一種硅基氮氧化物熒光粉的制備方法
【專利摘要】一種硅基氮氧化物熒光粉的制備方法，涉及一種熒光粉的制備方法。將先驅(qū)體原料聚碳硅烷、乙酰丙酮銪、乙酰丙酮混合，研磨后裝入反應(yīng)容器中，氮氣置換后，在氮氣氣氛保護下，升溫反應(yīng)后，自然冷卻至室溫；將所得產(chǎn)物研磨，燒結(jié)后再研磨，即得硅基氮氧化物熒光粉。以化學性質(zhì)穩(wěn)定的物質(zhì)代替當前合成氮化物熒光粉過程中使用的純金屬、金屬氮化物等價格昂貴且化學性質(zhì)不穩(wěn)定的原材料，整個制備過程簡單易行；所需的原料品種較少，采用不同的原料比例，配以適當?shù)墓に囌{(diào)節(jié)即可制得不同性能的產(chǎn)品；對設(shè)備要求簡單。發(fā)光材料為銪激活的氮化物，量子效率高，物理化學性能穩(wěn)定，抗衰性能優(yōu)良；光材料激發(fā)波長范圍寬，能適于多種波段激發(fā)的光源激發(fā)。
【專利說明】一種硅基氮氧化物熒光粉的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種熒光粉的制備方法，尤其是涉及一種硅基氮氧化物熒光粉的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著LED相關(guān)技術(shù)的進步，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展。目前所用熒光粉普遍存在有效轉(zhuǎn)換效率低或顯色性差等缺點，而轉(zhuǎn)換效率較高的紅色和綠色熒光粉多為硫化物體系，其發(fā)光穩(wěn)定性差、光衰較大。因此，開發(fā)高效低光衰的白光LED用熒光粉迫在眉睫。
[0003]氮化物熒光粉由于具有獨特的激發(fā)光譜(激發(fā)范圍涵蓋紫外、近紫外、藍光甚至綠光)以及優(yōu)異的發(fā)光特性(發(fā)射綠、黃、紅光，熱淬滅小、發(fā)光效率高等)，其開發(fā)研制受到了科學界和產(chǎn)業(yè)界的極大關(guān)注。同時，氮化物熒光粉作為一類新型的發(fā)光材料的優(yōu)點是本身無毒、穩(wěn)定性好，非常適合應(yīng)用于白光LED特別是藍色芯片的白光LED中。因此，世界許多國家和地區(qū)都先后制定了發(fā)展新型高效氮化物熒光粉的措施和對策，以推動其固體白光LED的發(fā)展，并力求在此方面取得全球領(lǐng)先地位。
[0004]銪激活的氮化物熒光粉具有高的發(fā)光效率并且化學穩(wěn)定性好，激發(fā)波長范圍寬，范圍包括藍光至紅光的所有波段，是一種理想的LED用熒光粉。常規(guī)的合成氮化物熒光粉的方法采用金屬直接氨化法，該方法所用原料為價格昂貴、化學穩(wěn)定性差的金屬氮化后合成，或者采用直接購買價格更加昂貴且極不穩(wěn)定的金屬氮化物合成，這一過程必須在手套箱中的惰性氣氛保護下操作，成本高、工藝復雜，不利于工業(yè)化批量生產(chǎn)。當前，批量生產(chǎn)氮化物熒光粉主要通過單質(zhì)元素或者含各元素的多種化合物混合燒結(jié)的方法制備。如中國專利CN101798510A公開的將含有堿金屬的氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、醋酸鹽、二氧化硅、含有銪的化合物、硝酸鹽以及含碳還原性物質(zhì)為原料，經(jīng)球磨充分混合均勻后在氮氣氣氛下低溫燒結(jié)，進而在保護氣氛中提高燒結(jié)溫度進一步高溫燒結(jié)合成。高溫燒結(jié)溫度最高為1800度，最長燒結(jié)時間為24h，燒成產(chǎn)物還需經(jīng)3倍以上體積的異丙醇清洗。中國專利CN102517000A公開的將堿金屬的單質(zhì)或二元、三元合金或其鹵化物為原料，硅源取之硅粉或氮化硅粉體，稀土金屬取單質(zhì)、氧化物或其合金為原料，充分混合之后在石墨爐中高壓氮氣下進行高溫燒結(jié)，最高燒結(jié)溫度為1800度，最高氮氣壓力為IMPa，燒結(jié)時間為12h。目前常規(guī)燒結(jié)法制備硅基氮氧化物熒光粉對原料、設(shè)備及合成條件均比較苛刻。