一種稀土摻雜氮化鋁基藍(lán)色熒光粉的制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種稀土摻雜氮化鋁基藍(lán)色熒光粉的制備方法，使用廉價(jià)的鋁粉、硅粉和氧化銪粉作為原料，在燒結(jié)加熱的過(guò)程中，鋁和硅分別在660℃和1400℃融化成球，會(huì)阻礙N原子進(jìn)入金屬內(nèi)部，使得氮化不完全。本發(fā)明創(chuàng)造性的使用氟化銨，在加熱過(guò)程中會(huì)分解產(chǎn)生氟化氫和氨氣，破壞融化的鋁和硅形成的團(tuán)聚物，使反應(yīng)正常進(jìn)行，燒結(jié)的溫度大大降低，并且其生成的氣體會(huì)揮發(fā)，不會(huì)引入雜質(zhì)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種稀土摻雜氮化鋁基藍(lán)色熒光粉的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于稀土發(fā)光材料【技術(shù)領(lǐng)域】，更為具體地講，涉及一種稀土摻雜氮化鋁基藍(lán)色熒光粉的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管LED(Light Emitting Diode)是一種可將電能轉(zhuǎn)換為光能的能量轉(zhuǎn)換器件，具有工作電壓低，耗電量少，性能穩(wěn)定，壽命長(zhǎng)，抗沖擊，耐振動(dòng)性強(qiáng)，重量輕，體積小，成本低，發(fā)光響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。特別是近年來(lái)藍(lán)色及紫外LED的迅速發(fā)展，大大拓展了 LED使用范圍。
[0003]目前，白光LED實(shí)現(xiàn)的方法主要是在藍(lán)光、紫光或紫外光LED芯片上涂覆熒光粉，通過(guò)幾種顏色的復(fù)合產(chǎn)生白光。近年來(lái)，氮(氧)化物熒光粉因其顯著的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、發(fā)光光譜覆蓋范圍廣以及結(jié)構(gòu)多樣性等優(yōu)點(diǎn)，在白光LED應(yīng)用領(lǐng)域得到廣泛的研究和關(guān)注。此類(lèi)熒光粉一般可被近紫外光或藍(lán)光有效激發(fā)，表現(xiàn)出優(yōu)異的發(fā)光特性。氮化鋁(AlN)陶瓷是氮(氧)化物家族中的重要一員，它具有寬的帶隙(6eV)，因此稀土元素的能級(jí)可存在于其中，制備出稀土離子摻雜的AlN基熒光粉，可應(yīng)用于光致發(fā)光及電致發(fā)光器件中。目前研究較多且較成熟的是Eu2+離子摻雜氮化鋁熒光粉的方法，但是僅限于高溫固相法和碳熱還原法。如 N.Hirosak 等[Blue-emitting AlN:Eu2+nitride phosphor for fieldemission displays, APPL.PHYS.LETT.，2007，91，061101]報(bào)道的以 AIN、a -Si3N4 和 Eu2O3為原料，通過(guò)高溫固相法在2050°C、1.0MPa N2壓力的條件下反應(yīng)4h，制備出Eu2+摻雜氮化招突光粉，以及 L.J.Yin 等[Synthesis of Eu2+-Doped AlN Phosphors by CarbothermalReduction, J.Am.Ceram.Soc.2010, 93，1702]采用碳熱還原氮化法，在 1750°C長(zhǎng)時(shí)間保溫 8小時(shí)的條件下制備出該種熒光粉。但是由于這些方法在制備過(guò)程中都需要高溫，導(dǎo)致制備成本偏高，生產(chǎn)效率低，嚴(yán)重限制了其應(yīng)用范圍。因此急需探索出一條經(jīng)濟(jì)快速并且有效的合成路徑來(lái)制備Eu2+摻雜AlN熒光粉，以滿(mǎn)足日益增長(zhǎng)的消費(fèi)需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種稀土摻雜氮化鋁基藍(lán)色熒光粉的制備方法，以降低生產(chǎn)過(guò)程所需的高溫，并簡(jiǎn)化生成工藝、降低成本。
