本发明专利技术公开了一种红色荧光粉，表达通式为Sr4Al14O25:Mn4+，其晶体结构属于正交晶系，激活离子为Mn4+。本发明专利技术还公开了红色荧光粉的制备方法，按元素摩尔比Sr:Al:Mn:B=4:14(1-x):14x:14y称取原料，其中0.01%≤x≤5%，0.5%≤y≤40%，研磨混匀后在氧化性气氛下500～1000℃预烧5～10小时，取出研磨混匀在氧化性气氛下1050～1600℃灼烧2～12小时，再次取出研磨混匀在氧化性气氛下1050～1600℃灼烧2～12小时。本发明专利技术具有宽广的紫外与蓝光吸收，紫外或蓝光激发下具有覆盖600-750nm区间的红色荧光，荧光寿命长，且成本低廉、环保。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及发光材料，特别涉及。
技术介绍
目前商用白光LED (以下简略为WLED)采用蓝光InGaN LED激发Y3Al5O12 = Ce3+黄色荧光粉，黄光与透过的蓝光混合产生白光。这种WLED的不足之处在于其在红色光谱区发光较弱，这直接导致了商用WLED色温偏高(通常位于4500-6500K)，显色指数(以下简略为CRI)较低,通常小于80。为解决这ー问题,可在商用WLED中引入一种红色荧光粉(可被蓝光激发)，或者尝试用发射350-410nm紫外光的LED芯片激发红蓝绿三基色混合荧光粉，制成另外ー种WLED。基于紫外LED芯片的WLED，其CRI可超过90。两种解决方案都需要开发 可被紫外或蓝光激发的高效红光荧光材料。为此，一些稀土掺杂，如Eu2+掺杂的氮化物、氮氧化物、硅酸盐、铝酸盐等红色荧光材料被相继报道。其中氮化物或氮氧化物具有格外优异的光谱性质，量子效率超过70%，被认为是最具潜力的荧光粉。但合成这些材料通常需要比较苛刻的条件，例如Eu2+掺杂β-SiAlON需要在1900° C，10个大气压氮气氛围下合成。这种高温高压对设备的要求很高。并且激活离子是价格较高的稀土离子。最近彭明营等人[中国专利技术专利申请号ZL201110185693. 2]专利技术了一种廉价ニ价铋离子掺杂的氯代硼酸钡，在紫外或蓝光激发，呈现红色荧光。目前对铋离子掺杂材料的研究较少，对其性能的认识也很有限，可以预见这种材料的广泛应用尚需要更深入细致的研究工作。Mn4+离子激活的发光材料，也可以在紫外或蓝光激发下，呈现红色荧光。研究现状如下上世纪四十年代，Willianms [F. ffillianms, J. Opt. Soc. Am.，1947，37，302]报道了四价锰离子掺杂的锗酸盐，4Mg0.Ge02:Mn4+，具有紫外和蓝光区的吸收，红色光谱区的发射。随后人们先后在神化物[F. Kroger等人，Physica, 1952，18, 33;E.Kostiner 等，J Electrochem. Soc. , 1972, 119, 548.],招酸盐[A. Bergstein 等，J. Electrochem. Soc. , 1971, 118, 1166 ;Τ· Murata 等人，j. Lumin. , 2005, 114, 207 ; Y.Pan 等人，Opt. Lett.，2008，33，1816; T. Chen 等人，美国公开专利 US 20080061674A1]，氟化物[A. Paulusz, J. Electrochem. Soc.，1973，120，942 ; A. Setlur 等人，Chem-Mater. ， 2010， 22， 4076. ], 钦酸盐[A. Srivastava 等人，J. Electrochem. Soc.，1996,143, 203 ;A. Shamshurin 等人，Inorg. Mater. , 2000, 36,629; T. Chen 等人，美国公开专利 US 20080061674A1]，镓酸盐[S. Bulyarskii 等人，Opt. Spectrosc.，2003，94，538; T.Chen等人，美国公开专利US 20080061674A1],银酸盐[P. Tanner等人，Inorg.Chem.，2009，48，11142.]观察到类似的现象。已经商品化的是 3. 5Mg0. O. 5MgF2. GeO2:Mn4+,发射峰位位于660nm附近，使用昂贵的氧化锗作为原料，使其生产成本居高不下。从环境保护角度考虑，神化物与氟化物虽有发光，但基质材料对环境危害较大