且原料組分過多，這使得最終產(chǎn)品的性能不好控制，不利于批量生產(chǎn)。此外，高純金屬銪、鈣、鍶等單質(zhì)或化合物的質(zhì)量或純度也對氮化物熒光粉的性能起著決定性的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供工藝簡單、生產(chǎn)周期短、反應(yīng)過程可控，且可連續(xù)化生產(chǎn)的一種硅基氮氧化物熒光粉的制備方法。 [0006]本發(fā)明包括以下步驟:[0007]I)將先驅(qū)體原料聚碳硅烷、乙酰丙酮銪、乙酰丙酮混合，研磨后裝入反應(yīng)容器中，氮氣置換后，在氮氣氣氛保護下，升溫反應(yīng)后，自然冷卻至室溫；
[0008]2)將步驟I)所得產(chǎn)物研磨，燒結(jié)后再研磨，即得硅基氮氧化物熒光粉。
[0009]在步驟I)中，所述聚碳硅烷、乙酰丙酮銪、乙酰丙酮的質(zhì)量比可為(5~80):1:(O~I);所述乙酰丙酮可選自乙酰丙酮鈣、乙酰丙酮鍶、乙酰丙酮鋇、乙酰丙酮鎂等中的一種；所述升溫反應(yīng)的溫度可為320~400°C，升溫反應(yīng)的時間可為6~10h，升溫的速率可為I ~2°C /min。
[0010]在步驟2)中，所述燒結(jié)的條件可為將步驟I)所得產(chǎn)物研磨后放入氧化鋁坩堝，在燒結(jié)爐中，先在氨氣氣氛下以升溫至700~900°C，升溫速率為I~2°C /min，保溫I~3h ;切換成氮氣氣氛，升溫至1350~1600°C，升溫速率為I~2V /min，保溫I~3h。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0012](I)以化學性質(zhì)穩(wěn)定的物質(zhì)代替當前合成氮化物熒光粉過程中使用的純金屬、金屬氮化物等價格昂貴且化學性質(zhì)不穩(wěn)定的原材料，整個制備過程簡單易行；
[0013](2)所需的原料品種較少，采用不同的原料比例，配以適當?shù)墓に囌{(diào)節(jié)即可制得不同性能的產(chǎn)品；
[0014](3)對設(shè)備要求簡單。避免了合成過程中所需的高壓環(huán)境，整個合成過程在常規(guī)容器和燒結(jié)爐中即可進行，工藝成本大幅降低；
[0015](4)發(fā)光材料為銪激活的氮化物，量子效率高，物理化學性能穩(wěn)定，抗衰性能優(yōu)良;
[0016](5)發(fā)光材料激發(fā)波長范圍寬，能夠適于多種波段激發(fā)的光源激發(fā)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明實施例1中制備的熒光粉的XRD圖。
[0018]圖2為本發(fā)明實施例1中制備的熒光粉的發(fā)射光譜圖。
[0019]圖3為本發(fā)明實施例2中制備的熒光粉的發(fā)射光譜圖。
[0020]圖4為本發(fā)明實施例3中制備的熒光粉的發(fā)射光譜圖。
[0021]圖5為本發(fā)明實施例4中制備的熒光粉的發(fā)射光譜圖。
[0022]圖6為本發(fā)明實施例5中制備的熒光粉的XRD圖。
[0023]圖7為本發(fā)明實施例5中制備的熒光粉的發(fā)射光譜圖。
【具體實施方式】
[0024]下面通過實施例對本發(fā)明做進一步說明。
[0025]實施例1:
[0026]以聚碳硅烷與乙酰丙酮銪為原料，兩者質(zhì)量比為5: I。兩種原料經(jīng)充分混合研磨0.5h后，放入三口玻璃瓶中，用氮氣充分抽換氣三次之后，在氮氣氣氛保護下，以1°C /min的速度升溫至320°C，保溫6h。合成所得產(chǎn)物經(jīng)充分混合研磨0.5h后，放入氧化鋁坩堝中，充換氣三次，在氨氣氣氛下以1°C /min的速度升溫至800°C，保溫Ih ;更換氮氣氣氛，以l°C/min的速度升溫至1350°C，保溫3h。所得產(chǎn)物經(jīng)充分研磨后即可得熒光粉。其XRD圖及發(fā)射光譜圖參見圖1及圖2。[0027]實施例2:
