一种无团聚氮化物红色荧光粉及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种无团聚氮化物红色荧光粉及其制备方法，所述方法以Eu(NO3)3、Si粉和AlN粉作为原料，通过沉淀、静化、清洗和烘干制得前驱体，并在N2气氛下，1300～1500℃中烧结3～6h，冷却后破碎，在手套箱中添加一定量的Ca3N2和NH4Cl，充分研磨，混合均匀后放入多功能烧结炉中，在N2气氛中，0.9MPa压力下，1700～1900℃烧结2h，冷却后破碎，再分别用热硝酸溶液、去离子水重复洗涤，烘干后即得最终产物。本发明专利技术制备的荧光粉发射650～660nm峰值波长的红色荧光粉，颗粒形貌发育好、晶面清晰完整、分散性好、粒径可调控、无团聚且量子效率高于市场上的商品粉。的商品粉。

【技术实现步骤摘要】
一种无团聚氮化物红色荧光粉及其制备方法


[0001]本专利技术涉及荧光粉及其制备方法，特别是一种无团聚氮化物红色荧光粉及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，固态照明技术的发展改善了人们的生活，尤其是白光LED的专利技术，为照明产业提供了一种新光源，同时带动了一大批相关产业的飞速发展。白光LED是由发光二极管和被二极管有效激发的荧光粉组成，因此荧光粉的性能直接影响了照明效果。白光LED由发射蓝光的氮化镓LED芯片和YAG:Ce
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黄色荧光粉组成，其中氮化镓LED芯片发射的蓝光一部分被荧光粉吸收，激发荧光粉发射黄光，剩余的蓝光与黄光组合得到白光。该种组合是目前市场上最常用的白光LED组合方式，但该组合产生的白光最大的不足是显色性差，主要是由荧光粉在红光区域的光度太弱所致。因此，改善白光LED显色指数的主要方案为在荧光粉中添加可被蓝光激发而发射红光的荧光粉。
[0003]氮化物CaAlSiN3:Eu
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荧光粉由于较高的热稳定性、化学稳定性和可被蓝光高效激发而发射红光波长的特性，引起了科学家和各大荧光粉厂商的注意。使用传统一步固相法是目前市场上制备氮化物CaAlSiN3:Eu
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荧光粉最常用的方法，但制备出来的荧光粉颗粒往往团聚严重(Guang Li.,et al.Opt.Mater.,2015.40.63.、邢会锋,et al.现代技术陶瓷.2016.06
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0425
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09.1005.等)，造成发光强度和量子效率相对较低。氮化物CaAlSiN3:Eu
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荧光粉的制备需要较高的烧结温度(＞1500℃)，因此制备无团聚的荧光粉颗粒进而提高量子效率一直是本领域的难题，荧光粉的外量子效率每提高1％，对白光LED照明领域都会有较大的影响和重要意义。
[0004]因此，如何制备出颗粒分散性好，颗粒表面结晶完善、高量子效率的CaAlSiN3:Eu
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荧光粉具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种工艺简单、成本低廉、易于工业化生产、高量子效率且无团聚的CaAlSiN3:Eu
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荧光粉及其制备方法。
[0006]为达到上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：
[0007]本专利技术一方面提供一种无团聚氮化物红色荧光粉的制备方法，所述方法包括以下步骤：
[0008]S1，按化学计量比称取Si粉、AlN粉和去离子水混合，调制成悬浊液，并加入NH4HCO3沉淀剂；
[0009]S2，将Eu(NO3)3水溶液缓慢加入S1制备的悬浮液中，静化3～8小时后，倒掉上层清液，用去离子水重复清洗几次，100～120℃烘干，得到前驱体；
[0010]S3，将S2中得到的前驱体在N2气氛下，1300～1500℃中烧结3～6h，烧结完毕冷却后，取出破碎，添加按化学计量比计算的Ca3N2，研磨混合均匀；
[0011]S4，将S3混合均匀的原料在N2气氛中，0.8～1.0MPa压力下，1700～1900℃烧结1.5～2.5h，然后冷却至室温，得到粗产物；
[0012]S5，将粗产物进行破碎，再分别用热硝酸溶液、去离子水重复洗涤几次，100～120℃烘干后即得最终产物。
[0013]在本专利技术的一些实施例中，所述方法的步骤S1中AlN粉和Si粉的摩尔比为7:13～1:1。
