專利名稱：硅酸鹽發(fā)光材料及其制備方法
硅酸鹽發(fā)光材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光材料，尤其涉及一種硅酸鹽發(fā)光材料及其制備方法。背景技術(shù)：
LED (Light Emitting Diode)照明器件具有體積小、節(jié)能、耐震動、發(fā)光效率高、適用性強(qiáng)、無污染等優(yōu)點(diǎn)，其已成為一種新型的發(fā)光元件，應(yīng)用于各種適合于多變環(huán)境的發(fā)光器件。例如以第三代半導(dǎo)體材料氮化鎵作為半導(dǎo)體照明光源，在同等亮度下耗電量僅為普通白熾燈的1/10，壽命達(dá)到10萬小時以上。因此，LED廣泛應(yīng)用于各種指示、顯示、裝飾、背光源及普通照明等光電子和照明工程技術(shù)領(lǐng)域。傳統(tǒng)的商業(yè)化的白光LED照明器件主要是采用藍(lán)光LED芯片配合受藍(lán)光激發(fā)能夠發(fā)出黃色或綠色的熒光粉生成白光。然而，傳統(tǒng)的硅酸鹽系列黃色或綠色熒光粉的發(fā)光亮度有待進(jìn)一步提高。

發(fā)明內(nèi)容基于此，有必要提供一種發(fā)光亮度較高的硅酸鹽發(fā)光材料及其制備方法。一種硅酸鹽發(fā)光材料，其組成通式為(Ba1^yAy) 2-xSi04_mFm Eux，Agn,其中A 為Ba、Mg、Ca中的一種或者兩種；0. 001彡χ彡0. 08 ;0 < y彡0. 7 ;0 < π!彡0. 1 ； 0. 00001 ^ η ^ 0. 005。其中，0.001 彡 χ 彡 0. 06。其中，0.00001 彡 η 彡 0. 001。一種硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法，包括如下步驟制備含有Ag顆粒的硅氣凝膠； 按照組成通式(BiVyAy)2ISiCVmFm = Eux, Agn的化學(xué)計量稱取Ba、Α、F、Eu的原料及含有Ag顆粒的硅氣凝膠，混合均勻；其中A為Sr、Mg、Ca中的一種或者兩種；0. 001 ^ χ ^ 0. 08 ；0 < y ^ 0. 7 ；0 < m^ 0. 1 ；0. 00001 ^ η ^ 0. 005 ；將上述混合物于還原性氣氛下進(jìn)行熱處
理，冷卻至室溫。其中，制備含有^Vg顆粒的硅氣凝膠的步驟包括稱取硅氣凝膠溶解于含有^Vg原料的溶液中，在50 75°C下攪拌0. 5 3小時，然后進(jìn)行超聲處理，再于60 150°C下干燥， 研磨均勻，于600 1300°C下煅燒0. 5 3小時。其中，制備含有Ag顆粒的硅氣凝膠的步驟中，硅氣凝膠的孔徑為20 100納米， 氣孔率為92 98% ；Ag原料為AgNO3或Ag的納米膠粒。其中，稱取Ba、A、F、Eu的原料的步驟中，Ba和A的原料為Ba和A的碳酸鹽、草酸鹽中的一種；Eu的原料為Eu的氧化物、乙酸鹽、碳酸鹽、草酸鹽中的一種。其中，F(xiàn)的原料為NH4F。其中，所述還原性氣氛是95% N2+5% H2的混合還原氣氛。其中，所述熱處理是于1000 1350°C保溫?zé)Y(jié)1 10小時。性能測試結(jié)果表明，上述硅酸鹽發(fā)光材料的穩(wěn)定性較好，且在450 600納米的波
3長區(qū)間具有較高的光發(fā)射強(qiáng)度。另外，上述硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法具有工藝簡單、設(shè)備要求低及制備周期短等優(yōu)點(diǎn)。

