一种硅氧氮化物荧光粉及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种硅氧氮化物荧光粉，通式为：BaeCfDgSi3+a(Al，Ga，In)3+bO4+cN5+d，其中-2＜a＜2，-2＜b＜2，-2＜c＜2，-2＜d＜2，0≤f≤0.30，0≤g≤0.5，2e+fvC+gvD＝2，e＞0，vC，vD代表C，D的价态；C为选自Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Mn、Cr、Bi、Pb、Fe中的一种或几种元素的发光中心，D为Ba以外的碱土金属以及Zn中一种或几种元素的混合物。该硅氧氮化物荧光粉长时间暴露于激发源时亮度降低小，对蓝光或近紫外光的转换效率优异且色纯度优异，热稳定性和化学稳定性高，晶粒尺寸小而均匀；烧结温度低，工艺简单，易于工业化连续生产，具有广阔的工业应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无机发光材料领域，具体涉及。
技术介绍
与传统的照明技术相比，白光二极管(White Light Emitting Diodes，WLED)照明技术具有其显著的优势发光二极管具有体积小、发热量低、耗电量低、寿命长、反应速度快、环保等优点，可平面封装和易于轻薄化等优点。其中，近紫外和蓝光激发(360nm-450nm) 的白光LED在汽车照明，背光源以及在其他电子设备中得到广泛的应用。而新型的等离子平板显示器(Plasma Display Panel, PDP)具有体积小、重量更轻、无X射线辐射、亮度高、 色彩还原性好、灰度丰富、对迅速变化的画面响应速度快等优点。更多的照明显示技术还包括三基色荧光灯、荧光显示管(VFD)、场致发射显示器(FED)、阴极射线管(CRT)等。以上照明显示器件的性能依赖于多种因素，其中用于光转换的荧光粉也扮演了一个重要的角色。对于其中的任意一种用途，为了使荧光粉发光，需要向荧光粉提供激发荧光粉的能量，包括电子射线、真空紫外线、紫外线以致于可见光，在提供这些能量的激发源的激发下，荧光粉发出可见光线。荧光粉种类较多，有硅酸盐荧光粉、磷酸盐荧光粉、铝酸盐荧光粉、硫化物荧光粉等，荧光粉在长时间暴露于激发源的情况下有亮度降低的问题，其应用受到限制，因此需要探索亮度降低小、性能稳定的新型荧光粉材料。
技术实现思路
本专利技术解决的问题在于提供一种硅氧氮化物荧光粉，具有高的热稳定性和化学稳定性，光转换效率高。为了解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为一种硅氧氮化物荧光粉，通式为B CfDgSi3+a(Al，Ga, In) 3+b04+。N5+d，其中_2 < a < 2, -2 < b < 2, -2 < c < 2, -2 < d < 2,0 ^ f ^ 0. 30,0 ^ g ^ 0. 5, 2e+fvc+gvD = 2， e > 0, vc, vD 代表 C，D 的价态；C 为选自 Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Mn、 Cr、Bi、Pb、Fe中的一种或几种元素的发光中心，D为Ba以外的碱土金属以及Si中一种或几种元素的混合物。作为优选，所述硅氧氮化物荧光粉的通式为=BiimCfDgSi3 (Al，Ga, In) 304N5， 0 ^ f ^ 0. 30,0 彡 g 彡 0. 5 ;C 为选自 Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Mn、Cr、 Bi、Pb、Fe中的一种或几种元素的发光中心，D为Ba以外的碱土金属以及金属元素中一种或几种元素的混合物。作为优选，其基本结构为由BaSi3Al3O4N5组成的单斜晶体结构，其结晶相在使用CuKa为X射线源的XRD衍射测试中，在下列三个2 θ具有衍射峰24. 3° -26.3°， 30.7° -32.7° ,35.6° -37.6°。作为优选，所述Si可以被Ge或B部分取代。