CN104371712A - 一种钙基氮化物红色荧光粉的常压制备方法 - Google Patents

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毛智勇
李广浩
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Abstract

一种钙基氮化物红色荧光粉的常压制备方法，所述钙基氮化物红色荧光粉的化学通式为Caa-xAlbSicNd：xEu，步骤如下：1)在氮气气氛保护下将CaH2、AlN或/和Si3N4和EuF3加入在玛瑙研钵中均匀研磨后装入氮化硼坩埚中；2)将装有物料的坩埚置于水平管式炉中，用机械泵对炉腔抽真空2次并通入氮氢混合气流；3)启动管式炉升温，在氮氢混合气常压气氛中煅烧，冷却至室温得到钙基氮化物红色荧光粉。本发明的优点是：该制备方法采用价格便宜的非碱土金属氮化物为原料，在常压氮氢气氛中即可制备合成，原料易得、制备设备简单，是一种适合工业生产的氮化物红色荧光粉的制备方法。

Description

一种钙基氮化物红色荧光粉的常压制备方法
技术领域
本发明涉及荧光粉材料制备，具体涉及一种钙基氮化物红色荧光粉的常压制备方法。
背景技术
氮化物荧光粉由于具有发光性能优良、热稳定性和化学稳定性明显优于其他荧光粉体系的优点，近年来在照明和显示领域得到了广泛关注和应用。氮化物荧光粉的制备方法一般采用高温气压烧结法，气压烧结炉中的氮气气氛要求在0.1～10MPa之间以防止Si3N4原料的分解或者氧化。气压烧结炉设备复杂，极大提高了荧光粉材料的生产成本，高温高压的烧结条件也存在一定的安全隐患。此外，制备氮化物荧光粉通常需要采用氮化物原料，例如碱土金属氮化物。然而，碱土金属氮化物的价格非常昂贵，原料获取、保存、加工都非常困难。寻找新的碱土金属非氧化物原料，在常压条件下制备合成氮化物荧光粉对于推动材料的应用和整个半导体照明技术的发展具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是针对上述存在问题，提供一种钙基氮化物红色荧光粉的常压制备方法，该制备方法选用价格低廉的非碱土金属氮化物为原料，在常压氮氢气氛中合成钙基氮化物红色荧光粉。
本发明的技术方案：
一种钙基氮化物红色荧光粉的常压制备方法，所述钙基氮化物红色荧光粉的化学通式为Caa-xAlbSicNd：xEu，其中：a为1或2、b为0或1、c为1或5、d为2、3或8，0.005≤x≤0.20，制备步骤如下：
1)在氮气气氛保护下根据钙基氮化物荧光粉的化学通式按摩尔比称量CaH2、AlN或/和Si3N4和EuF3并在玛瑙研钵中均匀研磨后装入氮化硼坩埚中；
2)将上述盛有物料的坩埚取出并迅速置于水平管式炉中，用机械泵对炉腔抽真空2次，第一次抽空气氛围后，通入氮氢混合气后再抽第二次，完成后继续通入氮氢混合气流；
3)启动管式炉升温，在氮氢混合气常压气氛中1500-1600℃下煅烧6h后，冷却至室温得到钙基氮化物红色荧光粉。
所述氮氢混合气中氮气与氢气的体积比为92：8，混合气流量为600ml/min。
本发明的优点是：该制备方法采用价格便宜的非碱土金属氮化物为原料，在常压氮氢气氛中即可制备合成，原料易得、制备设备简单，是一种适合工业生产的氮化物红色荧光粉的制备方法。
附图说明
图1为实施例1制备的荧光粉样品的XRD图。
图2为实施例2制备的荧光粉样品在蓝光460nm激发下的发射光谱图。
图3为实施例3制备的荧光粉样品的激发光谱图。
图4为实施例4制备的荧光粉样品的XRD图。
图5为实施例5制备的荧光粉样品在蓝光460nm激发下的发射光谱图。
图6为实施例6制备的荧光粉样品的激发光谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明提供的一种钙基氮化物红色荧光粉的制备方法作进一步详细说明，下述实施例不是对本发明保护范围的限制。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
