一种高显指白光和背光源led用氮化物红色荧光粉的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于稀土发光材料领域，具体涉及一种氮化物红光荧光粉的制备方法。
【背景技术】
[0002]随着LED在照明和背光源显示领域的迅速发展，获得高效的白光LED和高显色的照明光源成为发展趋势。合成稀土发光材料的方法众多，包括高温固相合成法、共沉淀法、水热合成法、微波辐射法、燃烧合成法、溶胶-凝胶法、水热合成法。其中的溶胶-凝胶法是在液相里将前驱体原料混合均匀，然后通过水解反应、缩合反应，形成具有一定稳定性的透明溶胶体系，然后将所得透明溶胶陈化，形成凝胶，将凝胶干燥、烧结固化，最后制备出分子乃至纳米结构的材料。其中前驱体是含有高化学活性组分的化合物。溶胶-凝胶法的优点包括下几方面:反应温度一般为室温或稍高一点，因此能量耗费低，体系中可引入有机活性分子且其物理化性质不变，各组分的比例可控，反应体系在分子水平上可达到均匀程度，因此所制得的产品其组成是均匀的。但是其合成原料较贵，原料制备较为困难，反应操作复杂，反应周期长，需要更多的研究去改进该方法。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种可被蓝光芯片激发，发射波长在600-750nm之间的红色荧光粉及其制备方法。该荧光粉可作为蓝光激发的白光LED的红色组分，或者显示器件的发光材料。
[0004]本发明提供的Eu2+激活的氮化物红色荧光粉，化学式为BaSr i xEuxSi5Ns，其中0〈χ〈1，制备氮化物红色荧光粉的总的反应方程式为:
[0005]Eu (N03)3 *6H20+Ba(OH)2+Si02 *yH20+Sr (CH3C00) 2.0.5H20 — BaSr! xEuxSi5N8+C02 ? +N02 ? +H20丨(未配平)，
[0006]制备氮化物红色荧光粉的具体步骤如下:
[0007](1)配制一定量的摩尔浓度为0.05-0.2氢氧化钡碱溶液；
[0008](2)称取一定量的硅胶溶于上述氢氧化钡溶液，得到混合溶液一；
[0009](3)称取一定量的六水硝酸铕和半水乙酸锶溶于乙醇中，得到混合溶液二 ；
[0010](4)将上述混合溶液一和混合溶液二进行混合，并搅拌均匀，以形成前驱胶体；
[0011](5)烘干上述前驱胶体，得到包含Eu、Ba、Sr和硅的化合物的混合粉末；
[0012](6)加入助熔剂，并高温煅烧上述混合粉末得到BaSri xEuxSi5Ns氮化物红色荧光粉。
[0013]本发明步骤⑴中硅胶与氢氧化钡的摩尔比为4-5:1，完全用于形成BaSri xEuxSi5Ns氮化物红色荧光粉。
[0014]本发明步骤(1)中硅胶与氢氧化钡的摩尔比为5.1-30:1，未用于形成BaSri xEuxSi5Ns氮化物红色荧光粉的煅烧后的硅胶，经高温水蒸气处理形成硅胶体，BaSri xEuxSi5Ns氮化物红色荧光粉均匀分散于该硅胶体中。
[0015]本发明步骤(4)中采用磁力搅拌方式进行搅拌均匀。
[0016]本发明步骤(5)中所述烘干温度为150-250 °C，烘干时间为2_4h。
[0017]本发明步骤￠)中所述助熔剂为碱金属卤化物，优选为BaF2。
[0018]本发明步骤(6)中所述煅烧温度为1000-1500°C，煅烧时间为3_5h。
[0019]与现有技术相比，本发明具有如下有益效果:
[0020]本发明采用硅胶作为硅源，原料来源较广，成本低，且反应温度较固相烧结法低。
[0021]本发明采用的溶胶凝胶法能够使各组分混合均匀，得到的产品疏松且粒度小，分布均匀，不需要经过粉碎研磨，简化工艺流程，缩短生产周期。
[0022]本发明中可以加入过量的硅胶，其中部分的硅胶形成BaSri xEuxSi5Ns荧光材料，其余部分硅胶则混合于荧光材料中，以在后续的使用中直接吸水变为硅胶和荧光粉的胶体，可直接用于点胶工艺；亦或者可以再次基础上加入少量的失水硅胶以保证硅胶的吸水特性，无需复杂的混胶过程。
