一種紫外激發(fā)氮氧化物紅光熒光粉及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開的紫外激發(fā)氮氧化物紅光熒光粉，其化學式為Ca2AlSi302N5:xSm3+,其中0.001^x^O.1?采用原位共沉淀法與氣氛還原氮化法相結合的方法制備。發(fā)明的氮氧化物紅光熒光粉制備工藝簡單，燒結溫度低，能大幅度降低能耗，適于工業(yè)化生產。本發(fā)明的紫外激發(fā)氮氧化物紅光熒光粉發(fā)光亮度高、耐紫外輻射、化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好，其激發(fā)波長位于25(T350nni范圍內，可被282nm的InAlGaN深紫外LED有效激發(fā)，發(fā)射波長分別處于602nm和650nm，可以與深紫外光LED封裝在一起，實現紅光輸出。
【專利說明】一種紫外激發(fā)氮氧化物紅光熒光粉及其制備方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及應用于半導體照明的紫外激發(fā)氮氧化物紅光熒光粉及其制備方法，屬 于半導體照明【技術領域】。

【背景技術】
[0002] 自20世紀9〇年代以來，隨著發(fā)光二極管技術的進步，特別是白光LH)的開發(fā)，LED 已從特種光源應用領域，如大屏幕顯示、指示燈、景觀照明、背光源等，逐漸步入普通照明， 為人們的生產生活帶來了更大的便利，提高了照明品質。由于LED具有高亮度、高顯色指 數、節(jié)能、環(huán)保、壽命長、體積小、響應快、可靠性高、無輻射等綜合優(yōu)點，因此被認為是繼白 熾燈、熒光燈和高強度氣體放電燈之后的第四代照明光源。
[0003] LED作為環(huán)保型新一代照明光源，主要是指白光LED。目前，白光LED器件主要由 Lm)芯片激發(fā)熒光粉來實現白色發(fā)光，因此，用于LE?照明的熒光粉一直是國內外研究的熱 點。氮化物/氮氧化物熒光粉由于氮與金屬離子成鍵能力強、結構穩(wěn)定，因而具有優(yōu)良的熱 穩(wěn)定性和理化穩(wěn)定性等優(yōu)點。國內外已研制開發(fā)了多種類型的稀土摻雜氮化物/氮氧化物 熒光粉，但應用于LED照明的氮化物/氮氧化物熒光粉還存在著紅光發(fā)光效率不高、合成條 件要求苛刻等不足。因此，在較低溫度下合成高發(fā)光效率的氮化物/氮氧化物紅光熒光粉 具有重要意義。


【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡單，成本低廉，適合工業(yè)化生產的應用于半導 體照明的紫外激發(fā)氮氧化物紅光熒光粉及其制備方法。
[0005] 本發(fā)明的紫外激發(fā)氮氧化物紅光熒光粉，其化學式為Ca2AlSi3O 2N5 = XSm3+,其中 0. 001 ^ X ^ 0. 1〇
[0006] 紫外激發(fā)氮氧化物紅光熒光粉的制備，采用原位共沉淀法與氣氛還原氮化法相結 合的方法制備，具體包括如下步驟： 1) 根據化學式按化學計量比稱取CaCl2、A1C13*6H20、Si 3N4、SmCl3*6H20,將上述原料中 的三種氯化物分散于足量的異丙醇中，攪拌并于70?90°C恒溫條件下回流至完全溶解；再 將Si3N4加至上述溶液中，繼續(xù)于7〇~90°C恒溫回流攪拌1?2小時，形成均勻分散的白色懸 濁液； 2) 稱取物質的量為CaCl2 15倍的CO(NH2)2，將其分散于足量的異丙醇中，攪拌并于 7(T90°C恒溫條件下回流至完全溶解；將CO(NH 2)2異丙醇溶液加入至上述懸濁液中，繼續(xù)于 7〇?90°C恒溫回流攪拌f 2小時，得到以Si3N4為核、氯化物的尿素絡合物為殼的前驅體沉淀 物； 3) 采用減壓抽濾分離出沉淀，再于6(T9〇°C恒溫條件下真空干燥6?12小時，得到干燥 的前驅體；將前驅體在還原性氣氛下于1000~1500°C燒結廣8小時，得到氮氧化物紅光熒光 粉。
[0007] 上述的還原性氣氛為nh3。
