CN103305214A - 一种可调控颜色的掺杂Eu的荧光粉的制备方法 - Google Patents

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邹正光
彭怀玉
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Abstract

本发明公开了一种可调控颜色的掺杂Eu的荧光粉的制备方法。称取Si源、石墨碳粉、碳酸锶和氧化铕为原料，并加入铵盐作为添加剂，以酒精为研磨介质，在研钵中研磨使其混料均匀；研磨所得原料转移至真空干燥箱中干燥后再进行充分研磨，再次使粉料混合均匀，再将混合均匀的粉料铺于铺好石墨纸的瓷舟内；将装好原料的瓷舟放入预先设定好程序的真空管式反应炉中高纯氮气氛下煅烧，待程序结束反应炉膛冷却至室温后，取出燃烧后的产物，将产物研磨，即制得目标粉体。本发明方法的反应原料易得，大大降低成本，且流程简单、操作简便，适用于工业规模化生产。

Description

一种可调控颜色的掺杂Eu的荧光粉的制备方法
技术领域
本发明涉及一种碳热还原氮化法合成致白光LED用稀土Eu掺杂硅基氮（氧）化物且颜色可控的荧光粉的制备方法，属于功能材料技术领域。
背景技术
稀土Eu掺杂硅基氮（氧）化物的荧光粉材料在手机、相机、显示、指示灯等照明和显示领域的LED、LCD背光源及夜景照明等方面得到了广泛应用。通常情况下，稀土Eu掺杂硅基氮系列荧光粉材料的制备需要的条件比较苛刻，如高温高压、以较贵的纯稀土金属Eu或者对空气较敏感的金属Eu的氮化物为原料，需要在真空手套式操作箱里操作等繁琐的过程且进行较长时间的反应才能获得。此外，单一的LED芯片是不可能发出连续光谱的白光的，因而目前获得白光的方法一般是通过荧光粉来转换LED发出的单色光，然后进行多色组合获得人眼所需的白光。而氧化物荧光粉材料的制备不仅所需的原材料物理化学性质稳定，成本低廉，而且合成温度较低，操作简便。如果在制备氧化物荧光法的基础上精确改变部分工艺因子以及原材料配比，便可实现氮化物和氧化物荧光粉的成分可控，即实现了对光谱颜色的裁剪，具有工业化大批量生产的潜力。
发明内容
本发明的目的是提供一种碳热还原氮化法合成致白光LED用稀土Eu掺杂硅基氮（氧）化物且颜色可控的荧光粉制备方法，该方法以硅源、石墨碳粉、碳酸锶和氧化铕为原料，适量铵盐为添加剂，利用碳热还原氮化法制备白光LED用稀土Eu掺杂硅基氮（氧）化物的荧光粉材料。
具体步骤为：
(1)按摩尔比(1.33~5):(2~10):2:(0.005~0.5)称取Si源、石墨碳粉、碳酸锶和氧化铕为原料，并加入占原料总质量1~5%的铵盐作为添加剂，再加入体积为原料体积2.5~3.5倍的酒精作为研磨介质，在研钵中研磨混料4~5小时，制得混合均匀的原料。
(2)将步骤(1)中制得的混合均匀的原料放入75~85℃真空干燥箱中干燥10~12小时。
(3)取出步骤(2)中经过干燥的原料研磨30~40分钟，破坏软团聚，再次使原料混合均匀。
(4)按照瓷舟尺寸将剪裁好的石墨纸铺在瓷舟上延展开，将步骤(3)所得研磨好的原料平铺在已铺好石墨纸的瓷舟中，再将装好料的瓷舟放入真空管式炉中，封闭真空管式炉的炉膛并抽真空，再向真空管式炉中充入高纯氮气2~3次以除去炉内的氧气和其它杂质气体，然后保持真空管式炉内0.2Mpa高纯氮气气氛，打开冷却水系统，启动升温程序，在1350~1450℃煅烧2~6小时，煅烧完毕后，真空管式炉自然冷却至室温，取出所得产物，研磨30~40分钟，即制得可调控颜色的掺杂Eu的荧光粉。
所述Si源为α-Si3N4和SiO2粉中的一种或两种，α-Si3N4和SiO2粉可以任意比例互换。
所述铵盐为CO(NH2)2。
所述高纯氮气是纯度为99.999%的氮气，其他原料和化学试剂纯度均为分析纯及以上纯度。
与制备该粉体材料常见的气体还原氮化法、高温固相法等合成方法相比，本发明所使用的碳热还原氮化法合成工艺具有以下优点：
(1)本发明的反应原料易得，大大降低成本。
(2)本发明的方法流程简单、操作简便，适用于工业规模化生产。
(3)本发明中对原料和工艺因素的调整，即可实现对目标产物的成分控制。 
附图说明
图1为本发明方法的制备工艺流程图。
具体实施方式
实施例所用高纯氮气是纯度为99.999%的氮气，其他原料和试剂纯度均为分析纯。
实施例1：
(1)按摩尔比1:1.3:7:2:0.02称取0.6克SiO2粉、1.82克α-Si3N4、0.84克石墨碳粉、2.96克碳酸锶和0.0718克氧化铕，并加入0.32克CO(NH2)2作为添加剂，再加入体积为原料体积3倍的酒精，在研钵中研磨混料4小时，制得混合均匀的原料。
(2) 将步骤(1)中制得的混合均匀的原料放入80℃真空干燥箱中干燥11小时。
(3)取出步骤(2)中经过干燥的原料研磨35分钟，破坏软团聚，再次使原料混合均匀。
(4)按照瓷舟尺寸将剪裁好的石墨纸铺在瓷舟上延展开，将步骤(3)所得研磨好的原料平铺在已铺好石墨纸的瓷舟中，再将装好料的瓷舟放入真空管式炉中，封闭真空管式炉的炉膛并抽真空，再向真空管式炉中充入高纯氮气2次以除去炉内的氧气和其它杂质气体，然后保持真空管式炉内0.2Mpa高纯氮气气氛，打开冷却水系统，启动升温程序，在1450℃煅烧4小时，煅烧完毕后，真空管式炉自然冷却至室温，取出所得产物，研磨30分钟，所得粉体经XRD分析为致白光LED用荧光粉Sr2Si5N8:Eu2+。
实施例2：
(1)按摩尔比3:0.7:10:2:0.02称取1.8克SiO2粉、0.93克α-Si3N4、1.2克石墨碳粉、2.96克碳酸锶和0.0718克氧化铕，并加入0.35克CO(NH2)2作为添加剂，再加入体积为原料体积3倍的酒精，在研钵中研磨混料4小时，制得混合均匀的原料。
(2) 将步骤(1)中制得的混合均匀的原料放入85℃真空干燥箱中干燥10小时。
(3)取出步骤(2)中经过干燥的原料研磨40分钟，破坏软团聚，再次使原料混合均匀。
(4)按照瓷舟尺寸将剪裁好的石墨纸铺在瓷舟上延展开，将步骤(3)所得研磨好的原料平铺在已铺好石墨纸的瓷舟中，再将装好料的瓷舟放入真空管式炉中，封闭真空管式炉的炉膛并抽真空，再向真空管式炉中充入高纯氮气3次以除去炉内的氧气和其它杂质气体，然后保持真空管式炉内0.2Mpa高纯氮气气氛，打开冷却水系统，启动升温程序，在1400℃煅烧5小时，煅烧完毕后，真空管式炉自然冷却至室温，取出所得产物，研磨30分钟，所得粉体经XRD分析为致白光LED用荧光粉SrSi2N2O2:Eu2+。
实施例3：
(1)按摩尔比2:1:9:2:0.02称取1.2克SiO2粉、1.4克α-Si3N4、1.08克石墨碳粉、2.96克碳酸锶和0.0718克氧化铕，并加入0.34克CO(NH2)2作为添加剂，再加入体积为原料体积3倍的酒精，在研钵中研磨混料4小时，制得混合均匀的原料。
(2) 将步骤(1)中制得的混合均匀的原料放入75℃真空干燥箱中干燥12小时。
(3)取出步骤(2)中经过干燥的原料研磨30分钟，破坏软团聚，再次使原料混合均匀。
(4)按照瓷舟尺寸将剪裁好的石墨纸铺在瓷舟上延展开，将步骤(3)所得研磨好的原料平铺在已铺好石墨纸的瓷舟中，再将装好料的瓷舟放入真空管式炉中，封闭真空管式炉的炉膛并抽真空，再向真空管式炉中充入高纯氮气2次以除去炉内的氧气和其它杂质气体，然后保持反应炉内0.2Mpa高纯氮气气氛，打开冷却水系统，启动升温程序，在1450℃煅烧2小时，煅烧完毕后，真空管式炉自然冷却至室温，取出所得产物，研磨40分钟，所得粉体经XRD分析为致白光LED用荧光粉SrSi2N2O2:Eu2+和Sr2Si5N8:Eu2+的混合相。

