CN108893107A

CN108893107A - 一种氮化物红色荧光粉及其制备方法

Info

Publication number: CN108893107A
Application number: CN201810641860.1A
Authority: CN
Inventors: 王晶; 尹向南; 胡程; 徐达
Original assignee: Dongtai Tianyuan Photoelectric Technology Co Ltd
Current assignee: Dongtai Tianyuan Photoelectric Technology Co Ltd
Priority date: 2018-06-21
Filing date: 2018-06-21
Publication date: 2018-11-27

Abstract

本发明公开了一种氮化物红色荧光粉及其制备方法，包括以下步骤：S1，选取Si(NH)2、Ba和Eu作为原材料；S2，称取原材料，重量配比为Si(NH)2：20％‑40％、Ba：20％‑40％和Eu：50％‑80％；S3，加入BaCO3重量配比为1％‑10％作为助溶剂，充分混合Si(NH)2、Ba、Eu和BaCO3；S4，在高频感应炉充入少量N2，同时加入配比好的Si(NH)2、Ba、Eu和BaCO3混合溶剂；S5，利用高频感应炉合成一系列的硅酸盐氮化物；S6，经过球磨、洗涤、干燥后得到氮化物红色荧光粉。本发明具有较长的发射波长，显色指数高，光效高，温度特性和热稳定性优良；本发明得到的荧光粉Ba2‑xSi5N8：Eu2+体系发射主峰在650nm处,呈现为575‑775nm的宽带，该宽峰发射属于激活剂Eu2+离子的激发态电子的5d‑4f跃，晶体场是一种比较强的晶体场,发出的光为红光。

Description

一种氮化物红色荧光粉及其制备方法

技术领域

本发明涉及荧光粉技术领域，尤其涉及一种氮化物红色荧光粉及其制备方法。

背景技术

荧光粉，俗称夜光粉，通常分为光致储能夜光粉和带有放射性的夜光粉两类。光致储能夜光粉是荧光粉在受到自然光、日光灯光、紫外光等照射后，把光能储存起来，在停止光照射后，再缓慢地以荧光的方式释放出来，所以在夜间或者黑暗处，仍能看到发光，持续时间长达几小时至十几小时。

人们在实际生活中利用夜光粉长时间发光的特性，制成弱照明光源，在军事部门有特殊的用处，把这种材料涂在航空仪表、钟表、窗户、机器上各种开关标志，门的把手等处，也可用各种透光塑料一起压制成各种符号、部件、用品(如电源开关、插座、钓鱼钩等)。这些发光部件经光照射后，夜间或意外停电、闪电后起床等它仍在持续发光，使人们可辨别周围方向，为工作和生活带来方便。把夜光材料超细粒子掺入纺织品中，使颜色更鲜艳，小孩子穿上有夜光的纺织品，可减少交通事故。

目前市场上用的白光LED用蓝色和绿色荧光粉有较好的发光效率,而红色荧光粉的性能较差。所以为了满足白光LED的性能要求和推广应用,必须研制出性能优良的红色荧光粉,这对于LED的生产成本有重要意义。于是,我们研究新型高效的白光LED用红色荧光粉。现有技术中荧光粉容易被氧化，稳定性差，且制备过程复杂，成本高。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种氮化物红色荧光粉及其制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种氮化物红色荧光粉及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，选取Si(NH)2、Ba和Eu作为原材料；

