CN102010708B - 一种Sr2SiO4:Eu2+,N荧光粉及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种Sr2SiO4:Eu2+，N荧光粉及其制备方法，其中Sr、Si、Eu、N的化学计量比为2∶1∶x∶y，其中0.03≤x≤0.05，0＜y≤0.5；制备包括：以碳酸锶，氧化硅，氧化铕为原料，混合均匀，过筛，干燥；将上述干燥后的混合物在流动的氨气气流中氮化；将氮化后的产物粉碎，得到亮黄色荧光粉体。本发明的N掺杂Sr2SiO4:Eu2+荧光粉激发范围宽，与蓝光LED芯片配合的效果好，且制备方法简单，制备过程中可以方便实现发射波长的调控，适合于工业化生产。
Description
技术领域
本发明属Sr2SiO4:Eu2+荧光粉及其制备领域，特别是涉及一种Sr2SiO4:Eu2+，N荧光粉及其制备方法。
背景技术
随着白光LED技术的发展以及固体照明的普及，传统白光LED荧光粉已逐渐不能满足人们日益增长的需求。目前广泛使用的Eu2+以及Ce3+掺杂氧化物荧光粉(例如YAG:Ce荧光粉)，由于受氧化物晶体场强度的限制，发光很难拓展到长波长区域，这就导致白光LED色温偏高，显色指数较低。为了解决这些问题，人们相继开发出了硫系荧光粉(例如SrS:Eu2+和CaS:Eu2+)以及氮化物荧光粉(例如Ca2Si5N8:Eu)，然而硫系荧光粉稳定性较差且易潮解，氮化物荧光粉虽然发光性能优异，热稳定性好，但制备制备条件过于苛刻且成本较高。因此，在现有氧化物基体上探索一条使其发光波长红移的途径显得尤为重要。
稀土掺杂硅酸盐荧光粉为氧化物荧光粉中较为成熟的一个体系，其中Sr2SiO4:Eu2+荧光粉发光波长较长，在与蓝光LED芯片配合使用过程中已显现出良好的应用前景(A.Nagand T.R.N.Kutty，J.Mater.Chem.，2004，14，1598)。目前调节Sr2SiO4:Eu2+荧光粉发光性能的途径主要包含两个方面。首先是改变Eu2+的含量(C.-H.Lu and P.-C.Wu，J.AlloysCompd.，2008，466，457)。增加Eu2+含量可以使发光波长红移，但是过量增加容易引起浓度猝灭。其次是改变制备过程中的热处理温度(J.H.Lee and Y.J.Kim，Mater.Sci.Eng.B，2008，146，99)，然而增加热处理温度仅能使发光波长向短波长移动，即只能实现发光波长的蓝移，因此仍然缺乏使荧光粉发光红移的有效手段。另外Sr2SiO4:Eu2+荧光粉激发波长偏短，在蓝光芯片发光范围内(即460nm左右)激发效果仍不理想。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种Sr2SiO4:Eu2+，N荧光粉及其制备方法，该N掺杂Sr2SiO4:Eu2+荧光粉激发范围宽，与蓝光LED芯片(激发波长在460nm左右)配合的效果好，且制备方法简单，制备过程中可以方便实现发射波长的调控，适合于工业化生产。
本发明的一种Sr2SiO4:Eu2+，N荧光粉，其中Sr、Si、Eu、N的化学计量比为2∶1∶x∶y，其中0.03≤x≤0.05，0＜y≤0.5。
本发明的一种Sr2SiO4:Eu2+，N荧光粉的制备方法，包括：
(1)以碳酸锶，氧化硅，氧化铕为原料，按摩尔比2∶1∶0.03～0.05混合均匀，过筛，干燥；
(2)将上述干燥后的混合物在流动的氨气气流中氮化；
(3)将氮化后的产物粉碎，得到亮黄色荧光粉体。
所述步骤(1)混合方式为球磨混合，乙醇为球磨介质。
所述步骤(1)中过筛为150～200目筛。
所述步骤(1)中干燥条件为50～70℃、真空干燥6～12小时。