Claims (1)

1.一种荧光粉的制备方法，其特征在于具体步骤为：
(1)按摩尔比(1.33~5):(2~10):2:(0.005~0.5)称取Si源、石墨碳粉、碳酸锶和氧化铕为原料，并加入占原料总质量1~5%的铵盐作为添加剂，再加入体积为原料体积2.5~3.5倍的酒精作为研磨介质，在研钵中研磨混料4~5小时，制得混合均匀的原料；
(2)将步骤(1)中制得的混合均匀的原料放入75~85℃真空干燥箱中干燥10~12小时；
(3)取出步骤(2)中经过干燥的原料研磨30~40分钟，破坏软团聚，再次使原料混合均匀；
(4)按照瓷舟尺寸将剪裁好的石墨纸铺在瓷舟上延展开，将步骤(3)所得研磨好的原料平铺在已铺好石墨纸的瓷舟中，再将装好料的瓷舟放入真空管式炉中，封闭真空管式炉的炉膛并抽真空，再向真空管式炉中充入高纯氮气2~3次以除去炉内的氧气和其它杂质气体，然后保持真空管式炉内0.2Mpa高纯氮气气氛，打开冷却水系统，启动升温程序，在1350~1450℃煅烧2~6小时，煅烧完毕后，真空管式炉自然冷却至室温，取出所得产物，研磨30~40分钟，即制得可调控颜色的掺杂Eu的荧光粉；
所述Si源为α-Si3N4和SiO2粉中的一种或两种，α-Si3N4和SiO2粉可以任意比例互换；所述铵盐为CO(NH2)2；所述高纯氮气是纯度为99.999%的氮气，其他原料和化学试剂纯度均为分析纯及以上纯度。
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