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供ー种红色荧光粉，采用价格低廉的锰作为激活剂，并且制备过程中灼烧温度可低于1600° C，制备成本低廉。本专利技术的目的通过以下技术方案实现—种红色荧光粉，表达通式为Sr4Al14O25 = Mn4+,其晶体结构属于正交晶系，激活离子为 Mn4+。一种红色荧光粉的制备方法，包括以下步骤(I)按元素摩尔比 Sr :A1 :Mn:B=4: 14 (1-χ) : 14x: 14y,其中O.01%彡X彡5%, O. 5%彡y彡40% ;分别称取含锶、铝、锰及硼的化合物原料；所述硼的化合物原料作为助熔剂；(2)将步骤(I)称取的化合物原料研磨混匀后在氧化性气氛下预烧，温度为500 1000。C，时间为5 10小时;(3)将步骤(2)预烧后的样品取出，研磨混匀后在氧化性气氛下灼烧，温度为1050 1600。C，时间为2 12小时；(4)将步骤(3)灼烧后的样品取出，研磨混匀后在再次氧化性气氛下灼烧，温度为1050 1600° C，时间为2 12小时，得到红色荧光粉。所述氧化性气氛为空气气氛或者氧气气氛。所述含锶的化合物原料为碳酸锶、碳酸氢锶、氧化锶、硝酸锶、草酸锶和醋酸锶中的任意ー种。所述含铝的化合物原料为氧化铝、硝酸铝和氢氧化铝中的任意ー种。所述含锰的化合物原料为氧化亚锰、氧化锰、ニ氧化锰和碳酸锰中的任意ー种。所述含硼的化合物原料为硼酸、三氧化ニ硼和硼酸盐化合物中的ー种。所述y=5%,此时突光效果最佳。本专利技术的原理如下晶体学数据显示，Sr4Al14O25晶体有2种Sr离子格位，ー种是10配位，ー种是7配位；晶体含有6种Al离子格位，其中4配位的有3种，6配位的3种。由于半径与电荷相差较大，Mn4+不会优先取代Sr2+离子，而更倾向于取代Al3+离子。前期研究表明，Mn4+只有在取代6配位Al3+离子的情形下才能给出红色荧光发射。前面晶体分析表明，Sr4Al14O25晶体具有3种6配位Al3+离子，故从理论上讲，应可产生红色发光，本专利技术证明的确如此。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点和有益效果(I)不采用贵重原料如稀土、锗及镓等，不需采用苛刻的制备条件，如高温高压，在较为温和的反应条件下，如高温(1050-1600摄氏度)常压下，利用廉价的锰作为激活剂，控制其价态为+4价，制得的红色发光材料Sr4Al14O25 = Mn4+的色坐标为x=0. 722，y=0. 278，对环境无危害，并且具有高效的优点；(2)具有有宽广的紫外与蓝光吸收(245_500nm)；(3 )紫外光激发下具有覆盖600nm 750nm区间的红色荧光；(4)蓝光激发下具有覆盖600nm 750nm区间的红色荧光；(5)红色荧光寿命长，约为在O. 9-1. 4毫秒。附图说明图I为实施例I的配比⑵样品的粉末X-射线衍射光谱。图2为实施例I的配比⑵样品的荧光光谱。图3为实施例I的配比(2)样品的激发光谱。图4为实施例I的配比(2)样品的荧光衰减曲线。图5为实施例I的不同助熔剂含量 对荧光強度的影响曲线。图6为实施例I的不同助熔剂含量对荧光寿命的影响曲线。具体实施例方式下面结合实施例及附图，对本专利技术作进ー步地详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此，对于未特别注明的エ艺參数，可參照常规技术进行。实施例I选取碳酸锶、氧化铝、碳酸锰及硼酸作起始化合物原料，按各元素摩尔配比，分别称取四种化合物原料，共8组，配比如下(l)Sr:Al:Mn:B=4:13. 986:0. 014:0. 07，对应 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种红色荧光粉，其特征在于，表达通式为Sr4Al14O25:Mn4+，其晶体结构属于正交晶系，激活离子为Mn4+。
【技术特征摘要】
1.ー种红色荧光粉，其特征在于，表达通式为Sr4Al14O25 = Mn4+,其晶体结构属于正交晶系，激活离子为Mn4+。2.—种红色荧光粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤(1)按元素摩尔比Sr : Al : Mn : B = 4 : 14 (1-χ) : 14x : 14y,其中O.01%彡X彡5%, O. 5%彡y彡40% ;分别称取含锶、铝、锰及硼的化合物原料； (2)将步骤(I)称取的化合物原料研磨混匀后在氧化性气氛下预烧，温度为500 1000。C，时间为5 10小时; (3)将步骤(2)预烧后的样品取出，研磨混匀后在氧化性气氛下灼烧，温度为1050 1600° C，时间为2 12小时； (4)将步骤(3)灼烧后的样品取出，研磨混匀后在再次氧化性气氛下灼烧，温度为1050 1600° ...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭明营，梁楚麒，郑嘉裕，邱建荣，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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