所述步骤(2)中氮化条件为：反应温度控制在1200～1500℃，升温速率为2～4℃/分钟，氨气气流量为100～300ml/分钟，保温时间1～2小时。
所述步骤(3)中的粉碎为手工粉碎，或是利用球磨粉碎。
有益效果
(1)与Sr2SiO4:Eu2+荧光粉相比，本发明的N掺杂Sr2SiO4:Eu2+荧光粉激发范围更宽，与蓝光LED芯片(激发波长在460nm左右)配合的效果更好。
(2)本发明的制备过程中可以方便实现发射波长的调控，通过改变氮化温度可以得到不同发射波长的荧光粉。
附图说明
图1氨气气流中1200℃氮化2小时所得N掺杂Sr2SiO4:Eu2+荧光粉的X射线衍射图；
图2氨气气流中1200℃氮化2小时所得N掺杂Sr2SiO4:Eu2+荧光粉的激发光谱(发射波长为560nm)；
图3氨气气流中1200℃氮化2小时所得N掺杂Sr2SiO4:Eu2+荧光粉的发射光谱(激发波长为450nm)；
图4氨气气流中1400℃氮化2小时所得N掺杂Sr2SiO4:Eu2+荧光粉的X射线衍射图；
图5氨气气流中1400℃氮化2小时所得N掺杂Sr2SiO4:Eu2+荧光粉的激发光谱(发射波长为560nm)；
图6氨气气流中1400℃氮化2小时所得N掺杂Sr2SiO4:Eu2+荧光粉的发射光谱(激发波长为450nm)；
图7氨气气流中1500℃氮化1小时所得N掺杂Sr2SiO4:Eu2+荧光粉的X射线衍射图；
图8氨气气流中1500℃氮化1小时所得N掺杂Sr2SiO4:Eu2+荧光粉的发射光谱(激发波长为450nm)。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人 员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
取碳酸锶11.84g，氧化硅2.4g，氧化铕0.70g，以乙醇为球磨介质球磨混料。混合均匀后将原料于70℃真空干燥6小时，之后过200目筛。将得到的配料放入氧化铝瓷舟中，装入管式气氛炉，通入氨气，氨气流量为300ml/分钟，升温至1200℃，升温速率为4℃/分钟，在此温度下，保温2小时。在流动氨气下，自然冷却至室温后取出，利用手工粉碎，最后得到N掺杂Sr2SiO4:Eu2+荧光粉。其中，Sr、Si、Eu、N的化学计量比为2∶1∶0.05∶0.12。
图1为氨气气流中1200℃氮化2小时所得N掺杂Sr2SiO4:Eu2+荧光粉的X射线衍射图，可见氮化后产物物相与卡片PDF#39-1256和卡片PDF#38-0271相符合，为α-Sr2SiO4和β-Sr2SiO4的混合相。图2为所得N掺杂Sr2SiO4:Eu2+荧光粉的激发光谱，其峰值在375nm并且在375～450nm范围内具有一个明显的肩带。图3为所得N掺杂Sr2SiO4:Eu2+荧光粉的发射光谱，其峰值位于542nm。
实施例2
取碳酸锶11.84g，氧化硅2.4g，氧化铕0.42g，以乙醇为球磨介质球磨混料。混合均匀后将原料于50℃真空干燥12小时，之后过150目筛。将得到的配料放入氧化铝瓷舟中，装入管式气氛炉，通入氨气，氨气流量为100ml/分钟，升温至1400℃，升温速率为2℃/分钟，在此温度下，保温2小时。在流动氨气下，自然冷却至室温后取出，利用球磨粉碎，最后得到N掺杂Sr2SiO4:Eu2+荧光粉。其中，Sr、Si、Eu、N的化学计量比为2∶1∶0.03∶0.36。