圖1為實(shí)施例4的硅酸鹽發(fā)光材料與傳統(tǒng)的硅酸鹽發(fā)光材料的激發(fā)光譜圖。具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合附圖及實(shí)施方式對硅酸鹽發(fā)光材料及其制備方法詳細(xì)說明。本實(shí)施方式的硅酸鹽發(fā)光材料的組成通式為(Bai_yAy)2_xSi04_mFm:Eux，Agn，其中A為Sr、Mg、Ca中的一種或者兩種；0. 001彡χ彡0. 08 ;0 < y彡0. 7 ;0 < π!彡0. 1 ； 0. 00001 ^ η ^ 0. 005。更為優(yōu)選的實(shí)施方式中，0. 001 ^ χ ^ 0. 06 ；0. 00001彡η彡0. 001。上述硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法可用高溫固相法，其包括如下幾個步驟(1)制備含有Ag顆粒的硅氣凝膠?？墒紫确Q取一定量的硅氣凝膠溶解至含有Ag 原料的乙醇溶液中，并在50 75°C下攪拌0. 5 3小時，然后使用超聲波處理10分鐘，再于60 150°C下干燥，研磨均勻，于600 1300°C下煅燒0. 5 3小時，即得到含有Ag顆粒的硅氣凝膠。其中，所使用的硅氣凝膠的孔徑優(yōu)選為20 100納米，氣孔率優(yōu)選為92 98%。Ag原料優(yōu)選為AgNO3或Ag的納米膠粒。(2)按照組成通式(Bi^yAy) ^xSiCVmFm = EuxiAK的化學(xué)計量稱取Ba、A、F、Eu的原料及步驟⑴合成的含有^Vg顆粒的硅氣凝膠，混合均勻。其中A為Sr、Mg、Ca中的一種或者兩種。Ba、A的原料優(yōu)選為Sr和A的碳酸鹽、草酸鹽中的一種。F的原料為氟化物，優(yōu)選為 NH4F。Eu的原料優(yōu)選為EU的氧化物、乙酸鹽、碳酸鹽、草酸鹽中的一種。0. 001 ^ χ ^ 0. 08 ； 0 < y ^ 0. 7 ；0 < m ^ 0. 1 ；0. 00001 彡 η 彡 0. 005。(3)將上述混合物于還原性氣氛下進(jìn)行熱處理，冷卻至室溫，即得到硅酸鹽發(fā)光材料。其中，還原性氣氛優(yōu)選為95%隊(duì)+5% H2的混合還原氣氛。熱處理的步驟為在1000 1350°C保溫?zé)Y(jié)1 10小時。下面通過多種實(shí)施例對上述硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法作進(jìn)一步說明。下列所有試劑均為分析純。實(shí)施例1 高溫固相法制備 Ba1.D99SiO4 = Euatltll, Ag0.00001 o首先稱取硅氣凝膠0. 3g，溶解到5ml含有AgNO3I X 10_5mol/L的乙醇溶液中，在 50°C下攪拌3小時，然后超聲10分鐘，再在60°C干燥，將干燥后的樣品研磨均勻，在600°C 下預(yù)煅燒3小時，然后稱取BaCO3L 5776g，Eu2 (CO3)3O. OOlOg和含有Ag的硅氣凝膠0. 2404g 混合均勻，再在95% N2+5% H2弱還原氣氛下1000°C保溫?zé)Y(jié)10小時，所得到產(chǎn)物冷卻至室溫，即得到Bah 999SiO4:Eu。.，Ag0.00001發(fā)光材料。其在420nm激發(fā)下發(fā)射綠光。實(shí)施例2 高溫固相法制備(BaaiMl. UiOn5Fa05:Eiw Ag0.005O首先稱取硅氣凝膠0. 37g，溶解到20ml含有納米Ag膠粒1. 5X 10_3mol/L的乙醇溶液中，在60°C下攪拌2小時，然后超聲10分鐘，再在90°C干燥，將干燥后的樣品研磨均勻， 在 800°C下預(yù)煅燒 2 小時，然后稱取 BaC2O4L 5576g, CaC2O4O. 0983g，Eu2 (C2O4) 30· 0908g, NH4F 0. 0074g和含有Ag的硅氣凝膠0. 2404g混合均勻，再在95 % N2+5 % H2弱還原氣氛下1100°C
