專利名稱：一種氮化物熒光粉材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于LED用熒光粉技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種氮化物熒光粉及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著LED相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，白光LED在發(fā)光效率、使用壽命、降低成本等方面均取得了很大的進(jìn)展。伴隨著能源問題的顯現(xiàn)，高效節(jié)能無污染的LED有著廣泛的應(yīng)用前景， LED照明也是科研工作者追求的遠(yuǎn)景目標(biāo)。但是市場上的白光LED產(chǎn)品主要是采用GaN芯 片激發(fā)黃色熒光粉來實現(xiàn)白光，這種模式的產(chǎn)生白光存在一個嚴(yán)重的不足就是缺少紅色成 分，阻礙了 LED尤其是在照明領(lǐng)域的推廣和應(yīng)用。目前，解決白光LED缺少紅色成分的方法就是在白色熒光粉中加入紅色熒光粉， 以提高其顯色指數(shù)。但是市場上常見的以硫化物體系為主的紅色熒光粉存在發(fā)光效率低、 化學(xué)穩(wěn)定性差的缺點，限制了其在白光LED中的應(yīng)用。Eu激活的氮化物熒光粉具有高的發(fā)光效率并且化學(xué)穩(wěn)定性好，激發(fā)波長范圍寬， 是一種理想的LED用紅色熒光粉。常規(guī)的合成氮化物熒光粉的方法采用金屬直接氮化法， 該方法所用原料為價格昂貴，化學(xué)穩(wěn)定性差的金屬進(jìn)行氮化后合成，或者直接購買價格更 加昂貴且極不穩(wěn)定的金屬氮化物合成，上述兩種方法均須在手套箱中在惰性氣氛保護(hù)下操 作，成本高工藝復(fù)雜，不利于工業(yè)化批量生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種氮化物熒光粉材料的制備方法，采用廉價、穩(wěn)定的化合 物為原料，合成工藝簡單，適于工業(yè)化批量生產(chǎn)。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種氮化物熒光粉材料，其化學(xué)通 式為M2_xSi5_yZyN8:xEu，其中，M代表堿土金屬M(fèi)g、Ca、Sr、Ba中的一種或兩種的組合；Z代表 Al.Ge中的一禾中；0. 01彡χ彡0. 3，0彡y彡1. 0。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明制作方法采用如下技術(shù)方案一種氮化物熒光粉材料 的制備方法，包括以下步驟1)將含有M的氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、醋酸鹽，SiO2，含有X的 氮化物或氧化物，α -Si3N4，Eu的氧化物、硝酸鹽，以及含碳還原性物質(zhì)為原料經(jīng)球磨充分混 合均勻；2)將步驟1)所得混合物先在N2中進(jìn)行低溫?zé)Y(jié)，進(jìn)而在保護(hù)氣體中提高燒結(jié)溫度 進(jìn)一步高溫?zé)Y(jié)合成；3)將步驟2)得到的燒結(jié)產(chǎn)物進(jìn)行洗滌干燥即得到本發(fā)明的氮化物 熒光粉材料。所述含碳還原性物質(zhì)為碳粉、C3H6N6^ C2H4N4、聚乙烯中一種。所述燒結(jié)過程在管式爐中進(jìn)行，燒結(jié)前對爐膛進(jìn)行除氧、除濕處理。所述低溫?zé)Y(jié)的溫度為800°C -1000°C，燒結(jié)時間為16-24小時。 所述高溫?zé)Y(jié)合成過程中保護(hù)氣體為N2、N2-NH3混合氣體或N2-CH4混合氣體中的一種。 所述N2-NH3混合氣體的體積比為90 10，所述N2-CH4混合氣體的體積比為9 5 · 5 ο所述高溫?zé)Y(jié)合成過程中燒結(jié)溫度為1000°C -1800°C。對燒結(jié)樣品進(jìn)行洗滌采用異丙醇，異丙醇的體積為燒結(jié)產(chǎn)物體積的3倍以上。