一种氮化物荧光粉及其制备方法技术

本发明专利技术公开了氮化物荧光粉及其制备方法。所述氮化物荧光粉的化学结构式为：Ca1-r-tLitAlaSibNcOd:rR，式中，0≤a≤1，0.9≤b≤1，2≤c≤3，0≤d＜3r/2，0.001≤r≤0.3，0.001≤t≤0.1；式中R为Eu，或Eu与La、Ce、Gd、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的至少一种以任意比例混合。其制备方法为：按化学计量比称取相应原料，加入适量的激活剂和活性炭，在手套箱中混合均匀后，密封，然后在保护气氛中采用常压高温固相法进行分段焙烧，经后处理后得到氮化物荧光粉。本发明专利技术的发光材料具有化学稳定性好、发光效率高、抗光衰性能好等特点，制备方法简单、无污染、成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及可被紫外、紫光或蓝光有效激发的氮化物荧光粉及其制备方法。
技术介绍
发光二极管(LED)具有体积小、环保、节能以及寿命长等优点，目前已在液晶显示器、背光源和普通照明领域得到应用。目前白光LED的主要实现方式是在LED芯片上涂敷黄色钇铝石榴石(YAG)荧光粉，但是这种方法存在着色温偏高、显色指数偏低等不足。由于YAG荧光粉本身的红光区域的发射强度非常弱，导致其无法解决上述不足，红色荧光粉的加入能实现低色温、高显指的白光。 目前广泛使用的红色荧光粉主要是硫化物或者氧化物体系，由于存在化学稳定性差、光效低以及激发范围窄等缺陷，已经无法满足白光LED技术发展的需求。在这种背景下，氮化物体系荧光粉以其良好的稳定性，受到了业界的广泛青睐。日本同和矿业申请了一种组成为MmAaBbNn = Zz的专利(CN100340631C)，其中M元素是化合价为二价的元素，A元素是化合价为三价的元素，B元素是化合价为四价的元素，N为氮元素，Z为稀土元素或者过渡金属元素的激活剂，(m+z) a b n=l I I 3,而且O. 0001 ( z/ (m+z) ( 0. 5。该荧光粉在300_550nm之间都能被有效的激发，发射主峰则随着激活剂Eu2+含量的变化而变化。但该专利所制备氮化物荧光粉的发光效率偏低，无法满足实际应用的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，具有激发和发射范围宽，发光效率高等特性。本专利技术所述氮化物荧光粉的化学结构式为Ca1^tLitAlaSibNcOdIrR(I)式中O 彡 a彡 1，0.9 彡b 彡 1，2 彡 c 彡 3，0彡(1< 3r/2,0. 001 ^ r ^ O. 3，O.001 < t < O. I ;R 为 Eu,或 Eu 与 La、Ce、Gd、Ho、Er、Tm、Yb、Lu 中的至少一种以任意比例混合。本专利技术所述的氮化物荧光粉的制备方法，包括如下步骤I)按结构式(I)的化学计量比称取所需原料；2)在上述原料中添加活性炭，并在氩气或氮气保护的手套箱中进行充分混合；3)将上述混合物原料在保护气氛中采用常压高温固相法进行分段焙烧，即可制成氮化物荧光粉。上述步骤(I)中，Ca、Li和Al原料为氮化物。上述步骤(I)中，Si、La、Ce、Eu、Gd、Ho、Er、Tm、Yb和Lu原料为氮化物或氧化物。上述步骤⑵中，所述活性炭纯度大于99%,用量为原料总质量的O. 1% -5% ;活性炭作为还原剂，使还原反应充分进行。上述步骤(3)中，所述保护气氛是纯氮气气氛，气氛压力为常压。上述步骤(3)中，作为另一种保护气氛，保护气氛是氮氢混合气氛，其中氢气所占体积比不超过10%，气氛压力为常压。上述步骤(3)中分段焙烧，第一段焙烧的温度是800-1200°C，焙烧时间为3_8h ;第二段焙烧的温度为1500-2000°C，焙烧时间为8-18h。本专利技术采用碱金属锂(Li)作为电荷补偿剂，对荧光粉的晶体场进行优化调节，可以减少烧结过程中的氧空位缺陷的产生，从而降低无辐射跃迁的几率，提高了发光强度；通过调节Li和碱土金属的比例，不仅可以调节发射主峰，而且大大提高了荧光粉的发光强度，无论是化学稳定性、发光效率，还是抗老化性能均能很好的满足应用要求。同时在制备过程中引入活性炭，活性炭有利于还原反应的充分进行，得到纯净的氮化物荧光粉的单一 相。本专利技术所述氮化物荧光粉及其制备方法的优点如下I、发光效率高。