实施例1：
一种钙基氮化物红色荧光粉的常压制备方法，所述钙基氮化物红色荧光粉的化学式为Ca0.98AlSiN3:0.02Eu2+，制备步骤如下：
1)在氮气气氛保护下，将CaH2、AlN、Si3N4和EuF3按摩尔比为0.98：1：0.33：0.02称量后加入玛瑙研钵中均匀研磨，然后装入氮化硼坩埚中；
2)将上述盛有物料的坩埚取出并迅速置于水平管式炉中，用机械泵对炉腔抽真空2次，第一次抽空气氛围后，通入体积比为92:8的氮氢混合气，气体流量为600ml/min，然后再抽第二次，完成后继续通入氮氢混合气流；
3)启动管式炉升温，在氮氢混合气常压气氛中1550℃下煅烧6h后，冷却至室温得到钙基氮化物红色荧光粉Ca0.98AlSiN3:0.02Eu2+。
图1是制得的Ca0.98AlSi N3:0.02Eu2+氮化物红色荧光粉的XRD图谱，从图中可以看出：得到的样品的主晶相是CaAlSiN3，说明本发明提供的一种钙基氮化物荧光粉的制备方法是可行的。
实施例2：
一种钙基氮化物红色荧光粉的常压制备方法，所述钙基氮化物红色荧光粉的化学式为Ca0.96AlSi N3:0.04Eu2+，制备步骤如下：
1)在氮气气氛保护下，将CaH2、AlN、Si3N4和EuF3按摩尔比为0.96：1：0.33：0.04称量后加入玛瑙研钵中均匀研磨，然后装入氮化硼坩埚中；
2)将上述盛有物料的坩埚取出并迅速置于水平管式炉中，用机械泵对炉腔抽真空2次，第一次抽空气氛围后，通入体积比为92:8的氮氢混合气，气体流量为600ml/min，然后再抽第二次，完成后继续通入氮氢混合气流；
3)启动管式炉升温，在氮氢混合气常压气氛中1550℃下煅烧6h后，冷却至室温得到钙基氮化物红色荧光粉Ca0.96AlSi N3:0.04Eu2+。
图2是得到的Ca0.96AlSi N3:0.04Eu2+氮化物红色荧光粉在460nm蓝光激发下的发射光光谱，从图中可以看出荧光粉样品的发射峰值约为665nm。
实施例3：
一种钙基氮化物红色荧光粉的常压制备方法，所述钙基氮化物红色荧光粉的化学式为Ca0.94AlSi N3:0.06Eu2+，制备步骤如下：
1)在氮气气氛保护下，将CaH2、AlN、Si3N4和EuF3按摩尔比为0.94：1：0.33：0.06称量后加入玛瑙研钵中均匀研磨，然后装入氮化硼坩埚中；
2)将上述盛有物料的坩埚取出并迅速置于水平管式炉中，用机械泵对炉腔抽真空2次，第一次抽空气氛围后，通入体积比为92:8的氮氢混合气，气体流量为600ml/min，然后再抽第二次，完成后继续通入氮氢混合气流；
3)启动管式炉升温，在氮氢混合气常压气氛中1550℃下煅烧8h后，冷却至室温得到钙基氮化物红色荧光粉Ca0.96AlSi N3:0.04Eu2+。
图3是制得的Ca0.94AlSi N3:0.06Eu2+氮化物红色荧光粉监测红光发射峰得到的激发光谱，从图中可以看出荧光粉样品可以被紫外光和蓝光有效激发。
实施例4：
一种钙基氮化物红色荧光粉的常压制备方法，所述钙基氮化物红色荧光粉的化学式为Ca1.98Si5N8:0.02Eu2+，制备步骤如下：
1)在氮气气氛保护下，将CaH2、Si3N4和EuF3按摩尔比为1.98：1.67：0.02称量后加入玛瑙研钵中均匀研磨，然后装入氮化硼坩埚中；
2)将上述盛有物料的坩埚取出并迅速置于水平管式炉中，用机械泵对炉腔抽真空2次，第一次抽空气氛围后，通入体积比为92:8的氮氢混合气，气体流量为600ml/min，然后再抽第二次，完成后继续通入氮氢混合气流；
3)启动管式炉升温，在氮氢混合气常压气氛中1550℃下煅烧8h后，冷却至室温得到钙基氮化物红色荧光粉Ca1.98Si5N8:0.02Eu2+。
将上述密封袋从手套箱中取出，装有物料坩埚迅速置于水平管式炉中，用机械泵对炉腔抽真空。启动管式炉升温加热至1550℃，在氮氢常压气氛中煅烧8个小时。N2和H2的混合气体的N2与H2的体积比为92:8，气体流量为400ml/min。自然冷却至室温后，取出烧结产物并研磨，即得化学式Ca1.98Si5N8:0.02Eu2+的氮化物红色荧光粉。