[0005]為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明稀土摻雜氮化鋁基藍(lán)色熒光粉的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0006](I)、按照稀土摻雜氮化鋁基藍(lán)色熒光粉化學(xué)式:(l-x-y)AlN:xEu，ySi，其中，O <X ≤ 0.01, O < y < 0.1稱(chēng)取招粉、娃粉和氧化銪粉，然后將招粉、娃粉、氧化銪粉和氟化銨粉混合，研磨均勻；其中，氟化銨的質(zhì)量為鋁粉、硅粉和氧化銪總質(zhì)量的10%~30%;
[0007](2)、將混合均勻的粉末裝入氮化硼瓷舟中，然后將氮化硼瓷舟放入管式爐中；
[0008]管式爐抽真空至氣壓小于IOPa后，充入純度為99.99%的氮?dú)夂?9.9%的氨氣，調(diào)整兩種氣體的充入速率，氮?dú)獬淙胨俣葹?.1~lL/min，氨氣充入速度為0.1~0.5L/min ；[0009] (3)、在管式爐中，在1450°C下對(duì)混合均勻的粉末進(jìn)行燒結(jié)即保溫2小時(shí)；
[0010](4)、燒結(jié)過(guò)后，冷卻至室溫，將產(chǎn)物研磨粉碎，即得稀土摻雜氮化鋁基藍(lán)色熒光粉。
[0011]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0012]使用廉價(jià)的鋁粉、硅粉和氧化銪粉作為原料，在燒結(jié)加熱的過(guò)程中，鋁和硅分別在660°C和1400°C融化成球，會(huì)阻礙N原子進(jìn)入金屬內(nèi)部，使得氮化不完全。本發(fā)明創(chuàng)造性的使用氟化銨，在加熱過(guò)程中會(huì)分解產(chǎn)生氟化氫和氨氣，破壞融化的鋁和硅形成的團(tuán)聚物，使反應(yīng)正常進(jìn)行，燒結(jié)的溫度大大降低，并且其生成的氣體會(huì)揮發(fā)，不會(huì)引入雜質(zhì)。
[0013]本發(fā)明的有益效果在于，制備方法中所使用的起始原料是較為廉價(jià)的金屬鋁粉、硅粉、氧化銪、氟化銨，制備時(shí)間短、能耗低、成本低，效率也得到了提高。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是實(shí)施例1得到的稀土摻雜氮化鋁基藍(lán)色熒光粉的XRD圖；
[0015]圖2是實(shí)施例1得到的稀土摻雜氮化鋁基藍(lán)色熒光粉的激發(fā)發(fā)射光譜圖；
[0016]圖3是實(shí)施例2得到的稀土摻雜氮化鋁基藍(lán)色熒光粉的激發(fā)發(fā)射光譜圖；
[0017]圖4是實(shí)施例3得到的稀土摻雜氮化鋁基藍(lán)色熒光粉的激發(fā)發(fā)射光譜圖；
[0018]圖5是實(shí)施例4得到的稀土摻雜氮化鋁基藍(lán)色熒光粉的激發(fā)發(fā)射光譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行描述，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當(dāng)已知功能和設(shè)計(jì)的詳細(xì)描述也許會(huì)淡化本發(fā)明的主要內(nèi)容時(shí)，這些描述在這里將被忽略。