[0008] 本發(fā)明與技術背景相比，具有以下優(yōu)勢： 本發(fā)明使用的設備簡單，在整個制備過程中時間短，燒結溫度低，整體大幅度降低了能 耗，非常適合工業(yè)化大規(guī)模生產。本發(fā)明的熒光粉發(fā)光亮度高、耐紫外輻射、化學穩(wěn)定性和 熱穩(wěn)定性好，激發(fā)波長位于250~350nm范圍內，能被發(fā)光中心波長為282nm的InAlGaN深紫 外LED有效激發(fā)，其發(fā)射光譜主峰分別位于602mn和650nm處。該氮氧化物紅光熒光粉由納 米顆粒團聚而成、發(fā)光亮度高、耐紫外輻射、化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好，可以與深紫外光LED 封裝在一起，實現紅光輸出。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009] 圖1是實施例1制備的氮氧化物紅光熒光粉的掃描電子顯微鏡照片； 圖2是實施例1制備的氮氧化物紅光熒光粉的透射電子顯微鏡照片； 圖3是實施例1制備的氮氧化物紅光熒光粉的X射線衍射圖譜。
[0010] 圖4是實施例1制備的氮氧化物紅光熒光粉的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜。圖中：曲線 1為650nm監(jiān)控下的激發(fā)光譜，曲線2為6〇2nm監(jiān)控下的激發(fā)光譜，曲線3為280nm監(jiān)控下 的激發(fā)光譜。

【具體實施方式】
[0011] 實施例1 1) 根據化學式Ca2AlSi302N5:0. OOlSm3+按化學計量比稱取CaCl2、A1C13*6H20、納米 Si3N4、SmCl3WH2O,將上述原料中的三種氯化物分散于足量的異丙醇中，攪拌并于 801：恒溫 條件下回流至完全溶解，再將納米Si3N4加至上述溶液中，繼續(xù)于80°C恒溫回流攪拌2小時， 形成均勻分散的白色懸濁液； 2) 稱取物質的量為CaCl2的15倍的CO(NH2)2，將其分散于足量的異丙醇中，攪拌并于 80°C恒溫條件下回流至完全溶解；將CO(NH 2)2的異丙醇溶液加入至上述懸濁液中，繼續(xù)于 80°C恒溫回流攪拌2小時，得到以納米Si具為核、以氯化物的尿素絡合物為殼的前驅體沉 淀物； 3) 采用減壓抽濾分離出沉淀，再于6〇°C恒溫條件下真空干燥12小時，得到干燥的前驅 體；將前驅體在還原性氣氛下于IKKTC燒結5小時，得到氮氧化物紅光熒光粉。
[0012]該氮氧化物紅光熒光粉的掃描電子顯微鏡照片見圖1，由圖可見制得的熒光粉由 尺寸為幾百納米、形狀不規(guī)則的顆粒構成。其透射電子顯微鏡照片見圖2,表明構成熒光粉 的不規(guī)則小顆粒是由更為細小的納米顆粒團聚而成，納米顆粒的大小約為3〇nm;圖3為其X 射線衍射圖譜，表明制得的氮氧化物熒光粉結晶度高。圖4為激發(fā)光譜和發(fā)射光譜圖，由圖 可見，本發(fā)明制備得到的氮氧化物熒光粉在280nm光的激發(fā)下產生602nm和650nm的紅光。 [0013] 實施例2 1)根據化學式Ca2AlSi302N5:0. 005Sm3+按化學計量比稱取CaCl2、A1C13*6H20、納米 Si3N4、SmCl3-6H20,將上述原料中的三種氯化物分散于足量的異丙醇中，攪拌并于 7(rc恒溫 條件下回流至完全溶解，再將納米Si3N4加至上述溶液中，繼續(xù)于7(TC恒溫回流攪拌2小時， 形成均勻分散的白色懸濁液； 2) 稱取物質的量為CaCl2的15倍的CO(NH2)2，將其分散于足量的異丙醇中，攪拌并于 70°C恒溫條件下回流至完全溶解；將CO(NH 2)2的異丙醇溶液加入至上述懸濁液中，繼續(xù)于 70°C恒溫回流攪拌2小時，得到以納米Si 3N4為核、以氯化物的尿素絡合物為殼的前驅體沉 淀物； 3) 采用減壓抽濾分離出沉淀，再于60°C恒溫條件下真空干燥12小時，得到干燥的前驅 體；將前驅體在還原性氣氛下于l〇〇〇°C燒結8小時，得到氮氧化物紅光熒光粉。