4保溫?zé)Y(jié)8小時，所得到產(chǎn)物冷卻至室溫，即得到(B^l9Qici.D1.D2SiC^95Faci5 = Euaci8, A^citl5發(fā)光材料。其在440nm激發(fā)下發(fā)射黃綠光。實(shí)施例3 高溫固相法制備(Baa5SraH4SiO19Fai = Eiw Ag0.001o首先稱取硅氣凝膠0. 6g，溶解到30ml含有納米Ag膠粒3. 3X 10_4mol/L的乙醇溶液中，在70°C下攪拌0. 5小時，然后超聲10分鐘，再在150°C干燥，將干燥后的樣品研磨均勻，在 1000°C下預(yù)煅燒 1. 5 小時，然后稱取 BaCO3O. 7655g，SrC2O4O. 5452g, MgO 0. 0313g, Eu(CH3CO2)30. 0790g, NH4F 0. 0148g 和含有 Ag 的硅氣凝膠 0. 2404g 混合均勻，再在 95% N2+5% H2弱還原氣氛下1300°C保溫?zé)Y(jié)4小時，所得到產(chǎn)物冷卻至室溫，即得到(Biia5Sra4 Mg0. ^L94SiO3. A1:Eu0.06, Ag0.001發(fā)光材料。其在440nm激發(fā)下發(fā)射黃綠光。實(shí)施例4 高溫固相法制備(Ba0.7Sr0.3)L98Si03.92F0.o8:Eu0.02, Ag0.00005O首先稱取硅氣凝膠0. 37g，溶解到15ml含有AgN032 X 10_5mol/L的乙醇溶液中，在 65°C下攪拌1小時，然后超聲10分鐘，再在80°C干燥，將干燥后的樣品研磨均勻，在1200°C 下預(yù)煅燒 1 小時，然后稱取 BaCO3L 0938g, SrCO3O. 3507g, Eu2O3O. 0141g, NH4F 0. 0118g 和煅燒后的硅氣凝膠0. 2404g混合均勻，再在95% N2+5% H2弱還原氣氛下1250°C保溫?zé)Y(jié)4小時，所得到產(chǎn)物冷卻至室溫，即得到(Biia7Sra3) L98SiO3.^Fatl8 = Euatl2,A^1._5發(fā)光材料。其在 440nm激發(fā)下發(fā)射綠光。實(shí)施例5 高溫固相法制備(B^l3Sra3Qici.^99SiW9Fai:Euatll, Ag0.0005O首先稱取硅氣凝膠0. 43g，溶解到25ml含有AgNO3L 4X 10_4mOl/L的乙醇溶液中，在75°C下攪拌0. 5小時，然后超聲10分鐘，再在120°C干燥，將干燥后的樣品研磨均勻，在 1300°C 下預(yù)煅燒 0. 5 小時，然后稱取 BaCO3O. 471 lg，SrCO3O. 3524g, CaCO3O. 3187g， Eu2O3O. 0070g,NH4F 0. 0148g和煅燒后的硅氣凝膠0. 2404g混合均勻，再在95 % N2+5% H2弱還原氣氛下1350°C保溫?zé)Y(jié)1小時，所得到產(chǎn)物冷卻至室溫，即得到(BEia3Sra3Qia4)U9SiO 3.9F0. ！ Eu0.01，Ag0.0005發(fā)光材料。其在440nm激發(fā)下發(fā)射黃綠光。圖1是傳統(tǒng)的(Biia7Sra A98SiO⑶Fatl8 = Euatl2熒光粉與實(shí)施例4制備的硅酸鹽發(fā)光材料的發(fā)光光譜對比圖。測試該光譜使用的儀器為島津RF-5301PC熒光光譜儀，發(fā)射光譜的激發(fā)波長為440nm。圖1中10代表的是實(shí)施例4制備的硅酸鹽發(fā)光材料，11代表的是傳統(tǒng)熒光粉。由圖1可以看出，實(shí)施例4的發(fā)光材料在450 600nm內(nèi)有較強(qiáng)的寬帶發(fā)射譜，峰值在514nm，發(fā)光強(qiáng)度超出傳統(tǒng)熒光粉的10%，由此說明該硅酸鹽發(fā)光材料具有穩(wěn)定性好、發(fā)光效率較高的優(yōu)點(diǎn)，可較好地應(yīng)用于白光LED光源器件中。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可以在本發(fā)明精神內(nèi)作其它變化，當(dāng)然，這些依據(jù)本發(fā)明精神所作的變化，都包含在本發(fā)明要求保護(hù)的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種硅酸鹽發(fā)光材料，其特征在于，組成通式為(BiVyAy)2ISiCVmFm = EiVAh，其中A為Sr、Mg、Ca中的一種或者兩種；0. 001 ≤X ≤ 0. 08 ；0 < y ^≤0. 7 ；0 < m ≤ 0. 1 ；0. 00001 ≤ η ≤0. 005。