图4为氨气气流中1400℃氮化2小时所得N掺杂Sr2SiO4:Eu2+荧光粉的X射线衍射图，氮化后产物物相与卡片PDF#39-1256和卡片PDF#38-0271相符合，为α-Sr2SiO4和β-Sr2SiO4的混合相，与1200℃氮化产物相比，β-Sr2SiO4所占比例明显减少。图5为所得N掺杂Sr2SiO4:Eu2+荧光粉的激发光谱，其峰值在377nm，特别在400～450nm范围的肩带强度明显增强。图6为所得N掺杂Sr2SiO4:Eu2+荧光粉的发射光谱，其峰值位于546nm。
实施例3
取碳酸锶11.84g，氧化硅2.4g，氧化铕0.42g，以乙醇为球磨介质球磨混料。混合均匀后将原料于70℃真空干燥6小时，之后过200目筛。将得到的配料放入氧化铝瓷舟中，装入管式气氛炉，通入氨气，氨气流量为300ml/分钟，升温至1500℃，升温速率为2℃/分钟，在此温度下，保温1小时。在流动氨气下，自然冷却至室温后取出，利用球磨粉碎，最后得到N掺杂Sr2SiO4:Eu2+荧光粉。其中，Sr、Si、Eu、N的化学计量比为2∶1∶0.03∶0.42。
图7为氨气气流中1500℃氮化1小时所得N掺杂Sr2SiO4:Eu2+荧光粉的X射线衍射图，氮化后产物物相与卡片PDF#39-1256相符合，为单一α-Sr2SiO4。所得N掺杂Sr2SiO4:Eu2+荧光粉的激发光谱，其峰值在380nm，特别在400～450nm范围的肩带强度明显增强。图8为所得N掺杂Sr2SiO4:Eu2+荧光粉的发射光谱，其峰值位于548nm，且575nm左右出现一个明显肩带。
Claims (2)
1.一种Sr2SiO4:Eu2+，N荧光粉，其中Sr、Si、Eu、N的化学计量比为2:1:0.05:0.12、2:1:0.03:0.36或2:1:0.03:0.42。
2.一种如权利要求1所述的Sr2SiO4:Eu2+，N荧光粉的制备方法，包括：
取碳酸锶11.84g，氧化硅2.4g，氧化铕0.70g，以乙醇为球磨介质球磨混料；混合均匀后将原料于70℃真空干燥6小时，之后过200目筛；将得到的配料放入氧化铝瓷舟中，装入管式气氛炉，通入氨气，氨气流量为300ml/分钟，升温至1200℃，升温速率为4℃/分钟，在此温度下，保温2小时；在流动氨气下，自然冷却至室温后取出，利用手工粉碎，最后得到N掺杂Sr2SiO4:Eu2+荧光粉；
或者取碳酸锶11.84g，氧化硅2.4g，氧化铕0.42g，以乙醇为球磨介质球磨混料；混合均匀后将原料于50℃真空干燥12小时，之后过150目筛；将得到的配料放入氧化铝瓷舟中，装入管式气氛炉，通入氨气，氨气流量为100ml/分钟，升温至1400℃，升温速率为2℃/分钟，在此温度下，保温2小时；在流动氨气下，自然冷却至室温后取出，利用球磨粉碎，最后得到N掺杂Sr2SiO4:Eu2+荧光粉；
或者取碳酸锶11.84g，氧化硅2.4g，氧化铕0.42g，以乙醇为球磨介质球磨混料；混合均匀后将原料于70℃真空干燥6小时，之后过200目筛；将得到的配料放入氧化铝瓷舟中，装入管式气氛炉，通入氨气，氨气流量为300ml/分钟，升温至1500℃，升温速率为2℃/分钟，在此温度下，保温1小时；在流动氨气下，自然冷却至室温后取出，利用球磨粉碎，最后得到N掺杂Sr2SiO4:Eu2+荧光粉。
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| Luminescence of Sr2SiO4-xN2x/3:Eu2+ Phosphors Prepared by Spark Plasma Sintering;Kee-Sun Sohn et al.;《Journal of The Electrochemical Society》;20071212;第155卷(第2期);第J58-J61页 * |
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