S2，称取原材料，重量配比为Si(NH)2：20％-40％、Ba：20％-40％和Eu：50％-80％；

S3，加入BaCO3重量配比为1％-10％作为助溶剂，充分混合 Si(NH)2、Ba、Eu和BaCO3；

S4，在高频感应炉充入少量N2，同时加入配比好的Si(NH)2、Ba、 Eu和BaCO3混合溶剂；

S5，利用高频感应炉合成一系列的硅酸盐氮化物；

S6，经过球磨、洗涤、干燥后得到氮化物红色荧光粉。

优选的，所述S3中，在高速剪切机中混合，且高速剪切机转速为1500r/min-3000r/min。

优选的，所述S5中，高频感应炉温度为1400℃-2000℃，时间为4-6h，结束后进行尾气处理。

优选的，所述S5中，反应方程式为：

(2-x)Ba+xEu+5Si(NH)2→Ba2-xEuxSi5N8+N2+5H2

优选的，所述S3中，BaCO3提供激活离子-CO3，在加热过程中逐渐提高加热温度。

优选的，所述S6中，氮化物红色荧光粉化学结构为：Ba2-xSi5N8： Eu2+。

优选的，所述S2中，在Ai气保护的手套箱中称量Si(NH)2、Ba 和Eu。

优选的，所述S1中，Si(NH)2优选为无定形非晶颗粒，且颗粒尺寸为300-500nm。

优选的，所述S6中，清洗过量的BaCO3，进行筛选后，将得到的筛选产物放入盛有纯净水的容器中进行过滤，然后将过滤物放入浓度为1％-5％的盐酸中清洗过滤。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本发明具有较长的发射波长，显色指数高，光效高，温度特性和热稳定性优良。

2.本发明得到的荧光粉Ba2-xSi5N8：Eu2+体系发射主峰在650nm 处,呈现为575-775nm的宽带，该宽峰发射属于激活剂Eu2+离子的激发态电子的5d-4f跃，晶体场是一种比较强的晶体场,发出的光为红光。

3.本发明原材料容易得到，成本低，且通过在高频感应炉充入少量N2，使得制备过程安全，流程简单，大大提高了效率。

本发明中，该装置中未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现，本发明适用性强，操作简便，易于工业化。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

一种氮化物红色荧光粉及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，选取Si(NH)2、Ba和Eu作为原材料；S2，称取原材料，重量配比为Si(NH)2：30％、Ba：20％和Eu：50％；S3，加入BaCO3重量配比为2％作为助溶剂，充分混合Si(NH)2、Ba、Eu和BaCO3；S4，在高频感应炉充入少量N2，同时加入配比好的Si(NH)2、Ba、Eu和BaCO3 混合溶剂；S5，利用高频感应炉合成一系列的硅酸盐氮化物；S6，经过球磨、洗涤、干燥后得到氮化物红色荧光粉。

所述S3中，在高速剪切机中混合，且高速剪切机转速为 2300r/min。

所述S5中，高频感应炉温度为1600℃，时间为5h，结束后进行尾气处理。

所述S5中，反应方程式为：

(2-x)Ba+xEu+5Si(NH)2→Ba2-xEuxSi5N8+N2+5H2

所述S3中，BaCO3提供激活离子-CO3，在加热过程中逐渐提高加热温度。

所述S6中，氮化物红色荧光粉化学结构为：Ba2-xSi5N8：Eu2+。

在Ai气保护的手套箱中称量Si(NH)2、Ba和Eu。

所述S1中，Si(NH)2优选为无定形非晶颗粒，且颗粒尺寸为 300-500nm。

所述S6中，清洗过量的BaCO3，进行筛选后，将得到的筛选产物放入盛有纯净水的容器中进行过滤，然后将过滤物放入浓度为 1％-5％的盐酸中清洗过滤。

实验验证：

热处理前后Ba2-xSi5N8：Eu2+的发光特性对比

本实施例热处理前后Ba2-xSi5N8：Eu2+的发光数据只有微小变化，所以Ba2-xSi5N8：Eu2+具有良好的热稳定性。

实施例2：

S1，选取Si(NH)2、Ba和Eu作为原材料；S2，称取原材料，重量配比为Si(NH)2：25％、Ba：35％和Eu：60％；S3，加入BaCO3重量配比为5％作为助溶剂，充分混合Si(NH)2、Ba、Eu和BaCO3；S4，在高频感应炉充入少量N2，同时加入配比好的Si(NH)2、Ba、Eu和BaCO3混合溶剂；S5，利用高频感应炉合成一系列的硅酸盐氮化物；S6，经过球磨、洗涤、干燥后得到氮化物红色荧光粉。