2.如權(quán)利要求1所述的硅酸鹽發(fā)光材料，其特征在于0.001 ^x^ 0. 06。
3.如權(quán)利要求1所述的硅酸鹽發(fā)光材料，其特征在于0.00001 ^n ^ 0. OOl0
4.一種如權(quán)利要求1所述的硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟制備含有^Vg顆粒的硅氣凝膠；按照組成通式(Ba1^yAy) 2-xSi04_mFm:Eux，Agn的化學(xué)計量稱取Ba、A、F、Eu的原料及所述含有Ag顆粒的硅氣凝膠，混合均勻；其中A為Sr、Mg、Ca中的一種或者兩種； 0. 001 ^ X ^ 0. 08 ；0 < y ^ 0. 7 ；0 < m ^ 0. 1 ；0. 00001 ≤ η ≤ 0. 005 ；將上述混合物于還原性氣氛下進(jìn)行熱處理，冷卻至室溫。
5.如權(quán)利要求4所述的硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，所述制備含有Ag顆粒的硅氣凝膠的步驟包括稱取硅氣凝膠溶解于含有Ag原料的溶液中，在50 75°C下攪拌0. 5 3小時，然后進(jìn)行超聲處理，再于60 150°C下干燥，研磨均勻，于600 1300°C 下煅燒0. 5 3小時。
6.如權(quán)利要求5所述的硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，所述制備含有Ag顆粒的硅氣凝膠的步驟中，所述硅氣凝膠的孔徑為20 100納米，氣孔率為92 98%;Ag原料為AgNO3或Ag的納米膠粒。
7.如權(quán)利要求4所述的硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，所述稱取Ba、A、F、Eu 的原料的步驟中，Ba和A的原料為Ba和A的碳酸鹽、草酸鹽中的一種；Eu的原料為Eu的氧化物、乙酸鹽、碳酸鹽、草酸鹽中的一種。
8.如權(quán)利要求4所述的硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，所述稱取Ba、A、F、 Eu的原料的步驟中，F(xiàn)的原料為NH4F。
9.如權(quán)利要求4所述的硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，所述還原性氣氛是 95% N2+5% H2的混合還原氣氛。
10.如權(quán)利要求4所述的硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，所述熱處理是于 1000 1350°C保溫?zé)Y(jié)1 10小時。
全文摘要
一種硅酸鹽發(fā)光材料，其組成通式為(Ba1-yAy)2-xSiO4-mFm:Eux，Agn，其中A為Ba、Mg、Ca中的一種或者兩種；0.001≤x≤0.08；0＜y≤0.7；0＜m≤0.1；0.00001≤n≤0.005。該硅酸鹽發(fā)光材料具有發(fā)光效率較高的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明還提供一種上述硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法。
文檔編號C09K11/61GK102337123SQ20101023235
公開日2012年2月1日 申請日期2010年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月20日
發(fā)明者周明杰, 時朝璞, 王榮, 馬文波 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術(shù)有限公司