[0028]以聚碳硅烷、乙酰丙酮銪和乙酰丙酮鎂為原料，質(zhì)量比為20: I: 0.2。三種原料進行充分混合研磨0.5h，放入三口玻璃瓶中，在氮氣氣氛保護下，以1°C /min的速度升溫至360°C，保溫6h。合成所得產(chǎn)物經(jīng)充分混合研磨0.5h后，放入氧化鋁坩堝中，充換氣三次，在氨氣氣氛下以1°C /min的速度升溫至700°C，保溫3h ;更換氮氣氣氛，以1°C /min的速度升溫至1450°C，保溫3h。所得產(chǎn)物經(jīng)充分研磨后即可得熒光粉。其發(fā)射光譜圖參見圖3。
[0029]實施例3 :
[0030]以聚碳硅烷、乙酰丙酮銪和乙酰丙酮鎂為原料，質(zhì)量比為40: I: 0.5。三種原料經(jīng)充分混合研磨0.5h后，放入三口玻璃瓶中，在氮氣氣氛保護下，以1°C /min的速度升溫至40(TC，保溫6h。合成所得產(chǎn)物經(jīng)混合研磨0.5h后，放入氧化鋁坩堝中，充換氣三次，在氨氣氣氛下以1°C /min的速度升溫至900°C，保溫Ih ;更換氮氣氣氛，以1°C /min的速度升溫至1550°C，保溫3h。所得產(chǎn)物經(jīng)充分研磨后即可得熒光粉。其發(fā)射光譜圖參見圖4。
[0031]實施例4:
[0032]以聚碳硅烷、乙酰丙酮銪和乙酰丙酮鎂為原料，質(zhì)量比為80:1:1。三種原料經(jīng)充分混合研磨0.5后，放入三口玻璃瓶中，在氮氣氣氛保護下，以1°C /min的速度升溫至400°C，保溫6h。合成所得產(chǎn)物經(jīng)充分混合研磨0.5h后，放入氧化鋁坩堝中，充換氣三次，在氨氣氣氛下以1°C /min的速度升溫至800°C，保溫Ih ;更換氮氣氣氛，以1°C /min的速度升溫至1550°C，保溫3h。所得產(chǎn)物經(jīng)充分研磨后即可得熒光粉。其發(fā)射光譜圖參見圖5。
[0033]實施例5:
[0034]以聚碳硅烷、乙酰丙酮銪和乙酰丙酮鎂為原料，質(zhì)量比為80:1:1。三種原料經(jīng)充分混合研磨0.5后，放入三口玻璃瓶中，在氮氣氣氛保護下，以1°C /min的速度升溫至360°C，保溫6h。合成所得產(chǎn)物經(jīng)充分混合研磨0.5后，放入氧化鋁坩堝中，充換氣三次，在氨氣氣氛下以1°C /min的速度升溫至800°C，保溫Ih ;更換氮氣氣氛，以1°C /min的速度升溫至1600°C，保溫3h。所得產(chǎn)物經(jīng)充分研磨后即可得熒光粉。其XRD圖及發(fā)射光譜圖參見圖6和7。
【權(quán)利要求】
1.一種硅基氮氧化物熒光粉的制備方法，其特征在于包括以下步驟: 1)將先驅(qū)體原料聚碳硅烷、乙酰丙酮銪、乙酰丙酮混合，研磨后裝入反應(yīng)容器中，氮氣置換后，在氮氣氣氛保護下，升溫反應(yīng)后，自然冷卻至室溫； 2)將步驟1)所得產(chǎn)物研磨，燒結(jié)后再研磨，即得硅基氮氧化物熒光粉。
2.如權(quán)利要求1所述一種硅基氮氧化物熒光粉的制備方法，其特征在于在步驟I)中，所述聚碳硅烷、乙酰丙酮銪、乙酰丙酮的質(zhì)量比為(5~80): I: (O~I)。
3.如權(quán)利要求1所述一種硅基氮氧化物熒光粉的制備方法，其特征在于在步驟I)中，所述乙酰丙酮選自乙酰丙酮鈣、乙酰丙酮鍶、乙酰丙酮鋇、乙酰丙酮鎂中的一種。
4.如權(quán)利要求1所述一種硅基氮氧化物熒光粉的制備方法，其特征在于在步驟I)中，所述升溫反應(yīng)的溫度為320~400°C，升溫反應(yīng)的時間為6~10h，升溫的速率為I~2°C /min。
5.如權(quán)利要求1所述一種硅基氮氧化物熒光粉的制備方法，其特征在于在步驟I)中，在步驟2)中，所述燒結(jié)的條件為將步驟I)所得產(chǎn)物研磨后放入氧化鋁坩堝，在燒結(jié)爐中，先在氨氣氣氛下以升溫至700~900°C，升溫速率為I~2V /min，保溫I~3h ;切換成氮氣氣氛，升溫至1350~1600°C，升溫速率為I~2V /min，保溫I~3h。
【文檔編號】C09K11/59GK103642492SQ201310714968
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年12月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月23日
【發(fā)明者】龔朝陽, 李泉, 張穎, 程璇, 涂惠彬 申請人:廈門大學