CN108707455A - 红光荧光粉及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了红光荧光粉，红光荧光粉的分子式为Ca₃Al₄ZnO₁₀:xMn⁴⁺,yY；其中，Y为Na⁺、K⁺、Li⁺、Mg²⁺或Sr²⁺中的一种或多种，x的取值为0.2～3.0％，y的取值为0～4.0％。本发明采用锰离子掺杂或锰离子与Y离子共掺杂，发光强度大，合成温度低、合成时间短、产品均匀性好。

Description

红光荧光粉及其制备方法

技术领域

本发明涉及荧光粉领域。更具体地说，本发明涉及红光荧光粉及其制备方法。

背景技术

白光LED发光的机理是由半导体发光芯片将电能转换成光能，并通过荧光粉转变成白光，白光LED有着光效高、性能稳定、可用时间久、节能环保等特点。但是目前商业化的白光LED灯缺乏红光光谱，导致了显色指数低和色温高等问题，因而亟需研究性能优良的红光荧光粉。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种红光荧光粉及其制备方法，红色荧光粉采用锰离子掺杂或锰离子与Y离子共掺杂，发光强度强，合成温度低、合成时间短、产品均匀性好。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了红光荧光粉，红光荧光粉的分子式为Ca₃Al₄ZnO₁₀:xMn⁴⁺,yY；其中，Y为Na⁺、K⁺、Li⁺、Mg²⁺或Sr²⁺中的一种或多种，x的取值为0.2～3.0％，y的取值为0～4.0％。

优选的是，所述的红光荧光粉，红光荧光粉的分子式为Ca₃Al₄ZnO₁₀:xMn⁴⁺,yNa⁺，x的取值为0.2～3.0％，y的取值为0.2～4.0％。

优选的是，所述的红光荧光粉，红光荧光粉的分子式为Ca₃Al₄ZnO₁₀:0.6％Mn⁴⁺。

本发明还提供了红光荧光粉的制备方法，包括：

步骤一、取钙盐、铝盐、锌盐、锰盐、Y盐和络合剂，用水溶解，其中，钙盐、铝盐、锌盐、锰盐和Y盐的比例符合权利要求1～3任一所述的红光荧光粉的化学计量比；

步骤二、将步骤一得到的溶液在80～100℃下蒸发溶剂，直至形成凝胶；

步骤三、将步骤二得到的凝胶烘干，研磨，得前驱体；

步骤四、将步骤三得到的前驱体在500～800℃下焙烧3～6小时，取出后研磨，再于800～1200℃下煅烧2～6小时，冷却，破碎，即得红光荧光粉。

优选的是，所述的红光荧光粉的制备方法，钙盐、铝盐、锌盐、锰盐分别为硝酸钙、硝酸铝、醋酸锌、醋酸锰，Y盐为Y元素对应的硝酸盐。

优选的是，所述的红光荧光粉的制备方法，络合剂为柠檬酸。

优选的是，所述的红光荧光粉的制备方法，在步骤三中，将凝胶在100℃烘干箱中放置8小时。

优选的是，所述的红光荧光粉的制备方法，步骤四中，在马弗炉中进行焙烧和煅烧操作。

本发明至少包括以下有益效果：

本发明采用Mn⁴⁺掺杂或Mn⁴⁺与Na⁺、K⁺、Li⁺、Mg²⁺或Sr²⁺中的一种或多种共掺杂，得到的红光荧光粉发光强度大，相比于高温固相法，本发明在制备过程中原料混合更均匀、反应更充分、合成温度低、合成时间短、产品均匀性好。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为实施例1的在不同温度下焙烧制备的红光荧光粉的XRD图谱；

图2为实施例1的在不同温度下焙烧制备的红光荧光粉的发射图谱；

图3为实施例2的各红光荧光粉的XRD图谱；

图4为实施例2的各红光荧光粉的发射图谱；

图5为实施例3的各红光荧光粉的激发、发射图谱；

图6为实施例3的红光荧光粉发射图谱。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

实施例1：

分子式为Ca₃Al₄ZnO₁₀:0.6％Mn⁴⁺的红光荧光粉的制备。Ca₃Al₄ZnO₁₀:0.6％Mn⁴⁺在不同温度下的XRD图谱见图1，图1中T为煅烧的温度，在T为800℃时即有明显的衍射峰。图2显示在330nm的激发光下即可实现荧光粉的激发，发射光峰值(718nm)在红光波长范围内，并且在煅烧温度为800℃时，发射光也已经有较高的强度。可知，本实施例的制备方法所需的温度较低，在800℃时就可以得到纯相，并且有较高的强度，可以帮助降低荧光粉的生产成本。制备红光荧光粉的步骤如下：

1、制备Ca₃Al₄ZnO₁₀:0.6％Mn⁴⁺基质选用溶于水的硝酸盐或醋酸盐为原料：如Ca(N0₃)₂·4H₂O(AR)、Al(N0₃)₃·9H₂0(AR)、Zn(CH₃COO)₂·2H₂O(AR)、Mn(CH₃COO)₂.·4H₂O(AR)、C₆H₈O₇·H₂O(AR)，以柠檬酸(C₆H₈O₇·H₂O(AR))为络合剂。