[0014]在本专利技术的一些实施例中，所述方法中Eu(NO3)3和NH4HCO3的摩尔比为1:3～1:5。
[0015]在本专利技术的一些实施例中，所述方法中Eu(NO3)3和Ca3N2的摩尔比为1:33～5:33。
[0016]本专利技术所述方法中Eu(NO3)3和AlN粉或Si粉的比例可以根据目标产物的化学式进行调整。
[0017]本专利技术所述方法的步骤S3中烧结场所可以为本领域的能实现本专利技术所述参数的场所，例如在高温管式炉中，添加Ca3N2也可以为本领域的常规的方式，例如在手套箱中加入。
[0018]本专利技术所述方法的步骤S4中烧结场所可以为本领域的能实现本专利技术所述参数的场所，例如多功能烧结炉中。
[0019]在本专利技术的一些实施例中，步骤S5的热硝酸溶液为5％～10％浓度的硝酸，温度控制在50～70℃。
[0020]专利技术人发现，本专利技术所述的方法经过S3和S4两步烧结，并通过控制每一步烧结的温度和时间，可以制备出颗粒分散性好、无团聚且粒径均匀的CaAlSiN3:Eu
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荧光粉。
[0021]在本专利技术的一些实施例中，本专利技术所述的方法，还可以在和步骤S3中与Ca3N2同时或先后加入一定质量比的NH4Cl，专利技术人发现加入一定质量比的NH4Cl之后，可以进一步提高外量子效率，且可以获得形状更长的荧光粉颗粒，实现粒径可调。
[0022]在本专利技术的一些实施例中，加入一定质量比的NH4Cl，是指按根据化学计量比所得荧光粉总质量的1～10wt％加入。
[0023]本专利技术另一方面提供本专利技术所述方法制备的无团聚氮化物红色荧光粉。
[0024]本专利技术所述方法制备的无团聚氮化物红色荧光粉在白光LED照明领域的应用。
[0025]与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0026](1)本专利技术所得的CaAlSiN3:Eu
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荧光粉发射650～660nm峰值波长的红色荧光粉，颗粒形貌发育好、分散性好、晶面清晰完整、无团聚、粒径可调控、量子效率更高，相对于现有产品外量子效率提高3％以上，对白光LED照明领域具有重要意义；
[0027](2)本专利技术所述的方法经过S3和S4两步烧结，并通过控制每一步烧结的温度和时间，可以制备出颗粒分散性好、无团聚且粒径均匀的CaAlSiN3:Eu
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荧光粉。
[0028](3)本专利技术所提供的制备方法简单，成本低廉，易于工业化生产，使得白光LED的显色指数进一步提高。
附图说明
[0029]图1是根据对比例1所述方法得到的荧光粉的扫描电镜图。
[0030]图2是根据实施例1所述方法得到的荧光粉的扫描电镜图。
[0031]图3是根据实施例1所述方法得到的荧光粉的光谱图及和对比例1所得产品的对比
结果。
[0032]图4是根据实施例2所述方法得到的荧光粉的扫描电镜图。
具体实施方式
[0033]以下的实施例便于更好地理解本专利技术，但并不限定本专利技术。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为自常规生化试剂商店购买得到的。
[0034]对比例1
[0035]用传统一步固相法，制备对比样品，按化学式Ca
0.98
AlSiN3:0.02Eu
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分别称取相应原料，步骤如下：
[0036]S1，在充满氮气气氛下的手套箱中，称取48.42本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种无团聚氮化物红色荧光粉的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1，按化学计量比称取Si粉、AlN粉和去离子水混合，调制成悬浊液，并加入NH4HCO3沉淀剂；S2，将Eu(NO3)3水溶液缓慢加入S1制备的悬浮液中，静化3～8小时后，倒掉上层清液，用去离子水重复清洗几次，100～120℃烘干，得到前驱体；S3，将S2中得到的前驱体在N2气氛下，1300～1500℃中烧结3～6h，烧结完毕冷却后，取出破碎，添加按化学计量比计算的Ca3N2，研磨混合均匀；S4，将S3混合均匀的原料在N2气氛中，0.8～1.0MPa压力下，1700～1900℃烧结1.5～2.5h，然后冷却至室温，得到粗产物；S5，将粗产物进行破碎，再分别用热硝酸溶液、去离子水重复洗涤几次，100～120℃烘干后即得最终产物。2.根据权利要求1所述的无团聚氮化物红色荧光粉的制备方法，其特征在于，步骤S1中AlN粉和Si粉的摩尔比为7:13～1:1。3.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：王浩浩，李郎楷，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：发明
国别省市：