图4是制得的Ca1.98Si5N8:0.02Eu2+氮化物荧光粉的XRD图谱，从图中可以看出得到的样品是Ca2Si5N8物相。
实施例5：
一种钙基氮化物红色荧光粉的常压制备方法，所述钙基氮化物红色荧光粉的化学式为Ca1.96Si5N8:0.04Eu2+，制备步骤如下：
1)在氮气气氛保护下，将CaH2、Si3N4和EuF3按摩尔比为1.96：1.67：0.04称量后加入玛瑙研钵中均匀研磨，然后装入氮化硼坩埚中；
2)将上述盛有物料的坩埚取出并迅速置于水平管式炉中，用机械泵对炉腔抽真空2次，第一次抽空气氛围后，通入体积比为92:8的氮氢混合气，气体流量为600ml/min，然后再抽第二次，完成后继续通入氮氢混合气流；
3)启动管式炉升温，在氮氢混合气常压气氛中1550℃下煅烧6h后，冷却至室温得到钙基氮化物红色荧光粉Ca1.96Si5N8:0.04Eu2+。
图5是制得的Ca1.96Si5N8:0.04Eu2+氮化物荧光粉在460nm蓝光激发下的发射光谱，从图中可以看出样品发射610nm附近的红光。
实施例6：
一种钙基氮化物红色荧光粉的常压制备方法，所述钙基氮化物红色荧光粉的化学式为Ca1.94Si5N8:0.06Eu2+，制备步骤如下：
1)在氮气气氛保护下，将CaH2、Si3N4和EuF3按摩尔比为1.94：1.67：0.06称量后加入玛瑙研钵中均匀研磨，然后装入氮化硼坩埚中；
2)将上述盛有物料的坩埚取出并迅速置于水平管式炉中，用机械泵对炉腔抽真空2次，第一次抽空气氛围后，通入体积比为92:8的氮氢混合气，气体流量为600ml/min，然后再抽第二次，完成后继续通入氮氢混合气流；
3)启动管式炉升温，在氮氢混合气常压气氛中1550℃下煅烧6h后，冷却至室温得到钙基氮化物红色荧光粉Ca1.94Si5N8:0.06Eu2+。
图6是制得的Ca1.94Si5N8:0.06Eu2+氮化物荧光粉在监测红光发射峰得到的激发光谱，从图中可以看出Ca2Si5N8：Eu2+红色荧光粉可以有效被蓝光和紫光激发。
实施例7：
一种钙基氮化物红色荧光粉的常压制备方法，所述钙基氮化物红色荧光粉的化学式为Ca0.98SiN2:0.04Eu2+，制备步骤如下：
1)在氮气气氛保护下，将CaH2、Si3N4和EuF3按摩尔比为0.98：0.33：0.02称量后加入玛瑙研钵中均匀研磨，然后装入氮化硼坩埚中；
2)将上述盛有物料的坩埚取出并迅速置于水平管式炉中，用机械泵对炉腔抽真空2次，第一次抽空气氛围后，通入体积比为92:8的氮氢混合气，气体流量为600ml/min，然后再抽第二次，完成后继续通入氮氢混合气流；
3)启动管式炉升温，在氮氢混合气常压气氛中1550℃下煅烧6h后，冷却至室温得到钙基氮化物红色荧光粉Ca0.98SiN2:0.04Eu2+。

Claims (2)

1.一种钙基氮化物红色荧光粉的常压制备方法，其特征在于：所述钙基氮化物红色荧光粉的化学通式为Caa-xAlbSicNd：xEu，其中：a为1或2、b为0或1、c为1或5、d为2、3或8，0.005≤x≤0.20，制备步骤如下：
1)在氮气气氛保护下根据钙基氮化物荧光粉的化学通式按摩尔比称量CaH2、AlN或/和Si3N4和EuF3并在玛瑙研钵中均匀研磨后装入氮化硼坩埚中；
2)将上述盛有物料的坩埚取出并迅速置于水平管式炉中，用机械泵对炉腔抽真空2次，第一次抽空气氛围后，通入氮氢混合气后再抽第二次，完成后继续通入氮氢混合气流；
3)启动管式炉升温，在氮氢混合气常压气氛中1500-1600℃下煅烧6h后，冷却至室温得到钙基氮化物红色荧光粉。
2.根据权利要求1所述钙基氮化物红色荧光粉的常压制备方法，其特征在于：所述氮氢混合气中氮气与氢气的体积比为92：8，混合气流量为600ml/min。
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