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)明涉及LED用熒光粉技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種氮化物熒光粉材料及其制備方法。
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紅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(diǎn)，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，該方法所用原料為將價格昂貴，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)明的目的之一是提供一種氮化物熒光粉材料，該熒光粉材料適合紫外、近紫外或藍(lán)光等激發(fā)源激發(fā)，發(fā)射波長在600-680nm的紅色發(fā)光，是一種性能優(yōu)良的LED用熒光粉；本發(fā)明的目的之二是提供一種上述熒光粉材料的制備方法，該方法采用合金工藝將穩(wěn)定性較差的單質(zhì)金屬或非金屬熔煉形成穩(wěn)定性好的合金，適于工業(yè)化批量生產(chǎn)。一種氮化物熒光粉材料，其特別之處在于化學(xué)通式為M2_xSi5_yAlyN8: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,并且上述x、y滿足O. 01 < x < O. 3,0<y ( I. O。一種氮化物熒光粉材料的制備方法，其特別之處在于，包括如下步驟(I)按照前述的化學(xué)通式，將堿土金屬M(fèi)g、Ca、Sr、Ba中的一種或兩種的組合與單質(zhì)Si、金屬Al、金屬Eu，按化學(xué)計量比在電弧熔煉爐中進(jìn)行熔煉，形成合金；(2)將得到的合金破碎球磨后在保護(hù)氣氛下高溫?zé)Y(jié)，待冷卻取出后洗滌、干燥，即得到本發(fā)明的氮化物熒光粉材料?；瘜W(xué)通式中各元素組分來源于金屬或非金屬單質(zhì)?；瘜W(xué)通式中各元素組分的混合通過電弧熔煉爐形成合金的方式完成。步驟⑵中保護(hù)氣氛為氮?dú)狻?br> 步驟⑵中高溫?zé)Y(jié)合成過程中燒結(jié)溫度為1400°C _1800°C，燒結(jié)時間5_10h。步驟(2)中洗滌過程是采用去離子水浸洗直到洗滌液Ph值為中性。進(jìn)一步的，其中氮?dú)鉃榇笥?N的高純氮?dú)?。本發(fā)明的有益效果是I、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)明采用合金法合成氮化物熒光粉，通過合金熔煉工藝將活潑性高的金屬 (或非金屬)熔煉形成穩(wěn)定性好的合金體，避免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，使得是過程更加簡單易行，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，產(chǎn)品成本大幅降低。


圖I為本發(fā)明實施例I中制備的Srh96Si45Ala5N8 = O. 04Eu熒光粉的XRD(X射線衍射)圖，其中橫坐標(biāo)為X射線入射角，縱坐標(biāo)為衍射峰的相對強(qiáng)度；圖2為本發(fā)明實施例I中制備的Srh96Si45Ala5N8 = O. 04Eu熒光粉的發(fā)射光譜圖。
具體實施例方式下面對本發(fā)明做詳細(xì)描述，所述是對本發(fā)明的解釋而不是限定。實施例I :SrL96Si4.5Al0.5N8:0. 04Eu 熒光粉的制備。以Sr、Si、Al、Eu為原材料，上述物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為Sr Si A1 Eu=l. 96 :4. 5 O. 5 0. 04,將上述金屬(或非金屬)，放入電弧熔煉爐中進(jìn)行瞬間電弧高溫形成合金體，將所得合金體破碎球磨后得到合金粉末，將合金粉末放入氧化鋯坩堝中，在大于3N的N2氣氛中1400°C燒結(jié)10小時，自然冷卻后取出，用去離子水進(jìn)行洗滌，直至洗滌液Ph值為中性，再120°C干燥 2h 干燥后，即得 SrL96Si4.5Al0.5N8:0. 04Eu 熒光粉。實施例2 SrL95Ca0.04Si4.5Al0.5N8:0. OlEu 熒光粉的制備。以Sr、Ca、Si、Al、Eu為原材料，上述物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為Sr Ca Si A1 Eu=L 95 0. 04 4. 5 :0. 5 :0. 01，將上述金屬(或非金屬)，放入電弧熔煉爐中進(jìn)行瞬間電弧高溫形成合金體，將所得合金體破碎球磨后得到合金粉末，將合金粉末放入氧化鋯坩堝中，在大于3N的N2氣氛中1500°C燒結(jié)8小時，自然冷卻取出，用去離子水進(jìn)行洗滌值洗滌液Ph值為中性，120°C干燥 2h 后即得 SrL95Ca0.04Si4.5Al0.5N8:0. OlEu 熒光粉。