CN114874774A - 一种锰离子激活的钽基氟氧化物红色发光材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种化学式为Cs30(Ta2‑ 2xMn2xO2F9)9(OH)3·H2O的锰离子激活的钽基氟氧化物红色发光材料及其制备方法和应用，0.001≤x≤0.1，该材料在在460纳米左右有一个很强的宽带吸收峰，可被蓝光芯片激发，在630纳米左右有很强的窄峰红光发射，可用于提高LED器件的显色指数，且防水稳定性远优于商用K2SiF6:Mn4+红粉材料。
Description
技术领域：
本发明涉及无机发光材料技术领域，具体涉及一种锰离子激活的钽基氟氧化物红色发光材料及其制备方法。
背景技术：
与传统照明光源相比，白光二极管(WLEDs)由于具有多种优良性质，如节能环保、发光效率高、方便使用、可靠性高和寿命长等而得到广泛应用，目前主流LED器件主要是由InGaN蓝光芯片与Y3Al5O12:Ce3+(YAG:Ce)黄色荧光粉组装而成，但是由于YAG:Ce基白光LED发射的是冷白光，导致器件显色指数偏低(CRI＜80)且色温较高(CCT＝4000-8000K)，从而限制了它的进一步应用。
器件显色指数偏低是由于YAG:Ce荧光粉中红光部分不足导致的，这个问题也受到了研究者的广泛关注，近年来许多研究者通过发明新型红色荧光粉来提高白光LED器件的显色指数。在众多过渡金属离子中，Mn4+具有很强的近紫外-蓝光宽带吸收和红光窄峰发射(630纳米左右)，能够被InGaN蓝光芯片激发并同时可降低与其它绿色或黄色荧光粉之间的自吸收效应，这些特殊的性质完全符合作为暖白光LED用红色荧光粉的要求，因此人们对于Mn4+离子激活的红色荧光粉展开了深入的研究。
发明内容：
本发明的目的是提供一种锰离子激活的钽基氟氧化物红色发光材料及其制备方法和应用，该材料在在460纳米左右有一个很强的宽带吸收峰，可被蓝光芯片激发，在630纳米左右有很强的窄峰红光发射，可用于提高LED器件的显色指数，且防水稳定性远优于商用K2SiF6:Mn4+红粉材料。
本发明是通过以下技术方案予以实现的：
一种四价锰离子激活的钽基氟氧化物红色发光材料，其化学式为Cs30(Ta2- 2xMn2xO2F9)9(OH)3·H2O，0.001≤x≤0.1。优选地，0.01≤x≤0.09。
所述四价锰离子激活的钽基氟氧化物红色发光材料的制备方法包括以下步骤：在室温下，将原料K2MnF6、H2TaF7和CsF按摩尔比x:(1-x):2加入氢氟酸中，搅拌5-30分钟，将溶液离心得到沉淀，并用乙醇洗涤，然后干燥得到最终产物。
乙醇洗涤优选洗涤3次。
干燥温度为73-78℃，优选为75℃，干燥时间为1-3小时，优选为2小时。
本发明还保护所述锰离子激活的钽基氟氧化物红色发光材料的应用，用于白光LED器件。
本发明的有益效果如下：利用共沉淀法在室温下制备得到了一种新型锰离子激活的钽基氟氧化物红色发光材料，制备方法简单，得到的材料在在460纳米左右有一个很强的宽带吸收峰，可被蓝光芯片激发，在630纳米左右有很强的窄峰红光发射，可用于提高LED器件的显色指数，且防水稳定性远优于商用K2SiF6:Mn4+红粉材料。
附图说明：
图1是实施例1所制备的Mn4+激活红色荧光材料的X-射线粉末衍射图谱；
图2为实施例1所制备的Mn4+掺杂红色荧光材料的荧光激发光谱。由图2可知，产物在460纳米左右有一个很强的宽带吸收峰，可被蓝光芯片激发。其他实施例所得产物的荧光激发光谱与图2基本一致。
图3实施例1所制备的Mn4+掺杂红色荧光材料的荧光发射光谱。由图3可知，产物在630纳米左右有很强的窄峰红光发射，可用于提高LED器件的显色指数。其他实施例所得产物的荧光发射光谱与图3基本一致。
图4为实施例1和商用K2SiF6:Mn4+红粉浸水后发光强度随时间的变化趋势对比图。由图4可知，在相同条件下，实施例1的防水稳定性远优于商用K2SiF6:Mn4+红粉材料。其他实施例所得产物的防水稳定性与图4基本一致。
具体实施方式：
以下是对本发明的进一步说明，而不是对本发明的限制。