所述S3中，在高速剪切机中混合，且高速剪切机转速为 2800r/min。

所述S5中，高频感应炉温度为1800℃，时间为6h，结束后进行尾气处理。

所述S5中，反应方程式为：

(2-x)Ba+xEu+5Si(NH)2→Ba2-xEuxSi5N8+N2+5H2

所述S6中，氮化物红色荧光粉化学结构为：Ba2-xSi5N8：Eu2+。

所述S2中，在Ai气保护的手套箱中称量Si(NH)2、Ba和Eu。

实验验证：在不同温度下激发Ba2-xSi5N8：Eu2+，所有的发射光谱都是在460nm蓝光激发下测试得到：随着温度升高，发光强度呈减弱趋势,在50℃下激发的发光强度可以达到常温下的90％以上，在 150℃下激发发光强度可以达到常温下的80％，而在300℃下激发的发光强度衰减较严重，只能达到常温下的50％，氮化物红粉在高温下发光光强衰减主要是由激活剂Eu2+离子的无辐射跃迁造成的。一般温度下，当发光中心Eu2+的基态电子被激发到4f65d态，它会下降到 5d态的最低点向下跃迁，回到基态4f7。但如果环境温度升高，体系的激发态(4f65d)电子就会获得更多的振动能，并提高到达F点的几率，而体系在F点就有很大的几率直接沿着基态(4f7)线降到基态最低点，这就造成体系不发光而回到基态的现象，也就是发生无辐射跃迁。

本实施例得到的荧光粉Ba2-xSi5N8：Eu2+体系发射主峰在650nm 处,呈现为575-775nm的宽带，该宽峰发射属于激活剂Eu2+离子的激发态电子的5d-4f跃，晶体场是一种比较强的晶体场,发出的光为红光，原材料容易得到，成本低，且通过在高频感应炉充入少量N2，使得制备过程安全，流程简单，大大提高了效率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种氮化物红色荧光粉及其制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，选取Si(NH)2、Ba和Eu作为原材料；

S3，加入BaCO3重量配比为1％-10％作为助溶剂，充分混合Si(NH)2、Ba、Eu和BaCO3；

S4，在高频感应炉充入少量N2，同时加入配比好的Si(NH)2、Ba、Eu和BaCO3混合溶剂；

S5，利用高频感应炉合成一系列的硅酸盐氮化物；

S6，经过球磨、洗涤、干燥后得到氮化物红色荧光粉。

2.根据权利要求1所述的一种氮化物红色荧光粉及其制备方法，其特征在于，所述S3中，在高速剪切机中混合，且高速剪切机转速为1500r/min-3000r/min。

3.根据权利要求1所述的一种氮化物红色荧光粉及其制备方法，其特征在于，所述S5中，高频感应炉温度为1400℃-2000℃，时间为4-6h，结束后进行尾气处理。

4.根据权利要求1所述的一种氮化物红色荧光粉及其制备方法，其特征在于，所述S5中，反应方程式为：

(2-x)Ba+xEu+5Si(NH)2→Ba2-xEuxSi5N8+N2+5H2。

5.根据权利要求1所述的一种氮化物红色荧光粉及其制备方法，其特征在于，所述S3中，BaCO3提供激活离子^-CO₃，在加热过程中逐渐提高加热温度。

6.根据权利要求1所述的一种氮化物红色荧光粉及其制备方法，其特征在于，所述S6中，氮化物红色荧光粉化学结构为：Ba2-xSi5N8：Eu2+。

7.根据权利要求1所述的一种氮化物红色荧光粉及其制备方法，其特征在于，所述S2中，在Ai气保护的手套箱中称量Si(NH)2、Ba和Eu。

8.根据权利要求1所述的一种氮化物红色荧光粉及其制备方法，其特征在于，所述S1中，Si(NH)2优选为无定形非晶颗粒，且颗粒尺寸为300-500nm。

9.根据权利要求1所述的一种氮化物红色荧光粉及其制备方法，其特征在于，所述S6中，清洗过量的BaCO3，进行筛选后，将得到的筛选产物放入盛有纯净水的容器中进行过滤，然后将过滤物放入浓度为1％-5％的盐酸中清洗过滤。