CN103333684A - 一种氮化物红色荧光粉及其制备方法 - Google Patents

一种氮化物红色荧光粉及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种氮化物红色荧光粉及其制备方法，其化学通式为Ca1-x-yAxAlSi4N7:yEu2+，其中A为Sr、Ba或Sr和Ba的混合体；且0.04≤x≤0.1，0.02≤y≤0.06。将Ca3N2、A3N2、AlN、Si3N4和EuN按照该荧光粉的化学计量比混合均匀并装入坩埚内，在管式炉内采用高温固相法将上述原料在N2和H2的混合气氛下进行烧结，然后降至室温，将烧结产物洗涤后干燥即得到荧光粉。该荧光粉具有良好的化学稳定性以及热稳定性，并且具有良好的红色发光性能，其发射峰值在630nm左右，是一种有潜力的白光LED用荧光材料。其制备方法简单易行、操作方便，适合工业生产。

Description

一种氮化物红色荧光粉及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种荧光粉，具体涉及一种氮化物红色荧光粉及其制备方法。
背景技术
随着照明技术的不断发展，除了对能源的绿色环保的要求以外，对发光质量要求更加苛刻，目前照明用白光LED的制备方法主要是利用蓝光芯片激发黄色荧光粉。但是此种方法无法制备出显色指数较高的LED。因此现阶段业界制备高质量白光LED利用黄色荧光粉的同时，配合加入少量红色荧光粉，以期得到高显色指数的照明用LED。
目前氮（氧）化物荧光粉炙手可热的原因是由于其具有良好的化学稳定性以及热稳定性，并且红色发光要更加优越。
发明内容
本发明的目的在于提供一种全新的LED用红光发射的氮化物红色荧光粉及其制备方法，该方法简单易行、适合工业生产。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种氮化物红色荧光粉，其化学通式为Ca1-x-yAxAlSi4N7:yEu2+，其中A为Sr、Ba或Sr和Ba的混合体，且0.04≤x≤0.1，0.02≤y≤0.06。
一种氮化物红色荧光粉的制备方法，包括以下步骤：
1）在氩气环境保护下，按照化学通式Ca1-x-yAxAlSi4N7:yEu2+中各元素化学计量比称取Ca3N2、A3N2、AlN、Si3N4和EuN，混合均匀，得到混合物，将混合物装入坩埚中，其中0.04≤x≤0.1，0.02≤y≤0.06，A3N2为Sr3N2、Ba3N2或Sr3N2和Ba3N2的混合物；
2）将坩埚装入管式炉中，在N2和H2的混合气氛下升温至1600～1700℃并保温4～18h，然后降至室温，得烧结产物；将烧结产物洗涤后干燥，得氮化物红色荧光粉。
所述的步骤1）在真空手套箱中进行。
所述的步骤1）中的混合均匀是通过在研钵中研磨的方式达到的。
所述的步骤2）中N2和H2的混合气氛中N2与H2的体积比为（3～95）：1。
所述的步骤2）中升温时的升温速度为5～10℃/min。
所述的步骤2）中烧结产物洗涤在洗涤前先被研磨至中位粒径（D50）为8～12微米。
所述的步骤2）中烧结产物用稀盐酸洗涤，稀盐酸由体积比为1：（7～14）的盐酸（体积分数为37%的浓盐酸）与水混合而成。
所述的步骤2）中的干燥为在40～100℃下烘干。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
本发明提供了一种可用于高显色LED的全新的氮化物红色荧光粉，其化学通式为Ca1-x-yAxAlSi4N7:yEu2+，其中A为Sr、Ba或Sr和Ba的混合体，且0.04≤x≤0.1，0.02≤y≤0.06。该荧光粉具有良好的化学稳定性以及热稳定性，并且具有良好的红色发光性能，其发射峰值在630nm左右，是一种有潜力的白光LED用荧光材料。
本发明提供的氮化物红色荧光粉的制备方法，采用高温固相法，将各原料按照该荧光粉的化学计量比混合并进行高温烧结，原料易得、工艺简单易行、操作方便，是一种适合工业生产的简单方便的氮化物红色荧光粉的制备方法。
附图说明
图1是本发明实施例1制备的Ca0.84Sr0.1AlSi4N7:0.06Eu2+荧光粉的发射光谱。可明显观察到其发射峰值在630nm左右。
具体实施方式
本发明提供的氮化物红色荧光粉，其化学通式为Ca1-x-yAxAlSi4N7:yEu2+，其中A为Sr、Ba或Sr和Ba的混合体，且0.04≤x≤0.1，0.02≤y≤0.06。
下面结合实施例，对本发明的氮化物红色荧光粉的制备方法作进一步详细说明。
实施例1
1）在真空手套箱中，氩气环境保护下，按照Ca0.84Sr0.1AlSi4N7:0.06Eu2+（化学通式中的x=0.1，y=0.06，A=Sr）的化学计量比称取Ca3N2、Sr3N2、AlN、Si3N4和EuN并置于研钵中通过研磨的方式混合均匀，得到混合物，将混合物装入坩埚中，并利用密封袋将装有混合物的坩埚包覆；
2）将坩埚移至管式炉旁，去除密封袋并迅速将坩埚置于管式炉中，在N2和H2的混合气氛下（N2与H2的体积比为3:1）以5℃/min的速度升温至1600℃并保温12h，而后自然冷却至室温，得烧结产物；将烧结产物取出研磨至中位粒径（D50）为8微米，然后用稀盐酸洗涤并于40℃干燥后，即得化学式为Ca0.84Sr0.1AlSi4N7:0.06Eu2+的氮化物红色荧光粉；其中稀盐酸由体积比为1:7的体积分数为37%的浓盐酸与水混合而成。
图1是实施例1制备的Ca0.84Sr0.1AlSi4N7:0.06Eu2+荧光粉的发射光谱，从图中可明显观察到其发射峰值在630nm左右。
实施例2
1）在真空手套箱中，氩气环境保护下，按照Ca0.88Sr0.05Ba0.05AlSi4N7:0.02Eu2+（化学通式中的x=0.1，y=0.02，A=Sr和Ba）的化学计量比称取Ca3N2、Sr3N2、Ba3N2、AlN、Si3N4和EuN并置于研钵中通过研磨的方式混合均匀，得到混合物，将混合物装入坩埚中，并利用密封袋将装有混合物的坩埚包覆；
2）将坩埚移至管式炉旁，去除密封袋并迅速将坩埚置于管式炉中，在N2和H2的混合气氛下（N2与H2的体积比为95:1）以10℃/min的速度升温至1700℃并保温18h，而后自然冷却至室温，得烧结产物；将烧结产物取出研磨至中位粒径（D50）为12微米，然后用稀盐酸洗涤并于60℃干燥后，即得化学式为Ca0.88Sr0.05Ba0.05AlSi4N7:0.02Eu2+的氮化物红色荧光粉；其中稀盐酸由体积比为1:14的体积分数为37%的浓盐酸与水混合而成。
实施例3
1）在真空手套箱中，氩气环境保护下，按照Ca0.9Ba0.04AlSi4N7:0.06Eu2+（化学通式中的x=0.04，y=0.06，A=Ba）的化学计量比称取Ca3N2、Ba3N2、AlN、Si3N4和EuN并置于研钵中通过研磨的方式混合均匀，得到混合物，将混合物装入坩埚中，并利用密封袋将装有混合物的坩埚包覆；
2）将坩埚移至管式炉旁，去除密封袋并迅速将坩埚置于管式炉中，在N2和H2的混合气氛下（N2与H2的体积比为9:1）以7.5℃/min的速度升温至1650℃并保温16h，而后自然冷却至室温，得烧结产物；将烧结产物取出研磨至中位粒径（D50）为10微米，然后用稀盐酸洗涤并于50℃干燥后，即得化学式为Ca0.9Ba0.04AlSi4N7:0.06Eu2+的氮化物红色荧光粉；其中稀盐酸由体积比为1:9的体积分数为37%的浓盐酸与水混合而成。
实施例4
1）在真空手套箱中，氩气环境保护下，按照Ca0.88Ba0.03Sr0.03AlSi4N7:0.06Eu2+（化学通式中的x=0.06，y=0.06，A=Ba和Sr）的化学计量比称取Ca3N2、Ba3N2、Sr3N2、AlN、Si3N4和EuN并置于研钵中通过研磨的方式混合均匀，得到混合物，将混合物装入坩埚中，并利用密封袋将装有混合物的坩埚包覆；
2）将坩埚移至管式炉旁，去除密封袋并迅速将坩埚置于管式炉中，在N2和H2的混合气氛下（N2与H2的体积比为4:1）以6℃/min的速度升温至1680℃并保温4h，而后自然冷却至室温，得烧结产物；将烧结产物取出研磨至中位粒径（D50）为11微米，然后用稀盐酸洗涤并于100℃干燥后，即得化学式为Ca0.88Ba0.03Sr0.03AlSi4N7:0.06Eu2+的氮化物红色荧光粉；其中稀盐酸由体积比为1:10的体积分数为37%的浓盐酸与水混合而成。

