植物照明用Mn制造技术

本发明专利技术公开了植物照明用掺杂的高光效铝酸盐荧光材料及其制备方法，本发明专利技术制备方法包括如下步骤：将硝酸和高纯水按照1：2的质量进行称量，并磁力搅拌混合均匀，然后逐步将碳酸盐、硝酸盐、硝酸氨和尿素溶解混合均匀，将溶液放入管式炉中烧结，将产物研磨至细，最后将研磨后的粉放入箱式炉中高温烧结，得到所需的掺杂高光效铝酸盐深红荧光粉。本发明专利技术利用燃烧法制备的荧光粉相较于传统的高温固相法制备，发光性能大大提升，且通过掺杂适当浓度的K

【技术实现步骤摘要】
植物照明用Mn
4+
掺杂的高光效铝酸盐荧光材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及无机非金属发光材料
，具体为植物照明用掺杂的高光效铝酸盐荧光材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]光是植物生长发育中必不可少的因素，它不仅为植物光合作用提供能量而且可以调控植物的生长、形态形成、基因表达以及代谢。但是在自然条件下，植物生长发育所需的光受环境的影响比较大，因此迫切需要专利技术一种可用来植物照明用的光源。发光二极管（LED）以其能耗低、体积小、寿命长以及环境友好等诸多优点成为植物照明光源的第一选择。植物对光的吸收不是全波段的而是有选择性地，不同波长的光对植物的生长发育有着不同的影响，其中蓝光（400
‑
500nm）、红光（620
‑
690nm）和远红光（700
‑
740nm）对植物影响最大。在LED生长灯中，已经商用的GaN蓝光芯片（420
‑
480nm）可以很好地与植物生长所需的蓝光相吻合，红色荧光粉，如：K2SiF6:Mn
4+
（632nm）、CaAl
12
O
19
:Mn
4+
（655nm）等，工艺也已经相对成熟，因此开发一种可以用来植物照明的深红荧光粉就成为了急需解决的问题。
[0003]目前，典型的LED红色荧光粉多由稀土离子Eu
2+/3+
或过渡族掺杂而成。因Eu
2+/3+
稀土离子储量稀少且价格昂贵，且Eu
2+/3+
掺杂的红色荧光粉合成条件也相对严苛，所以Eu
2+/3+
掺杂的红色荧光粉制备成本相对较高。
[0004]最近，非稀土元素掺杂的红色荧光粉因具有制备成本低、合成条件温和、色纯度高和波长可调等优点引起了人们的极大关注。
[0005]现阶段，已经商用的激活的红色荧光粉多为氟化物荧光粉，但氟化物荧光粉具有化学稳定性差、合成工艺复杂和容易造成环境污染等缺点，为此，提出植物照明用掺杂的高光效铝酸盐荧光材料及其制备方法。
[0006]
技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供植物照明用掺杂的高光效铝酸盐荧光材料及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：植物照明用植物照明用掺杂的高光效铝酸盐荧光材料：该荧光材料化学式为：Ca
13.5
‑
X
K
0.5
Sr
X
Al
9.5
Zn6O
35
：0.5Mn
4+
，式中X取值为0～1，X具体可为0.2。
[0009]本专利技术提供的技术方案是：植物照明用掺杂的高光效铝酸盐荧光材料的制备方法，包括如下步骤：S1、按照化学式Ca
13.5
‑
X
K
0.5
Sr
X
Al
9.5
Zn6O
35
：0.5Mn
4+（
X取值为0～1）中各元素化学计量比，分别称取原料为：碳酸盐，硝酸盐，硝酸氨和尿素；
S2、将碳酸盐逐步加入硝酸溶液（硝酸与高纯水的质量比为1：2）中反应；S3、再将硝酸盐、硝酸氨和尿素在硝酸溶液中逐步溶解均匀，在磁力搅拌器上进行搅拌，得到溶液；S4、将溶液放入石英舟中并置于石英管式炉中烧结，将产物在玛瑙研钵中进行研磨至细；S5、最后将研磨至细的粉体放入箱式炉中高温烧结，将高温烧结得到的样品研磨至细即得到所需的Ca
13.5
‑
X
K
0.5
Sr
X
Al
9.5
Zn6O
35
：0.5Mn
4+
高光效铝酸盐深红荧光粉。
[0010]作为本技术方案的进一步优选的：在S3中溶液中掺杂K
+
、Sr
2+
、Mn
4+
，然后采用燃烧法将所得溶液在管式炉中煅烧。
[0011]作为本技术方案的进一步优选的：在S2中依据化学计量比计算碳酸盐与硝酸反应所需硝酸的量过量50%（按照摩尔比计算），硝酸质量与高纯水质量比可为1：2；所述使用的硝酸的纯度为63%～68%，具体的为65%。