[0020]實(shí)施例1
[0021]按照稀土摻雜氮化鋁基藍(lán)色熒光粉化學(xué)式(l-X-y)AlN:XEu，ySi，取χ=0.005，y=0.03,即Eu的摩爾分?jǐn)?shù)為0.5%、Si的摩爾分?jǐn)?shù)為3%稱(chēng)取招粉、娃粉和氧化銪粉作為原料，氟化銨質(zhì)量為原料總質(zhì)量的20%，將鋁粉、硅粉、氧化銪粉以及氟化銨粉混合后放入研缽中研磨至均勻。將混合粉末裝入BN(氮化硼)瓷舟中；然后將氮化硼瓷舟放入管式爐中，管式爐抽真空至氣壓小于IOPa后，以0.lL/min的速率充入純度99.9%的氨氣并且以0.3L/min的速率充入純度99.99%的氮?dú)猓粚⒐苁綘t從室溫以5°C /min的升溫速率升溫至1000°C，再以3°C /min的升溫速率升溫到1450°C，此溫度下保溫2小時(shí)。燒結(jié)反應(yīng)后，將BN瓷舟中的產(chǎn)物取出并研磨，即得稀土摻雜氮化鋁基藍(lán)色熒光粉。
[0022]利用X射線衍射儀(XRD)以及光譜儀對(duì)所得到的產(chǎn)物進(jìn)行表征。圖1是得到的稀土摻雜氮化鋁基藍(lán)色熒光粉的XRD圖譜，所有衍射峰均對(duì)應(yīng)于氮化鋁的特征峰，獲得的為稀土摻雜氮化鋁基藍(lán)色熒光粉。圖2是所得產(chǎn)物的激發(fā)發(fā)射光譜圖，符合稀土摻雜氮化鋁基藍(lán)色熒光粉激發(fā)發(fā)射光譜，獲得的為稀土摻雜氮化鋁基藍(lán)色熒光粉。
[0023]實(shí)施例2
[0024]按照稀土摻雜氮化鋁基藍(lán)色熒光粉化學(xué)式(l-x-y)AlN:xEu，ySi，取χ=0.008，y=0.03,即Eu的摩爾分?jǐn)?shù)為0.8%、Si的摩爾分?jǐn)?shù)為3%稱(chēng)取招粉、娃粉和氧化銪粉作為原料，氟化銨質(zhì)量為原料總質(zhì)量的20%，將鋁粉、硅粉、氧化銪粉以及氟化銨粉混合后放入研缽中研磨至均勻。將混合粉末裝入BN(氮化硼)瓷舟中；然后將氮化硼瓷舟放入管式爐中，管式爐抽真空至氣壓小于IOPa后，以0.3L/min的速率充入純度99.9%的氨氣并且以0.lL/min的速率充入純度99.99%的氮?dú)猓粚⒐苁綘t從室溫以5°C /min的升溫速率升溫至1000°C，再以3°C /min的升溫速率升溫到1450°C，此溫度下保溫2小時(shí)。燒結(jié)反應(yīng)后，將BN瓷舟中的產(chǎn)物取出并研磨，即得稀土摻雜氮化鋁基藍(lán)色熒光粉。產(chǎn)物的激發(fā)發(fā)射光譜如圖3所示，符合稀土摻雜氮化鋁基藍(lán)色熒光粉激發(fā)發(fā)射光譜，獲得的為稀土摻雜氮化鋁基藍(lán)色熒光粉。
[0025]實(shí)施例3
[0026]按照稀土摻雜氮化鋁基藍(lán)色熒光粉化學(xué)式(l-X-y)AlN:XEu，ySi，取χ=0.005，y=0.05,即Eu的摩爾分?jǐn)?shù)為0.5%、Si的摩爾分?jǐn)?shù)為5%稱(chēng)取招粉、娃粉和氧化銪粉作為原料，氟化銨質(zhì)量為原料總質(zhì)量的30%，將鋁粉、硅粉、氧化銪粉以及氟化銨粉混合后放入研缽中研磨至均勻。將混合粉末裝入BN (氮化硼)瓷舟中；然后將氮化硼瓷舟放入管式爐中，管式爐抽真空至氣壓小于IOPa后，以0.5L/min的速率充入純度99.9%的氨氣并且以lL/min的速率充入純度99.99%的氮?dú)?；將管式爐從室溫以5°C /min的升溫速率升溫至1000°C，再以3°C /min的升溫速率升溫到1450°C，此溫度下保溫2小時(shí)。燒結(jié)反應(yīng)后，將BN瓷舟中的產(chǎn)物取出并研磨，即得稀土摻雜氮化鋁基藍(lán)色熒光粉。產(chǎn)物的激發(fā)發(fā)射光譜如圖4所示，符合稀土摻雜氮化鋁基藍(lán)色熒光粉激發(fā)發(fā)射光譜， 獲得的為稀土摻雜氮化鋁基藍(lán)色熒光粉。