Claims (9)

1.一种氮化物红色荧光粉，其特征在于：其化学通式为Ca1-x-yAxAlSi4N7:yEu2+，其中A为Sr、Ba或Sr和Ba的混合体，且0.04≤x≤0.1，0.02≤y≤0.06。
2.一种氮化物红色荧光粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）在氩气环境保护下，按照化学通式Ca1-x-yAxAlSi4N7:yEu2+中各元素化学计量比称取Ca3N2、A3N2、AlN、Si3N4和EuN，混合均匀，得到混合物，将混合物装入坩埚中，其中0.04≤x≤0.1，0.02≤y≤0.06，A3N2为Sr3N2、Ba3N2或Sr3N2和Ba3N2的混合物；
2）将坩埚装入管式炉中，在N2和H2的混合气氛下升温至1600～1700℃并保温4～18h，然后降至室温，得烧结产物；将烧结产物洗涤后干燥，得氮化物红色荧光粉。
3.根据权利要求2所述的氮化物红色荧光粉的制备方法，其特征在于：所述的步骤1）在真空手套箱中进行。
4.根据权利要求2所述的氮化物红色荧光粉的制备方法，其特征在于：所述的步骤1）中的混合均匀是通过在研钵中研磨的方式达到的。
5.根据权利要求2所述的氮化物红色荧光粉的制备方法，其特征在于：所述的步骤2）中N2和H2的混合气氛中N2与H2的体积比为（3～95）：1。
6.根据权利要求2所述的氮化物红色荧光粉的制备方法，其特征在于：所述的步骤2）中升温时的升温速度为5～10℃/min。
7.根据权利要求2所述的氮化物红色荧光粉的制备方法，其特征在于：所述的步骤2）中烧结产物洗涤在洗涤前先被研磨至中位粒径为8～12微米。
8.根据权利要求2所述的氮化物红色荧光粉的制备方法，其特征在于：所述的步骤2）中烧结产物用稀盐酸洗涤，稀盐酸由体积比为1：（7～14）的盐酸与水混合而成。
9.根据权利要求2所述的氮化物红色荧光粉的制备方法，其特征在于：所述的步骤2）中的干燥为在40～100℃下烘干。
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