一种二价锰离子掺杂球形氮化铝红光荧光粉及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及应用于固态照明的Α1Ν:Μη2+红光荧光粉及其制备方法，属于固态照明技术领域。
【背景技术】
[0002]自20世纪90年代以来，随着发光二极管技术的进步，特别是白光LED的开发，LED已从特种光源应用领域，如大屏幕显示、指示灯、景观照明、背光源等，逐渐步入普通照明，为人们的生产生活带来了更大的便利，提高了照明品质。由于LED具有高亮度、高显色指数、节能、环保、寿命长、体积小、响应快、可靠性高、无辐射等综合优点，因此被认为是继白炽灯、荧光灯和高强度气体放电灯之后的第四代照明光源。
[0003]LED作为环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LED芯片激发荧光粉来实现白色发光，因此，用于LED照明的荧光粉一直是国内外研究的热点。氮化物/氮氧化物荧光粉由于氮原子与金属离子成键能力强、结构稳定，因而具有优良的热稳定性和理化稳定性等优点。国内外已研制开发了多种类型的稀土掺杂氮化物/氮氧化物荧光粉，但应用于LED照明的氮化物/氮氧化物荧光粉还存在着红光发光效率不高、合成条件要求苛刻等不足。因此，在较低温度下合成高发光效率的氮化物/氮氧化物红光荧光粉具有重要意义。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种工艺简单，成本低廉，适合工业化生产的应用于固态照明的紫外激发二价锰离子掺杂球形氮化铝红光荧光粉(Α1Ν:Μη2+)及其制备方法。
[0005]本发明的二价锰离子掺杂球形氮化铝红光荧光粉，它是由AlN= Mn2+微球构成的粉体，微球直径为50nm?ΙΟΟμπι。
[0006]二价锰离子掺杂球形氮化铝红光荧光粉的制备方法，包括如下步骤:
1)按质量比结晶氯化铝:氯化锰:改性剂:乙醇:去离子水:甲酰胺:I，2_环氧丙烷=I:0.001?0.02:0?0.50:0.35?1.32:0.22?1.45:0?0.20:0.77?1.79，称取结晶氯化铝、氯化锰、改性剂、乙醇、去离子水、甲酰胺和I，2-环氧丙烷；
2)在25-80°C恒温水浴的条件下，将结晶氯化铝、氯化锰以及改性剂充分溶解于去离子水、乙醇和甲酰胺的混合溶液中，然后加入I，2_环氧丙烷，搅拌均匀、静置，得到凝胶；
3)将凝胶于60?90°C恒温条件下干燥2?10小时，然后研磨分散，将其放置在氮化还原性气氛下于800?1500°C热处理I?8小时。
[0007]本发明中所述的改性剂可以是聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚山梨酯、聚丙烯酰胺、十六烷基三甲基溴化铵、硬脂酸、十二烷基苯磺酸钠、氯化钠、氯化钾、氯化锂、硫酸钠、亚硫酸钠、硝酸钾、葡萄糖、柠檬酸铵或柠檬酸钠。
[0008]本发明中所述的氮化还原性气氛为氨气。
[0009]本发明制备工艺简单，制备过程周期短，热处理温度较低，能显著降低能耗，且原料及设备成本低廉，非常适合工业化规模生产，极具实际应用价值。本发明制得的Α1Ν:Μη2+微球具有形状规则，微球直径在50nm?I ΟΟμπι范围可调，尺寸分布均匀、结晶性好、纯度高、发光性能优异等特点，可广泛用于制作白光LED照明及显示器件。
【附图说明】
[0010]图1是AlN= Mn2+红光荧光粉的X射线衍射图谱；
图2是Α1Ν:Μη2+红光荧光粉的扫描电子显微镜照片；