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明的發(fā)光材料為Eu激活的氮化物，量子效率高，物理化學(xué)性能穩(wěn)定，抗衰 減性能優(yōu)良。2、本發(fā)明的發(fā)光材料激發(fā)波長范圍寬，能夠適于多種波段激發(fā)源激發(fā)。3、本發(fā)明采用碳還原法合成氮化物熒光粉，所用原材料為化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、價格低 廉的物質(zhì)，代替了當(dāng)前合成氮化物熒光粉過程中使用的純金屬、金屬氮化物等價格昂貴且 化學(xué)性質(zhì)極不穩(wěn)定的原材料，使得過程更加簡單易行，工藝窗口寬，利于各批次產(chǎn)品的性能穩(wěn)定。4、省去了常規(guī)方法中的金屬氮化過程，避免了在實驗過程中所需的高壓環(huán)境，整 個實驗在常規(guī)管式爐即可進(jìn)行，產(chǎn)品成本大幅降低。


圖1為本發(fā)明實施例1中制備的Sri.96Si5N8:0. 04Eu熒光粉的XRD (X射線衍射) 圖。圖2為本發(fā)明實施例1中制備的SiY96Si5N8 = O. 04Eu熒光粉的發(fā)射光譜圖。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發(fā)明做詳細(xì)描述。實施例1 =SiY96Si5N8 = O. 04Eu熒光粉的制備以SrC03、SiO2, α -Si3N4, Eu2O3>碳粉為原材料，上述物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為 SrCO3 SiO2 α -Si3N4 Eu2O3 碳粉=1. 96 2 1 0. 02 1.96，對上述原材料進(jìn)
行充分球磨混合后取出，放入Mo坩堝中，在N2氣氛中800°C燒結(jié)24小時后，升高燒結(jié)溫度 至1500°C繼續(xù)在N2氣氛中燒結(jié)15小時，冷卻取出，用5倍于樣品體積的異丙醇進(jìn)行洗滌3 次，干燥后即得SiY96Si5N8 = O. 04Eu熒光粉，其XRD圖及發(fā)射光譜圖請參見圖1及圖2。實施例2 Sr1.92Ba0.07Si5N8:0. OlEu 熒光粉的制備以SrCO3、Ba (NO3) 2、SiO2、α-Si3N4、Eu2O3、C3H6N6 為原材料，上述物質(zhì) 的物質(zhì)的量之比為 SrCO3 Ba(NO3)2 SiO2 α -Si3N4 Eu2O3 C3H6N6 = 1.92 0.07 2 1 0. 005 0. 33，對上述原材料進(jìn)行充分球磨混合后取出，放 入Mo坩堝中，在N2氣氛中900°C燒結(jié)16小時后，升高燒結(jié)溫度至1800°C繼續(xù)在隊氣 氛中燒結(jié)10小時，冷卻取出，用6倍于樣品體積的異丙醇進(jìn)行洗滌3次，干燥后即得 Sr1.92Ba0.07Si5N8:0. OlEu 熒光粉。實施例 3 :SrL7Si4.5Al0.5N8:0. 3Eu 熒光粉的制備以SrC03、AlN、Si02、α -Si3N4、Eu2O3、C2H4N4為原材料，上述物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為S rC03 AlN SiO2 α -Si3N4 Eu2O3 C2H4N4 =1.7 0. 5 1. 5 1 0. 15 0.49，對上 述原材料進(jìn)行充分球磨混合后取出，放入Mo坩堝中，在N2氣氛中1000°C燒結(jié)20小時后，升 高燒結(jié)溫度至1500°C繼續(xù)在N2-NH3(體積比為90 10)氣氛中燒結(jié)12小時，冷卻取出，用8倍于樣品體積的異丙醇進(jìn)行洗滌3次，干燥后即得Sri.7Si4.5Ala5N8:0. 3Eu熒光粉。實施例4 =Sr1.72Mg0.08Si5N8:0. 2Eu 熒光粉的制備以Sr0、Mg0、Si02、α -Si3N4,Eu2O3^C3H6N6為原材料，上述物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為Sr 0 MgO SiO2 α -Si3N4 Eu2O3 C3H6N6= 1. 72 0. 08 2 1 0. 1 0. 33，對上述原