[0012]作为本技术方案的进一步优选的：在S1中，所需的碳酸盐包括CaCO3（含量99.99%）、K2CO3（含量99.995%）、SrCO3（含量99.95%）、MnCO3（含量99.95%）中的任意一种或多种，所需的硝酸盐包括Al(NO3)3•
9H2O（含量99.99%）、Zn(NO3)2•
6H2O（含量99.0%）中的任意一种；所述制备该荧光粉各元素的摩尔比为Ca
2+
：K
+
：Sr
2+
：Al
3+
：Zn
2+
：Mn
4+
=（13.5
‑
X）：0.5：X：9.5：6：0.5；所述硝酸氨为碳酸盐和硝酸盐粉体总量的1%；所述尿素为碳酸盐和硝酸盐粉体总量的8%。
[0013]作为本技术方案的进一步优选的：所述硝酸和高纯水混合搅拌时间可为5~30min，具体可为10min，所述每种碳酸盐、硝酸盐、硝酸氨和尿素反应溶解在硝酸溶液中的搅拌溶解时间可为10~60min，具体可为30min；所述反应温度或溶解温度均为0~40℃，具体可为27℃；所述磁力搅拌转子转速均为600~800转/min，具体可为700转/min。
[0014]作为本技术方案的进一步优选的：所述管式炉燃烧溶液的温度为740~780℃，具体可为760℃，所述溶液燃烧时间为5~20min，具体可为10min，所述溶液体积可占石英舟容积的10%~40%，具体可为25%；所述高温箱式炉烧结温度为1150℃~1350℃，具体可为1260℃，烧结时间为4~10h，具体可为6h。
[0015]作为本技术方案的进一步优选的：所述研钵研磨时间可为10~30min，具体可为20min，直至产物研磨至细；所述研磨至细的燃烧法样品放于氧化铝坩埚中在高温箱式炉中烧结。
[0016]作为本技术方案的进一步优选的：本专利技术所述植物照明用Mn
4+
掺杂的高光效铝酸盐荧光材料可应用于制备植物照明用LED灯中。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术利用燃烧法制备的产品发光性能好，制备成本低，制备简单，产量高，适合批量生产。本专利技术制备的Mn
4+
掺杂的铝酸盐深红荧光粉最强激发峰位于475nm处，可以很好地与商用的LED蓝光芯片相匹配。本专利技术Ca
13.5
‑
X
K
0.5
Sr
X
Al
9.5
Zn6O
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.植物照明用掺杂的高光效铝酸盐深红荧光材料，其特征在于：该荧光材料化学式为：Ca
13.5
‑
X
K
0.5
Sr
X
Al
9.5
Zn6O
35
：0.5Mn
4+
，式中X取值为0～1。2.一种根据权利要求1所述的掺杂的高光效铝酸盐荧光材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、按照化学式Ca
13.5
‑
X
K
0.5
Sr
X
Al
9.5
Zn6O
35
：0.5Mn
4+（
X取值为0～1）中各元素化学计量比，分别称取原料为：碳酸盐，硝酸盐，硝酸氨和尿素；S2、将碳酸盐逐步加入硝酸溶液中反应；S3、再将硝酸盐、硝酸氨和尿素在硝酸溶液中逐步溶解均匀，在磁力搅拌器上进行搅拌，得到溶液；S4、将溶液放入石英舟中并置于石英管式炉中烧结，将产物在玛瑙研钵中进行研磨至细；S5、最后将研磨至细的粉体放入箱式炉中高温烧结，将高温烧结得到的样品研磨至细即得到所需的Ca
13.5
‑
X
K
0.5
Sr
X
Al
9.5
Zn6O
35
：0.5Mn
4+
高光效铝酸盐深红荧光粉。3.根据权利要求2所述的植物照明用掺杂的高光效铝酸盐荧光材料的制备方法，其特征在于：在S3中溶液中掺杂K
+
、Sr
2+
、Mn
4+
，然后采用燃烧法将所得溶液在管式炉中煅烧。4.根据权利要求2所述的植物照明用掺杂的高光效铝酸盐荧光材料的制备方法，其特征在于：在S2中依据化学计量比计算碳酸盐与硝酸反应所需硝酸的量过量50%（按照摩尔比计算）...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐飞，张立振，聂新明，王子豪，
申请(专利权)人：江苏师范大学，
类型：发明
国别省市：