图3是AlN = Mn2+红光荧光粉的透射电子显微镜照片；
图4是AlN = Mn2+红光荧光粉的元素分布图；
图5是Α1Ν:Μη2+红光荧光粉的激发光谱和发射光谱。图中实线为600nm监控下的激发光谱，虚线为277nm激发获得的发射光谱。
【具体实施方式】
[0011]实施例1
1)按质量比结晶氯化铝:氯化锰:乙醇:去离子水:1，2-环氧丙烷=1:0.001:1.15:1.06:1.54,称取结晶氯化铝、氯化锰、乙醇、去离子水和I，2-环氧丙烷；
2)在40°C恒温水浴的条件下，将结晶氯化铝和氯化锰充分溶解于去离子水和乙醇混合溶液中，然后加入I，2-环氧丙烷，搅拌10秒后静置，得到白色凝胶；
3)将凝胶置于60°C恒温条件下干燥5小时，然后研磨分散，将其在氨气气氛下1200°C保温2小时，冷却后获得AlN: Mn2+微球粉体。
[0012]图1为AlN:Mn2+微球的X射线衍射图谱，表明制得的AlN: Mn2+微球具有优异的结晶度及纯度，无其他杂相。图2是AlN = Mn2+微球的扫描电子显微镜照片，由图可见，AlN = Mn2+微球形状规则，尺寸分布均勾，直径分布为0.5?2μηι，其中以Ιμπι微球为主。图3是Α1Ν:Μη2+微球的透射电子显微镜照片，表明AlN:Mn2+微球为实心球。图4是AlN:Mn2+微球的兀素分布图，Mn元素均匀地分布于微球表面，说明实现了 Mn2+的均匀掺杂。图5为Α1Ν:Μη2+微球的激发光谱和发射光谱，由图可见，本发明制备得到的球形Α1Ν:Μη2+荧光粉在277nm紫外光激发下发出600nm的红光。
[0013]实施例2
1)按质量比结晶氯化铝:氯化锰:聚氧化乙烯:乙醇:去离子水:甲酰胺:I，2_环氧丙烷=1:0.002:0.02:0.35:1.45:0.10:1.45,称取结晶氯化铝、氯化锰、聚氧化乙烯、乙醇、去离子水、甲酰胺和1，2_环氧丙烷；
2)在30°C恒温水浴的条件下，将结晶氯化铝、氯化锰和聚氧化乙烯充分溶解于去离子水、甲酰胺和乙醇混合溶液中，然后加入I，2_环氧丙烷，搅拌10秒后静置，得到白色凝胶；
3)将凝胶置于70°C恒温条件下干燥5小时，然后研磨分散，将其在氨气气氛下1100°C保温2小时，冷却后获得AlN: Mn2+微球粉体，微球直径分布为0.5~3.0ym，形状规则，尺寸分布均匀。
[0014]实施例3
I)按质量比结晶氯化铝:氯化锰:聚乙二醇:乙醇:去离子水:甲酰胺:I，2_环氧丙烷=1:0.001:0.1:1.32:0.88:0.10:0.77，称取结晶氯化铝、氯化锰、聚氧化乙烯、乙醇、去离子水、甲酰胺和1，2-环氧丙烷；
2)在40°C恒温水浴的条件下，将结晶氯化铝、氯化锰和聚乙二醇充分溶解于去离子水、甲酰胺和乙醇混合溶液中，然后加入I，2_环氧丙烷，搅拌10秒后静置，得到白色凝胶；
3)将凝胶置于80°C恒温条件下干燥5小时，然后研磨分散，将其在氨气气氛下1300°C保温4小时，冷却后获得AlN: Mn2+微球粉体，微球直径分布为0.5?2.5μηι，形状规则，尺寸分布均匀。
[0015]实施例4
1)按质量比结晶氯化铝:氯化锰:聚丙烯酰胺:乙醇:去离子水:甲酰胺:I，2_环氧丙烷=1:0.004:0.04:0.43:1.11:0.05:1.20,称取结晶氯化铝、氯化锰、聚丙烯酰胺、乙醇、去离子水、甲酰胺和1，2_环氧丙烷；
2)在60°C恒温水浴的条件下，将结晶氯化铝、氯化锰和聚丙烯酰胺充分溶解于去离子水、甲酰胺和乙醇混合溶液中，然后加入I，2_环氧丙烷，搅拌10秒后静置，得到