材料進(jìn)行充分球磨混合后取出，放入Mo坩堝中，在N2氣氛中900°C燒結(jié)16小時后，升高燒結(jié)溫度至1800°C繼續(xù)在N2氣氛中燒結(jié)10小時，冷卻取出，用6倍于樣品體積的異丙醇進(jìn)行 洗滌3次，干燥后即得SiY72Mgatl8Si5N8 = O. 2Eu熒光粉實施例5 :SrL9Si4GeN8:0. IEu熒光粉的制備以SrC03、GeN, SiO2, α -Si3N4, Eu2O3> C2H4N4為原材料，上述物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為 SrCO3 GaN SiO2 α -Si3N4 Eu2O3 C3H6N6= 1.9 1 1 1 0.05 0.49，對 上述原材料進(jìn)行充分球磨混合后取出，放入Mo坩堝中，在N2氣氛中900°C燒結(jié)24小時后， 升高燒結(jié)溫度至1700°C繼續(xù)在N2-CH4(體積比為95 5)氣氛中燒結(jié)20小時，冷卻取出， 用5倍于樣品體積的異丙醇進(jìn)行洗滌3次，干燥后即得Sri.9Si4GeN8:0. IEu熒光粉。
權(quán)利要求
一種氮化物熒光粉材料，其特征在于，其化學(xué)通式為M2-xSi5-yZyN8:xEu，其中，M代表堿土金屬M(fèi)g、Ca、Sr、Ba中的一種或兩種的組合；Z代表Al、Ge中的一種；0.01≤x≤0.3，0≤y≤1.0。
2.一種氮化物熒光粉材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟1)將含有M的氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、醋酸鹽中的一種或兩種的組合，Si02，含有Z的 氮化物或氧化物，a -Si3N4,Eu的氧化物、硝酸鹽，以及含碳還原性物質(zhì)為原料經(jīng)球磨充分混 合均勻；2)將步驟1)所得混合物先在隊中進(jìn)行低溫?zé)Y(jié)，進(jìn)而在保護(hù)氣體中提高燒結(jié)溫度進(jìn) 一步高溫?zé)Y(jié)合成；3)將步驟2)得到的燒結(jié)產(chǎn)物進(jìn)行洗滌干燥即得到本發(fā)明的氮化物熒光粉材料。
3.如權(quán)利要求2所述一種氮化物熒光粉材料的制備方法，其特征在于含碳還原性物 質(zhì)為碳粉、c3H6N6、C2H4N4、聚乙烯中一種。
4.如權(quán)利要求2所述一種氮化物熒光粉材料的制備方法，其特征在于燒結(jié)過程在管 式爐中進(jìn)行，燒結(jié)前對爐膛進(jìn)行除氧、除濕處理。
5.如權(quán)利要求2所述一種氮化物熒光粉材料的制備方法，其特征在于低溫?zé)Y(jié)的溫 度為800°C -1000°C，燒結(jié)時間為16-24小時。
6.如權(quán)利要求2所述一種氮化物熒光粉材料的制備方法，其特征在于高溫?zé)Y(jié)合成 過程中保護(hù)氣體為N2、N2-NH3混合氣體或N2-CH4混合氣體中的一種。
7.如權(quán)利要求6所述一種氮化物熒光粉材料的制備方法，其特征在于所述N2-NH3混 合氣體的體積比為90 10，所述N2-CH4混合氣體的體積比為95 5。
8.如權(quán)利要求2所述一種氮化物熒光粉材料的制備方法，其特征在于高溫?zé)Y(jié)合成過 程中燒結(jié)溫度為1000°C -1800°C。
9.如權(quán)利要求2所述一種氮化物熒光粉材料的制備方法，其特征在于對燒結(jié)樣品進(jìn)行 洗滌采用異丙醇，異丙醇的體積為燒結(jié)產(chǎn)物體積的3倍以上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種氮化物熒光粉材料及其制備方法，其化學(xué)通式為M2-xSi5-yZyN8:xEu，其中，M代表堿土金屬M(fèi)g、Ca、Sr、Ba中的一種或兩種的組合；Z代表Al、Ge中的一種；0.01≤x≤0.3，0≤y≤1.0。該種氮化物熒光粉材料合成原料價格低廉、性能穩(wěn)定，合成工藝簡單，適于工業(yè)化批量生產(chǎn)。
文檔編號C09K11/79GK101798510SQ20101012416
公開日2010年8月11日 申請日期2010年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月15日
發(fā)明者趙金鑫 申請人:彩虹集團(tuán)公司