种锰离子激活的绿色荧光粉的制备方法，包括如下步骤：第一步，根据化学通式M1-xN1-yAl10O17:xCe3+,xLi+,yMn2+中各元素的化学计量比，按照离子含量分别称取原料，研磨混合均匀，得到混合物；第二步，将第一步得到的混合物进行高温还原气氛烧结，冷却后得到锰离子激活的绿色荧光粉。进一步的，所述原料为氧化物或碳酸盐，所述氧化物或碳酸盐包括但不限于CaCO3、SrCO3、BaCO3、MgO、ZnO、Al2O3、CeO2、Li2CO3、MnCO3。进一步的，在制备荧光粉时使用助熔剂，所述助熔剂为所述原料的0.1wt%-20wt%。进一步的，所述助熔剂为MgF2，其分量为所述原料的4wt%。进一步的，所述助熔剂为H3BO3，其分量为所述原料的4wt%。进一步的，所述还原气氛为氢气氮气混合气或氢气氩气混合气。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：（1）发射峰带窄。发射峰半峰宽26-28nm,特别适用于显示领域。（2）发光稳定性好。在200oC条件下荧光强度不衰减，可用于大功率LED照明和LED背光等领域。（3）制备工艺简单、成本低。采用高温固相法，流程少，便于大规模生产。附图说明图1是本专利技术一个实施例1提供材料的荧光发射光谱；图2是本专利技术一个实施例1提供材料的X射线衍射图；图3是本专利技术一个实施例1提供材料的荧光光激发发射光谱；图4是本专利技术一个实施例2提供材料的荧光发射光谱强度与助熔剂MgF2的浓度关系图；图5是本专利技术一个实施例3提供材料的荧光发射光谱强度与助熔剂H3BO3的浓度关系图；图6是本专利技术一个实施例3提供材料的荧光发射光谱相对积分强度（积分范围：475nm-650nm）随测试温度的关系图（激发波长455nm），用IntematixG2762商业绿色荧光粉作为参照（积分范围：460nm-675nm）；图7是本专利技术一个实施例4提供材料的荧光发射光谱；图8是本专利技术一个实施例5提供材料的荧光发射光谱。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明：本专利技术提出了一种锰离子激活的绿色荧光粉及其制备方法。所述绿色荧光粉的化学通式为：M1-xN1-x-yAl10O17:xCe3+,xLi+,yMn2+；其中，M为Ca、Sr、Ba中的任意一种，N为Mg，Zn中的任意一种，且当x=0，N为Mg时，M不为Ba或Sr；x，y的取值范围为0≤x≤0.2，0<y≤0.8。在以下实施例和附图中，由于x和y均较小且掺杂离子所占晶格位置已确定，在化学式中将M1-xN1-x-yAl10O17:xCe3+,xLi+,yMn2+简略表示为MNAl10O17:xCe3+,xLi+,yMn2+。实施例1：绿色荧光粉的化学式为BaZnAl10O17:yMn2+，即，M为Ba，N为Zn，x=0，y=（0.3，0.4，0.5，0.6）。制备过程：采用碳酸钡（99.8%），氧化锌（99.8%），三氧化二铝（99.99%），碳酸锰（99.95%）作为原料，按BaZnAl10O17:yMn2+（y=0.3，0.4，0.5，0.6）化学计量比称取0.003mol,加入2wt%的氟化镁（MgF2）作为助熔剂，湿法研磨混合均匀后，装入刚玉舟中，放入管式炉GSL-1700并通入5%H2/95%N2混合气，调节25-0.1MPa型钢瓶减压阀使刚玉管管内压力在0.01MPa-0.03MPa,调节出气口流量计每秒均匀冒出1-2个气泡，在1600℃保温2小时，研磨烧结后的产物，过100目筛网，即得到锰激活的绿色荧光粉。如图1所示，比较y=（0.3，0.4，0.5，0.6）各个绿色荧光粉的曲线，可以看出，当y=0.4时，荧光强度最强；图2为BaZnAl10O17:0.4Mn2+的XRD图谱，峰形与标准卡片84-0818（Ba0.956Mg0.912Al10.088O17）匹配，表明Mg,Zn可以互相取代；图3为BaZnAl10O17:0.40Mn2+的荧光激发发射光谱，发射峰位在517nm，半峰宽为26nm。实施例2：使用4wt%MgF2作为助熔剂其他同实施例1，不同之处在于，助熔剂MgF2的浓度改为4wt%，其在室温下的发射光谱见图4，发射峰位置在517nm，半峰宽为28nm，对比不同浓度的MgF2可发现，在浓度为4wt%时相对强度最大。实施例3：使用4wt%H3BO3作为助熔剂其他均同实施例1，不同之处在于，使用H3BO3作为助熔剂，H3BO3的浓度为4wt%，其在室温下的发射光谱见图5，发射峰位在518nm，半峰宽为26nm；对比不同浓度的H3BO3可发现，在浓度为4wt%时相对强度最大，添加4wt%硼酸助熔剂的BaZnAl10O17:0.40Mn2+的热稳定性光谱见图6。实施例4：绿色荧光粉的化学式为SrZnAl10O17:yMn2+，即，M为Sr，N为Zn，x=0，y=（0.15，0.2，0.2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锰离子激活的绿色荧光粉，其特征在于，所述绿色荧光粉的化学通式为：M1‑

【技术特征摘要】
1.一种锰离子激活的绿色荧光粉，其特征在于，所述绿色荧光粉的化学通式为：M1-xN1-x-yAl10O17:xCe3+,xLi+,yMn2+；其中，M为Ca、Sr、Ba中的任意一种，N为Mg，Zn中的任意一种，且当x=0，N为Mg时，M不为Ba或Sr；x，y的取值范围为0≤x≤0.2，0<y≤0.8。2.根据权利要求1所述的一种锰离子激活的绿色荧光粉，其特征在于：x，y的取值范围为0≤x≤0.06，0<y≤0.5。3.根据权利要求1所述的一种锰离子激活的绿色荧光粉，其特征在于：M为Ba，N为Zn时，x=0，y=0.4。4.根据权利要求1所述的一种锰离子激活的绿色荧光粉，其特征在于：M为Sr，N为Zn时，x=0，y=0.25。5.一种锰离子激活的绿色荧光粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步，根据化学通式M1-xN1-yAl10O17:xCe3+,xLi+,yMn2+中各元素的...

【专利技术属性】
技术研发人员：密保秀，杨信李，高志强，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32