[0027]實(shí)施例4
[0028]按照稀土摻雜氮化鋁基藍(lán)色熒光粉化學(xué)式(l-x-y)AlN:xEu，ySi，取χ=0.005，y=0.03,即Eu的摩爾分?jǐn)?shù)為0.5%、Si的摩爾分?jǐn)?shù)為3%稱(chēng)取招粉、娃粉和氧化銪粉作為原料，氟化銨質(zhì)量為原料總質(zhì)量的10%，將鋁粉、硅粉、氧化銪粉以及氟化銨粉混合后放入研缽中研磨至均勻。將混合粉末裝入BN(氮化硼)瓷舟中；然后將氮化硼瓷舟放入管式爐中，管式爐抽真空至氣壓小于IOPa后，以0.lL/min的速率充入純度99.9%的氨氣并且以0.3L/min的速率充入純度99.99%的氮?dú)?；將管式爐從室溫以5°C /min的升溫速率升溫至1000°C，再以3°C /min的升溫速率升溫到1450°C，此溫度下保溫2小時(shí)。燒結(jié)反應(yīng)后，將BN瓷舟中的產(chǎn)物取出并研磨，即得稀土摻雜氮化鋁基藍(lán)色熒光粉。產(chǎn)物的激發(fā)發(fā)射光譜如圖5所示，符合稀土摻雜氮化鋁基藍(lán)色熒光粉激發(fā)發(fā)射光譜，獲得的為稀土摻雜氮化鋁基藍(lán)色熒光粉。
[0029]盡管上面對(duì)本發(fā)明說(shuō)明性的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，以便于本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員理解本發(fā)明，但應(yīng)該清楚，本發(fā)明不限于【具體實(shí)施方式】的范圍，對(duì)本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見(jiàn)的，一切利用本發(fā)明構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列。
【權(quán)利要求】
1.一種稀土摻雜氮化鋁基藍(lán)色熒光粉的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)、按照稀土摻雜氮化鋁基藍(lán)色熒光粉化學(xué)式:(l-x-y)AlN:XEu，ySi，其中，O<X ^ 0.01, O < y < 0.1稱(chēng)取招粉、娃粉和氧化銪粉，然后將招粉、娃粉、氧化銪粉和氟化銨粉混合，研磨均勻； (2)、將混合均勻的粉末裝入氮化硼瓷舟中，然后將氮化硼瓷舟放入管式爐中； 管式爐抽真空至氣壓小于IOPa后，充入純?yōu)?9.99%的氮?dú)夂?9.9%的氨氣，調(diào)整兩種氣體的充入速率，氮?dú)獬淙胨俣葹?.1~lL/min，氨氣充入速度為0.1~0.5L/min ； (3)、在管式爐中，在1450°C下對(duì)混合均勻的粉末進(jìn)行燒結(jié)即保溫2小時(shí)； (4)、燒結(jié)過(guò)后，冷卻至室溫，將產(chǎn)物研磨粉碎，即得稀土摻雜氮化鋁基藍(lán)色熒光粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在與，所述的燒結(jié)為:將管式爐從室溫以50C /min的升溫速率升溫至1000°C，再以3°C /min的升溫速率升溫到1450°C，此溫度下保溫2 小時(shí)。
【文檔編號(hào)】C09K11/64GK103525410SQ201310473558
【公開(kāi)日】2014年1月22日 申請(qǐng)日期:2013年10月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月11日
【發(fā)明者】王超, 尹良君, 陳國(guó)璋, 簡(jiǎn)賢, 慕春紅, 欒春紅, 姜晶, 梁瑩林 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)