作为优选，所述C为至少含有Ce、Sm、Eu或％中的一种元素的发光中心。作为优选，在荧光光谱中最大发光波长为460nm-500nm，在激发光谱中最大激发波长为M0nm-420nm，在真空紫外激发中最大激发波长为140nm-155nm。作为优选，在荧光光谱中最大发光波长为400nm-440nm，在激发光谱中最大激发波长为 250nm-370nmo作为优选，在荧光光谱中最大发光波长为300nm-550nm，在激发光谱中最大激发波长为 650nm-740nm。一种硅氧氮化物荧光粉的制备方法，包括以下步骤1)根据化学表达式B CfDgSi3+a (Al，Ga, In) 3+b04+。N5+d，按照各元素比例计算各原料用量，式中-2 < a < 2,-2 < b < 2,-2 < c < 2,-2 < d < 2,0 ^ f ^ 0. 30,0 彡 g 彡 0. 5， 2e+fvc+gvD = 2, e > 0, vc, vD 代表 C，D 的价态；C 为选自 Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、 Er、Tm、Yb、Mn、Cr、Bi、Pb、Fe中的一种或几种元素的发光中心，D为Ba以外的碱土金属以及Si中一种或几种元素的混合物；各原料为氧化钡或可以转化为氧化钡的碳酸钡或草酸钡中的一种或几种含钡化合物，含 Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Mn、Cr、Bi、Pb、Fe 中的一种或几种单质、氧化物、氮化物或能转化为氧化物或氮化物的化合物，含Ba以外的碱土金属以及Si中一种或几种单质、氧化物、氮化物或能转化为氧化物或氮化物的化合物，含Si的氧化物、氮化物或能转化为氧化物或氮化物的化合物；2)将上述各种原料混合，在还原气氛下，将混合物加热至1400°C 1600°C进行焙烧，保温 40h，自然冷却至室温；3)将焙烧后获得的粉末粉碎至粒径为10 μ m以下。作为优选，所述2、中原料还包括含Ge或B的氧化物、氮化物或能转化为氧化物或氮化物的化合物。作为优选，所述2)中将上述各种原料混合后，还加入助溶剂H3BO3或BaF2。作为优选，所述2、中将上述各种原料混合所用的混合装置为V型混合机、摇动式混合机、球磨机、振动式球磨机。作为优选，所述2)中将上述各种原料混合后，将混合物盛于与氮化硼、氮化硅、 钨、钼或氧化铝具有低反应性的坩埚内。作为优选，所述2~)中将上述各种原料混合后，堆积相对密度控制在20% -40%。作为优选，所述2、中还原气氛为氮气、氢气或氨气中的一种或几种混合气氛。作为优选，所述还原气氛的压力为Iatm以上。作为优选，所述2)中将混合物加热的速率为1°C /min-10oC /min。作为优选，所述2)中焙烧使用的炉子为金属电阻加热型、石墨电阻加热型或硅钼棒电阻加热型的连续炉或间歇炉。一种荧光粉组合物，包括前面所述硅氧氮化物荧光粉，所述硅氧氮化物荧光粉占所述荧光粉组合物的重量百分数为25%以上。一种照明器件，包括发光光源和所述硅氧氮化物荧光粉，所述照明器件为白光LED 灯或三基色荧光灯。作为优选，所述发光光源为发光波长为320nm-470nm的LED。一种图像显示装置，包括激发源和所述硅氧氮化物荧光粉，所述图像显示装置为荧光显示管、场致发射显示器、等离子体显示器、阴极射线管、高分辨率电视中的一种。作为优选，所述激发源为电子射线、电场、真空紫外线或紫外线中的一种。本专利技术提供的一种硅氧氮化物荧光粉，采用新的硅氮氧化物为基质材料，长时间暴露于激发源时亮度降低小，对蓝光或近紫外光的转换效率优异且色纯度优异，热稳定性和化学稳定性高，可抵挡高温和酸性环境的侵蚀，晶粒尺寸小而均勻，是高特性的荧光粉； 并且与一般的硅基氧氮化物相比烧结温度低，工艺简单，易于工业化连续生产，具有广阔的工业应用前景。通过使用该硅氧氮化物荧光粉及含硅氧氮化物荧光粉的荧光粉组合物，可以得到高效率和高特性的发光装置，如照明器件和图像显示装置。