[0014] 實施例3 1) 根據化學式Ca2AlSi3O2N5 = O. OlSm3+按化學計量比稱取CaCl2、AlCl3*6H20、納米Si 3N4、 SmCl3*6H20,將上述原料中的三種氯化物分散于足量的異丙醇中，攪拌并于90°C恒溫條件下 回流至完全溶解，再將納米Si 3N4加至上述溶液中，繼續(xù)于90°C恒溫回流攪拌1小時，形成 均勻分散的白色懸濁液； 2) 稱取物質的量為CaCl2的15倍的CO(NH2)2，將其分散于足量的異丙醇中，攪拌并于 90°C恒溫條件下回流至完全溶解；將CO(NH 2)2的異丙醇溶液快速加入至上述懸濁液中，繼 續(xù)于90°C恒溫回流攪拌1小時，得到以納米Si 3N4為核、以氯化物的尿素絡合物為殼的前驅 體沉淀物； 3) 采用減壓抽濾分離出沉淀，再于80°C恒溫條件下真空干燥10小時，得到干燥的前驅 體；將前驅體在還原性氣氛下于1200°C燒結4小時，得到氮氧化物紅光熒光粉。
[0015] 實施例4 1) 根據化學式 Ca2AlSi3O2N5:0. 05Sm3+按化學計量比稱取 CaCl2、AlCl3*6H20、納米 Si3N4、 SmCl3*6H20,將上述原料中的三種氯化物分散于足量的異丙醇中，攪拌并于85°C恒溫條件下 回流至完全溶解，再將納米Si 3N4加至上述溶液中，繼續(xù)于85°C恒溫回流攪拌1. 5小時，形 成均勻分散的白色懸濁液； 2) 稱取物質的量為CaCl2的15倍的CO(NH2)2，將其分散于足量的異丙醇中，攪拌并于 85°C恒溫條件下回流至完全溶解；將CO(NH 2)2的異丙醇溶液快速加入至上述懸濁液中，繼 續(xù)于85°C恒溫回流攪拌1. 5小時，得到以納米Si3N4為核、以氯化物的尿素絡合物為殼的前 驅體沉淀物； 3) 采用減壓抽濾分離出沉淀，再于90°C恒溫條件下真空干燥6小時，得到干燥的前驅 體；將前驅體在還原性氣氛下于1400°C燒結2小時，得到氮氧化物紅光熒光粉。
[0016] 實施例5 1) 根據化學式Ca2AlSi3O2N5 = O. ISm3+按化學計量比稱取CaCl2、AlCl3*6H20、納米Si 3N4、 SmCl3*6H20,將上述原料中的三種氯化物分散于足量的異丙醇中，攪拌并于80°C恒溫條件下 回流至完全溶解，再將納米Si 3N4加至上述溶液中，繼續(xù)于80°C恒溫回流攪拌2小時，形成 均勻分散的白色懸濁液； 2) 稱取物質的量為CaCl2的15倍的CO(NH2)2，將其分散于足量的異丙醇中，攪拌并于 80°C恒溫條件下回流至完全溶解；將CO(NH 2)2的異丙醇溶液快速加入至上述懸濁液中，繼 續(xù)于80°C恒溫回流攪拌2小時，得到以納米Si 3N4為核、以氯化物的尿素絡合物為殼的前驅 體沉淀物； 3) 采用減壓抽濾分離出沉淀，再于80°C恒溫條件下真空干燥9小時，得到干燥的前驅 體；將前驅體在還原性氣氛下于1500°C燒結1小時，得到氮氧化物紅光熒光粉。
【權利要求】
1. 一種紫外激發(fā)氮氧化物紅光熒光粉，其化學式為Ca2AlSi30 2N5:XSm3+，其中 0. 001 ^ X ^ 0. 1〇
2. 制備權利要求1所述的紫外激發(fā)氮氧化物紅光熒光粉的方法，其特征在于包括如 下步驟： 1) 根據化學式按化學計量比稱取CaCl2、A1C13*6H20、Si 3N4、SmCl3*6H20,將上述原料中 的三種氯化物分散于足量的異丙醇中，攪拌并于70~9(TC恒溫條件下回流至完全溶解；再 將Si 3N4加至上述溶液中，繼續(xù)于7〇~9(TC恒溫回流攪拌1~2小時，形成均勻分散的白色懸 濁液； 2) 稱取物質的量為CaCl2 15倍的CO(NH2)2，將其分散于足量的異丙醇中，攪拌并于 7〇~ 9〇°(：恒溫條件下回流至完全溶解；將⑶(NH2)2異丙醇溶液加入至上述懸濁液中，繼續(xù)于 7〇?9(rc恒溫回流攪拌1?2小時，得到以Si3N 4為核、氯化物的尿素絡合物為殼的前驅體沉淀 物； 3) 采用減壓抽濾分離出沉淀，再于6〇~9〇°c恒溫條件下真空干燥6? 12小時，得到干燥 的前驅體；將前驅體在還原性氣氛下于1000?1500° c燒結廣8小時，得到氮氧化物紅光熒光 粉。
3. 根據權利要求2所述的紫外激發(fā)氮氧化物紅光熒光粉的制備方法，其特征在于所 述的還原性氣氛為NH3。
【文檔編號】C09K11/64GK104212449SQ201410433638
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月29日 優(yōu)先權日:2014年8月29日
【發(fā)明者】樊先平, 萬軍, 喬旭升, 王墦, 吳一民 申請人:浙江大學