实施例1：
一种Mn4+掺杂红色荧光材料，其化学式为Cs30(Ta1.98Mn0.02O2F9)9(OH)3·H2O。
上述Mn4+掺杂红色荧光材料的制备方法，步骤如下：
按摩尔比0.01:0.99:2称取K2MnF6、H2NbF7和CsF溶于5毫升氢氟酸中，室温下搅拌30分钟，将上述步骤的溶液离心得到沉淀，并用乙醇洗涤3次，然后在75℃干燥2小时烘干得到最终产物红色荧光材料。
实施例2
一种Mn4+掺杂红色荧光材料，其化学式为Cs30(Ta1.94Mn0.06O2F9)9(OH)3·H2O。
上述Mn4+掺杂红色荧光材料的制备方法，步骤如下：
按摩尔比0.03:0.97:2称取K2MnF6、H2NbF7和CsF溶于5毫升氢氟酸中，室温下搅拌30分钟，将上述步骤的溶液离心得到沉淀，并用乙醇洗涤3次，然后在75℃烘干得到最终产物红色荧光材料。
实施例3
一种Mn4+掺杂红色荧光材料，其化学式为Cs30(Ta1.90Mn0.10O2F9)9(OH)3·H2O。
上述Mn4+掺杂红色荧光材料的制备方法，步骤如下：
按摩尔比0.05:0.95:2称取K2MnF6、H2NbF7和CsF溶于5毫升氢氟酸中，室温下搅拌30分钟，将上述步骤的溶液离心得到沉淀，并用乙醇洗涤3次，然后在75℃烘干得到最终产物红色荧光材料。
实施例4
一种Mn4+掺杂红色荧光材料，其化学式为Cs30(Ta1.86Mn0.14O2F9)9(OH)3·H2O。
上述Mn4+掺杂红色荧光材料的制备方法，步骤如下：
按摩尔比0.07:0.93:2称取K2MnF6、H2NbF7和CsF溶于5毫升氢氟酸中，室温下搅拌30分钟，将上述步骤的溶液离心得到沉淀，并用乙醇洗涤3次，然后在75℃烘干得到最终产物红色荧光材料。
实施例5
一种Mn4+掺杂红色荧光材料，其化学式为Cs30(Ta1.82Mn0.18O2F9)9(OH)3·H2O。
上述Mn4+掺杂红色荧光材料的制备方法，步骤如下：
按摩尔比0.09:0.91:2称取K2MnF6、H2NbF7和CsF溶于5毫升氢氟酸中，室温下搅拌30分钟，将上述步骤的溶液离心得到沉淀，并用乙醇洗涤3次，然后在75℃烘干得到最终产物红色荧光材料。
Claims (7)
1.一种四价锰离子激活的钽基氟氧化物红色发光材料，其特征在于，化学式为Cs30(Ta2-2xMn2xO2F9)9(OH)3·H2O，0.001≤x≤0.1。
2.根据权利要求1所述钽基氟氧化物红色发光材料，其特征在于，0.01≤x≤0.09。
3.一种权利要求1所述四价锰离子激活的钽基氟氧化物红色发光材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：在室温下，将原料K2MnF6、H2TaF7和CsF按摩尔比x:(1-x):2加入氢氟酸中，搅拌5-30分钟，将溶液离心得到沉淀，并用乙醇洗涤，然后干燥得到最终产物。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，干燥温度为73-78℃，干燥时间为1-3小时。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，干燥温度为为75℃，干燥时间为2小时。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，乙醇洗涤3次。
7.权利要求1所述锰离子激活的钽基氟氧化物红色发光材料的应用，其特征在于，用于白光LED器件。
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| YINGYUAN CHEN ET AL.: "A novel Mn4+ -activated fluoride red phosphor Cs30(Nb2O2F9)9(OH)3·H2O:Mn4+ with good waterproof stability for WLEDs" * |
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