附图说明图1为本专利技术实施例1所得粉体的XRD谱图；图2为本专利技术实施例1所得粉体的激发和发射光谱3为本专利技术实施例2所得粉体的激发和发射光谱4本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种硅氧氮化物荧光粉，其特征在于，通式为：ＢａｅＣｆＤｇＳｉ３＋ａ（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）３＋ｂＯ４＋ｃＮ５＋ｄ，其中－２＜ａ＜２，－２＜ｂ＜２，－２＜ｃ＜２，－２＜ｄ＜２，０≤ｆ≤０．３０，０≤ｇ≤０．５，２ｅ＋ｆｖＣ＋ｇｖＤ＝２，ｅ＞０，ｖＣ，ｖＤ代表Ｃ，Ｄ的价态；Ｃ为选自Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｂｉ、Ｐｂ、Ｆｅ中的一种或几种元素的发光中心，Ｄ为Ｂａ以外的碱土金属以及Ｚｎ中一种或几种元素的混合物。

【技术特征摘要】
1.一种硅氧氮化物荧光粉，其特征在于，通式为B CfDgSi3+a(Al，Ga, In) 3+b04+。N5+d，其中-2<a<2，-2<b<2，-2<c<2，-2<d<2，0<f<0.30，0;^g;^0.5，2e+fvc+gvD =2, e > 0, vc, vD 代表 C，D 的价态；C 为选自 Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、 Mn、Cr、Bi、Pb、Fe中的一种或几种元素的发光中心，D为Ba以外的碱土金属以及Si中一种或几种元素的混合物。2.根据权利要求1所述的硅氧氮化物荧光粉，其特征在于，通式为Bai_f_gCfDgSi3(Al， Ga, In) 304N5，0 ^ f ^ 0. 30,0 ^ g ^ 0. 5 ;C 为选自 Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、 Tm、Yb、Mn、Cr、Bi、Pb Je中的一种或几种元素的发光中心，D为Ba以外的碱土金属以及金属元素中一种或几种元素的混合物。3.根据权利要求2所述的硅氧氮化物荧光粉，其特征在于，其基本结构为由 BaSi3Al3O4N5组成的单斜晶体结构，其结晶相在使用CuK α为X射线源的XRD衍射测试中， 在下列三个 2 θ 具有衍射峰24. 3° -26.3° ,30. 7° -32.7° ,35. 6° -37.6°。4.根据权利要求1至3中任一项所述的硅氧氮化物荧光粉，其特征在于，所述Si可以被Ge或B部分取代。5.根据权利要求1至3中任一项所述的硅氧氮化物荧光粉，其特征在于，所述C为至少含有Ce、Sm、Eu或％中的一种元素的发光中心。6.根据权利要求1至3中任一项所述的硅氧氮化物荧光粉，其特征在于，在荧光光谱中最大发光波长为460nm-500nm，在激发光谱中最大激发波长为M0nm-420nm，在真空紫外激发中最大激发波长为140nm-155nm。7.根据权利要求1至3中任一项所述的硅氧氮化物荧光粉，其特征在于，在荧光光谱中最大发光波长为400nm-440nm，在激发光谱中最大激发波长为250nm-370nm。8.根据权利要求1至3中任一项所述的硅氧氮化物荧光粉，其特征在于，在荧光光谱中最大发光波长为300nm-550nm，在激发光谱中最大激发波长为650nm-740nm。9.一种硅氧氮化物荧光粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤1)根据化学表达式B\CfDgSi3+a(Al，Ga,In) 3+b04+。N5+d，按照各元素比例计算各原料用量，式中-2 < a < 2，-2 < b < 2，-2 < c < 2，-2 < d < 2，0 彡 f 彡 0. 30,0 彡 g 彡 0. 5， 2e+fvc+gvD = 2, e > 0, vc, vD 代表 C，D 的价态；C 为选自 Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐鑫，唐家业，黄凯，杨秀芳，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：34