實施例3:SrL5Ba0.2Si5N8:0. 3Eu 熒光粉的制備。以Sr、Ba、Si、Eu為原材料，上述物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為Sr Ba Si Eu=l. 5 :0. 2 :5 :0. 3，將上述金屬(或非金屬)，放入電弧熔煉爐中進(jìn)行瞬間電弧高溫形成合金體，將所得合金體破碎球磨后得到合金粉末，將合金粉末放入氧化鋯坩堝中，在大于3N的N2氣氛中1800°C燒結(jié)8小時，自然冷卻取出，用去離子水進(jìn)行洗滌值洗滌液Ph值為中性，120V干燥2h 后即得 Sr15Ba0 2Si5N8IO. 3Eu 熒光粉。實施例4 Sr1.92Mg0.04Si4AlN8:0. 04Eu 熒光粉的制備。以Sr、Mg、Si、Al、Eu為原材料，上述物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為Sr Mg Si Eu=l. 92 O. 04 4 :1 0. 04,將上述金屬(或非金屬)，放入電弧熔煉爐中進(jìn)行瞬間電弧高溫形成合金體，將所得合金體破碎球磨后得到合金粉末，將合金粉末放入氧化鋯坩堝中，在N2氣氛中1600°C燒結(jié)12小時，自然冷卻取出，用去離子水進(jìn)行洗滌值洗滌液Ph值為中性，120V干燥2h 后即得 Sr1.92Mg0.04Si4AlN8:0. 04Eu 熒光粉。實施例5 CaL96Si4AlN8:0. 04Eu 熒光粉的制備。 以Ca、Si、Al、Eu為原材料，上述物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為Ca Si A1 Eu=l. 96 :4 I :0. 04，將上述金屬(或非金屬)，放入電弧熔煉爐中進(jìn)行瞬間電弧高溫形成合金體，將所得合金體破碎球磨后得到合金粉末，將合金粉末放入氧化鋯坩堝中，在N2氣氛中1700°C燒結(jié)10小時，自然冷卻取出，用去離子水進(jìn)行洗滌值洗滌液Ph值為中性，120°C干燥2h后即得 Cah96Si4AlN8 = O. 04Eu 熒光粉。
權(quán)利要求
1.一種氮化物熒光粉材料，其特征在于化學(xué)通式為M2_xSi5_yAlyN8: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,并且上述x、y滿足O. Ol < x < O. 3,0<y ( I. O。
2.一種氮化物熒光粉材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟 (1)按照權(quán)利要求I的化學(xué)通式，將堿土金屬M(fèi)g、Ca、Sr、Ba中的一種或兩種的組合與單質(zhì)Si、金屬Al、金屬Eu，按化學(xué)計量比在電弧熔煉爐中進(jìn)行熔煉，形成合金； (2)將得到的合金破碎球磨后在保護(hù)氣氛下高溫?zé)Y(jié)，待冷卻取出后洗滌、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所述的一種氮化物熒光粉材料的制備方法，其特征在于化學(xué)通式中各元素組分來源于金屬或非金屬單質(zhì)。
4.如權(quán)利要求2所述的一種氮化物熒光粉材料的制備方法，其特征在于化學(xué)通式中各元素組分的混合通過電弧熔煉爐形成合金的方式完成。
5.如權(quán)利要求2所述的一種氮化物熒光粉材料的制備方法，其特征在于步驟(2)中保護(hù)氣氛為氮?dú)狻?br> 6.如權(quán)利要求2所述的一種氮化物熒光粉材料的制備方法，其特征在于步驟(2)中高溫?zé)Y(jié)合成過程中燒結(jié)溫度為1400°C -1800°C，燒結(jié)時間5-10h。
7.如權(quán)利要求2所述的一種氮化物熒光粉材料的制備方法，其特征在于步驟(2)中洗滌過程是采用去離子水浸洗直到洗滌液Ph值為中性。
8.如權(quán)利要求5所述的一種氮化物熒光粉材料的制備方法，其特征在于其中氮?dú)鉃榇笥?N的高純氮?dú)狻?br> 全文摘要
本發(fā)明涉及LED用熒光粉技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種氮化物熒光粉材料及其制備方法。其特點(diǎn)是化學(xué)通式為M2-xSi5-yAlyN8: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，并且上述x、y滿足0.01≤x≤0.3，0<y≤1.0。本發(fā)明的有益效果是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、省去了常規(guī)方法中的金屬氮化過程，產(chǎn)品成本大幅降低。
文檔編號C09K11/64GK102965104SQ20121042875
公開日2013年3月13日 申請日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)明者趙金鑫 申請人:彩虹集團(tuán)公司