2、取两个容器分别盛放按化学计量比计算并称量好的金属盐原料和柠檬酸，用蒸馏水溶解。

3、经磁力搅拌器搅拌，后置于80℃～100℃水浴锅中加热蒸发溶剂，直至形成浅黄色透明的粘稠凝胶。

4、将所得凝胶转移至烘干箱中，在100℃烘干箱下加热8小时，取出研磨得到烘干的样品前驱体。

5、将所得的前驱体放入马弗炉中加热至500℃-800℃焙烧3～6h，待冷却取出样品再进行研磨，继续放入马弗炉中于800℃～1200℃下煅烧2～6小时。

6、待样品冷却至室温，将烧结物磨碎，即可得到所需红光荧光粉产品。

实施例2：

分子式为Ca₃Al₄ZnO₁₀:x％Mn⁴⁺(x分别取0.3、0.9、1.2、1.5、1.8)的红光荧光粉的制备。制备方法同实施例1，煅烧温度为1000℃，Ca(N0₃)₂.·4H₂O(AR)、Al(N0₃)₃·9H₂0(AR)、Zn(CH₃COO)₂·2H₂O(AR)和Mn(CH₃COO)₂·4H₂O(AR)的比例随x的取值变化。

图3显示了不同x取值的Ca₃Al₄ZnO₁₀:x％Mn⁴⁺荧光粉的XRD图谱，在x为0.3、0.6、0.9、1.2、1.5或1.8时，均显示了明显的衍射峰。

图4显示了不同x取值的Ca₃Al₄ZnO₁₀:x％Mn⁴⁺荧光粉的发射图谱，在x为0.3、0.6、0.9、1.2、1.5或1.8时，均显示了明显的发射强度，发射光峰值(718nm)在红光波长范围内，当x取0.6时，发射强度最大。Wavelength为波长，λ_ex为激发光波长，intensity为发射强度。

实施例3：

分子式为Ca₃Al₄ZnO₁₀:0.6％Mn⁴⁺,0.6％Na⁺的红光荧光粉的制备。制备方法同实施例1，煅烧温度为1000℃，并增加了相应比例的硝酸钠原料。

图5显示了在342nm和471nm两种不同波长的激发光作用下，Ca₃Al₄ZnO₁₀:0.6％Mn^{4 +},0.6％Na⁺都能够产生峰值在718nm处的红光。可见Na⁺掺杂不会影响荧光粉的发射波长。

图6为Ca₃Al₄ZnO₁₀:0.6％Mn⁴⁺,0.6％Na⁺与Ca₃Al₄ZnO₁₀:0.6％Mn⁴⁺荧光粉的发射光谱的比较图，可以看出相对于Ca₃Al₄ZnO₁₀:0.6％Mn⁴⁺，Ca₃Al₄ZnO₁₀:0.6％Mn⁴⁺,0.6％Na⁺的发光强度得到了提高，发光强度增强了122.6％，表明Na⁺和Mn⁴⁺共掺杂相比于Mn⁴⁺单独掺杂能够显著提高红光荧光粉的发光强度。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.红光荧光粉，其特征在于，红光荧光粉的分子式为Ca₃Al₄ZnO₁₀:xMn⁴⁺,yY；其中，Y为Na⁺、K⁺、Li⁺、Mg²⁺或Sr²⁺中的一种或多种，x的取值为0.2～3.0％，y的取值为0～4.0％。

2.如权利要求1所述的红光荧光粉，其特征在于，红光荧光粉的分子式为Ca₃Al₄ZnO₁₀:xMn⁴⁺,yNa⁺，x的取值为0.2～3.0％，y的取值为0.2～4.0％。

3.如权利要求1所述的红光荧光粉，其特征在于，红光荧光粉的分子式为Ca₃Al₄ZnO₁₀:0.6％Mn⁴⁺。

4.红光荧光粉的制备方法，其特征在于，包括：

步骤一、取钙盐、铝盐、锌盐、锰盐、Y盐和络合剂，用水溶解，其中，钙盐、铝盐、锌盐、锰盐和Y盐的比例符合权利要求1～3任一所述的红光荧光粉的化学计量比；

步骤二、将步骤一得到的溶液在80～100℃下蒸发溶剂，直至形成凝胶；

步骤三、将步骤二得到的凝胶烘干，研磨，得前驱体；

步骤四、将步骤三得到的前驱体在500～800℃下焙烧3～6小时，取出后研磨，再于800～1200℃下煅烧2～6小时，冷却，破碎，即得红光荧光粉。

5.如权利要求4所述的红光荧光粉的制备方法，其特征在于，钙盐、铝盐、锌盐、锰盐分别为硝酸钙、硝酸铝、醋酸锌、醋酸锰，Y盐为Y元素对应的硝酸盐。

6.如权利要求4所述的红光荧光粉的制备方法，其特征在于，络合剂为柠檬酸。

7.如权利要求4所述的红光荧光粉的制备方法，其特征在于，在步骤三中，将凝胶在100℃烘干箱中放置8小时。

8.如权利要求4所述的红光荧光粉的制备方法，其特征在于，步骤四中，在马弗炉中进行焙烧和煅烧操作。