本专利技术采用Li作为电荷补偿剂，提高了发光强度；活性炭的引入有利于还原反应的充分进行，分段焙烧使得原料在熔融状态下更好的混合，并起到除氧的作用，再经过高温焙烧有利于反应的充分进行，得到纯净的氮化物荧光粉的单一相从而提高荧光粉的发光强度。2、抗光衰性能好。由于Li元素的离子半径要小于基质中碱土金属的离子半径，导致离子间的结合力更强，所以荧光粉的抗光衰性能更好。3、制备方法易于操作。本专利技术中采用常压高温烧结方式合成氮化物荧光粉，降低了对设备和能耗的要求，工艺简单，过程控制简洁，无污染。附图说明图I为实施例2和比较例I的激发光谱图。图2为实施例2和比较例I的发射光谱图。图3为实施例6和比较例2的激发光谱图。图4为实施例6和比较例2的发射光谱图。图5为实施例8和比较例3的激发光谱图。图6为实施例8和比较例3的发射光谱图。 图7为实施例11和比较例4的激发光谱图。图8为实施例11和比较例4的发射光谱图。其中，光谱图均选取每组实施例中最好的实施例与比较例的光谱进行比较。具体实施例方式实施例按照激活剂Eu2+含量的比例不同分为四组。实施例I称取Ca3N26. 51g, Li3NO. 174g, Si3N46. 652g, A1N6. 137g, Eu2O3O. 527g,再掺入原料总质量的I %的活性炭，将以上原料在氩气保护的手套箱中充分混合均匀，装入钥坩埚中，再将其迅速移入管式炉中，然后在纯氮气气氛的保护下逐渐升温至1000°C，保温6小时，然后在氮氢混和气氛(5%氢气)的保护下再升温至1750°C，保温12小时，即可制得Caa88LiaiAlSia95N3 = O. 02Eu的氮化物荧光粉。其发射主峰和发光强度见表I，均高于比较例Io实施例2称取Ca3N26. 365g, Li3NO. 172g，Si3N46. 578g，AlN6. 069g, Eu2O3O. 521g, Lu2O3O. 294g,再掺入原料总质量的I. 5%的活性炭，将以上原料在氩气保护的手套箱中充分混合均匀，装入钥坩埚中，再将其迅速移入管式炉中，然后在纯氮气的保护下逐渐升温至1000°C，保温6小时，然后在氮氢混和气氛(5%氢气)的保护下再升温至1750°C，保温12小时，即可制得Caa87LiaiAlSia95N3 = O. 02Eu, O. OlLu的氮化物荧光粉。其发射主峰和发光强度见表1，均高于比较例I。实施例3 称取Ca3N26. 231g, Li3NO. 17g, Si3N46. 514g, A1N6. 009g, Eu2O3O. 516g, Tm2O3O. 283g,Ho2O3O. 277g，再掺入原料总质量的I. 2%的活性炭，将以上原料在氩气保护的手套箱中充分混合均匀，装入钥坩埚中，再将其迅速移入管式炉中，然后在纯氮气的保护下逐渐升温至1000°C，保温6小时，然后在氮氢混和气氛(5%氢气)的保护下再升温至1750°C，保温12小时，即可制得Caa86LiaiAlSia95N3 = O. 02Eu, O. OlTm, O. OlHo的氮化物荧光粉。其发射主峰和发光强度见表I，均高于比较例I。比较例I称取Ca3N27. 051g，Si3N46. 468g，A1N5. 968g，Eu2O3O. 512g，将以上原料在氩气保护的手套箱中充分混合均匀，装入钥坩埚中，再将其迅速移入管式炉中，然后在氮氢混和气氛(5%氢气)的保护下直接升温至1750°C，保温12h，即可制得Caa98AlSia95N3:0. 02Eu的氮化物突光粉。其发射主峰和发光强度见表I，发光强度均低于各实施例。表I权利要求1.一种氮化物荧光粉，其特征在于其化学结构式如下 Ca出LitAlaSibNcOd: rR(I) 式中，O彡a彡本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化物荧光粉，其特征在于其化学结构式如下：Ca1？r？tLitAlaSibNcOd:？rR？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？（1）式中，0≤a≤1，0.9≤b≤1，2≤c≤3，0≤d＜3r/2，0.001≤r≤0.3，0.001≤t≤0.1；式中R为Eu，或Eu与La、Ce、Gd、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的至少一种以任意比例混合。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：滕晓明，何锦华，梁超，符义兵，刘凯，
申请(专利权)人：江苏博睿光电有限公司，
类型：发明
国别省市：