【附图说明】
[0023]下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述:
[0024]图1为本发明实施例1制备的荧光粉的发射光谱图；
[0025]图2为本发明实施例1制备的荧光粉的扫描电镜图；
[0026]图3为本发明实施例1制备的荧光粉的外量子效率；
[0027]图4为本发明实施例2制备的荧光粉的吸收率和内量子效率、外量子效率热稳定性图。
【具体实施方式】
[0028]制备氮化物红色荧光粉的总的反应方程式为:
[0029]Eu (N03) 3 *6H20+Ba(OH)2+Si02 *yH20+Sr (CH3C00)2.0.5H20 — BaSr! xEuxSi5N8+C02 ? +N02? +H20丨(0〈x〈l)(未配平)，制备氮化物红色荧光粉的具体步骤如下:
[0030](1)配制一定量的摩尔浓度为0.05-0.2氢氧化钡碱溶液；
[0031](2)称取一定量的硅胶溶于上述氢氧化钡溶液，得到混合溶液一；
[0032](3)称取一定量的六水硝酸铕和半水乙酸锶溶于乙醇中，得到混合溶液二 ；
[0033](4)将上述混合溶液一和混合溶液二进行混合，并搅拌均匀，以形成前驱胶体；
[0034](5)烘干上述前驱胶体，得到包含Eu、Ba、Sr和硅的化合物的混合粉末；
[0035](6)加入助熔剂，并高温煅烧上述混合粉末得到BaSri xEuxSi5Ns氮化物红色荧光粉。
[0036]实施例1
[0037]用电子秤称取0.446g 的 Eu (N03) 3.6H20，3.000g (适量的)的 Si02.yH20，2.016g的Sr (CH3C00) 2.0.5H20为原料，并称取1.710g Ba (0H) 2溶于100mL的水中形成Ba (0H) 2碱溶液；采用磁力搅拌的方式将称取的Si02.yH20溶于上述Ba(0H)2溶液，得到混合溶液一；然后同样采用磁力搅拌的方式将称取的Eu(N03)3.6H20和Sr (CH3C00)2.0.5H20溶于lOOmL的乙醇中，得到混合溶液二 ；接着将上述混合溶液一和混合溶液二进行混合，并磁力搅拌均匀，以形成前驱胶体；利用烘箱，在250°C下，烘烤上述前驱胶体，烘烤时间为2小时，得到包含Eu、Ba、Sr和娃的化合物的混合粉末；最后加入BaF2，置于马弗炉中于1000°C高温下煅烧3小时上述混合粉末，得到BaSn xEuxSi5Ns氮化物红色荧光粉。所制备荧光粉的发射光谱如图1所示，扫描电镜如图2所示，外量子效率如图3所示
[0038]实施例2
[0039]用电子秤称取0.446g 的 Eu(N03)3.6Η20，21.000g(过量的)的 Si02.yH20，2.016g的 Sr(CH3C00)2.0.5H20 为原料，并称取 3.420g 8&(0!1)2溶于 200mL 的水中形成 Ba(OH) 2碱溶液；采用磁力搅拌的方式将称取的Si02.yH20溶于上述Ba(0H)2溶液，得到混合溶液一；然后同样采用磁力搅拌的方式将称取的Eu(N03)3.6H20和Sr(CH3C00)2.0.5H20溶于lOOmL的乙醇中，得到混合溶液二 ；接着将上述混合溶液一和混合溶液二进行混合，并磁力搅拌均匀，以形成前驱胶体；利用烘箱，在150°C下，烘烤上述前驱胶体，烘烤时间为4小时，得到包含Eu、Ba、Sr和硅的化合物的混合粉末；最后加入碱金属卤化物作为助熔剂，置于马弗炉中于1500°C高温下煅烧5小时上述混合粉末，得到BaSri xEuxSi5Ns氮化物红色荧光粉。该方案得到的BaSri xEuxSi5Ns氮化物红色荧光粉有两种处理方式，其一为:将得到的BaSri xEuxSi5Ns氮化物红色荧光粉置于高温水蒸气中(温度高于100°C )，煅烧后的剩余未参加反应的硅胶由于仍还具有相对较好的吸水能力，通过不断吸水而变成胶体状，可直接用于点胶；其二为:当煅烧温度较高时，煅烧后的剩余未参加反应的硅胶由于具有相对较差的吸水能力，可以额外的与少量的硅胶混合并置于高温水蒸气中，以形成胶体状进行点胶。所制备焚光粉的吸收率、内量子效率与外量子效率的热稳定性如图4所不。
[0040]最后应说明的是:显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
【主权项】
1.一种氮化物红色荧光粉的制备方法，其总的反应方程式为: Eu(N03)3 *6H20+Ba(0H)2+Si02 *yH20+Sr (CH3C00)2 *0.5H20 —BaSr! xEuxSi5N8+C02 ? +N02 i +H20 ?，其中 0〈χ〈1 ； 制备氮化物红色荧光粉的具体步骤如下: (1)配制一定量的摩尔浓度为0.05-0.2氢氧化钡碱溶液； (2)称取一定量的硅胶溶于上述氢氧化钡溶液，得到混合溶液一； (3)称取一定量的六水硝酸铕和半水乙酸锶溶于乙醇中，得到混合溶液二； (4)将上述混合溶液一和混合溶液二进行混合，并搅拌均匀，以形成前驱胶体； (5)烘干上述前驱胶体，得到包含Eu、Ba、Sr和娃的化合物的混合粉末； (6)加入助熔剂，并煅烧上述混合粉末得到化学式为BaSrixEuxSi5Ns的氮化物红色荧光粉。2.如权利要求1所述的氮化物红色荧光粉的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述硅胶与氢氧化钡的摩尔比为4-5:1，完全用于形成BaSri xEuxSi5Ns氮化物红色荧光粉。3.如权利要求1所述的氮化物红色荧光粉的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述硅胶与氢氧化钡的摩尔比为5.1-30:1，未用于形成BaSri xEuxSi5Ns氮化物红色荧光粉的煅烧后的硅胶，经高温水蒸气处理形成硅胶体，BaSri xEuxSi5Ns氮化物红色荧光粉均匀分散于该硅胶体中。4.如权利要求1所述的氮化物红色荧光粉的制备方法，其特征在于，步骤(4)中采用磁力搅拌方式进行搅拌均匀。5.如权利要求1所述的氮化物红色荧光粉的制备方法，其特征在于，步骤(5)中所述烘干温度为150-250 °C，烘干时间为2-4h。6.如权利要求1所述的氮化物红色荧光粉的制备方法，其特征在于，步骤(6)中所述助熔剂为碱金属卤化物。7.如权利要求6所述的氮化物红色荧光粉的制备方法，其特征在于，碱金属卤化物为BaF2o8.如权利要求1所述的氮化物红色荧光粉的制备方法，其特征在于，步骤(6)中所述煅烧温度为1000-1500°C，煅烧时间为3-5h。
【专利摘要】本发明公开了一种高显指白光和背光源LED用氮化物红色荧光粉的制备方法，其化学式为BaSr1-xEuxSi5N8，其中0<x<1。本发明采用硅胶作为硅源，原料来源较广，成本低，且反应温度较固相烧结法低。本发明采用的溶胶凝胶法能够使各组分混合均匀，得到的产品疏松且粒度小，分布均匀，不需要经过粉碎研磨，简化工艺流程，缩短生产周期。本发明中可以加入过量的硅胶，其中部分的硅胶形成BaSr1-xEuxSi5N8荧光材料，其余部分硅胶则混合于荧光材料中，以在后续的使用中直接吸水变为硅胶和荧光粉的胶体，可直接用于点胶工艺；亦或者可以再次基础上加入少量的失水硅胶以保证硅胶的吸水特性，无需复杂的混胶过程。
【IPC分类】C09K11/59
【公开号】CN105295903
【申请号】CN201510738709
【发明人】罗雪方, 陈文娟, 罗子杰, 张亮, 赵翠真
【申请人】江苏罗化新材料有限公司
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2015年11月3日