紅色熒光粉及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種Na/Mn共摻的Sr4Al14O25紅色熒光粉及其制備方法與應(yīng)用，屬于無機非金屬發(fā)光材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前市場上的紅色熒光粉多為摻雜稀土的氮化物熒光粉與摻雜錳(Mn)離子的氟化物熒光粉，前者摻雜稀土離子，而稀土的成本比較高，并且稀土價格呈連年上漲趨勢，且氮化物熒光粉的制備成本也比較高，條件嚴(yán)苛，需要高溫(1600度)，氮氣高壓等條件制備；后者則需要使用氫氟酸這種高危險的化學(xué)物質(zhì)來制備氟化物熒光粉，并且氟化物熒光粉有潮解的問題，這都對熒光粉的使用環(huán)境提升了要求，同時增加了成本，而且氟化物熒光粉的發(fā)光峰過于窄(半峰寬8nm)用在LED照明上的意義有限。摻雜錳離子(Mn4+)的鋁酸鍶(Sr4Al 14025:Mn)紅色熒光粉的嘗試是2013年才出現(xiàn)的，其激發(fā)發(fā)光的峰位是330nm與450nm兩處，發(fā)射光的峰位在653nm與668nm。但是由于其450nm處的激發(fā)峰位遠低于330nm的激發(fā)峰位，更適合用紫外燈的激發(fā)波段，比如用在UV-LED(紫外LED)上或者是熒光燈管上，但是UV-LED的制備成本較高，還不是市場的主流，熒光燈則已經(jīng)漸漸被LED燈代替，所以開發(fā)出能夠被450nm的主流藍光芯片激發(fā)的LED用熒光粉就變得十分具有市場應(yīng)用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種Na/Mn共摻的Sr4Ali4O25紅色熒光粉及其制備方法與應(yīng)用。
[0004]本發(fā)明提供的Na/Mn共摻的Sr4Al14O25紅色熒光粉，其分子式為= Sr4Al14O25:
0.014Mn，xNa，yB，其中x為O?3.5之間的數(shù)，且不包括零，y為0.4到0.8之間的數(shù)。
[0005]本發(fā)明中，分子式Sr4Al14O25:0.014Mn，xNa，yB中，x 具體可為 0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5或0.5?3.5，7具體可為0.8;優(yōu)選4為1.5，7為0.8。
[0006]本發(fā)明中，所述Na/Mn共摻的Sr4Al14O2^I色熒光粉在自然光下可見黃色的熒光粉，在藍光或者紫外光下可見紅色發(fā)光。
[0007]本發(fā)明還提供了上述的紅色熒光粉的制備方法，包括如下步驟:將碳酸鍶、含鋁的化合物、碳酸錳、硼酸和碳酸鈉的混合物在空氣或氧氣氛中煅燒，即得到所述紅色熒光粉；
[0008]其中，所述含鋁的化合物為氫氧化鋁和/或氧化鋁。
[0009]上述的方法中，所述煅燒的溫度可為1200?1450°C，具體可為1400°C ;
[0010]所述煅燒的時間可為2?6h，具體可為6h。
[0011]上述的方法中，所述碳酸鍶、所述含鋁的化合物、所述碳酸錳、所述硼酸、所述碳酸鈉的混合物采用粉球磨混合或研缽研磨混合。
[0012]上述的方法中，所述碳酸鍶中鍶元素、所述含鋁的化合物中鋁元素、所述碳酸錳中錳元素、所述硼酸中硼元素、所述碳酸鈉中鈉元素的摩爾質(zhì)量比為4:14:0.014:X:y。
[0013]上述的方法中，所述煅燒在管式爐或者箱式爐中進行。
[0014]本發(fā)明進一步提供了所述的紅色熒光粉在制備LED燈中的應(yīng)用。
[0015]上述的應(yīng)用中，所述LED燈采用450nm的藍光或360?390nm的紫外光激發(fā)。
[0016]本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0017](I)現(xiàn)有技術(shù)中摻雜Mn離子的Sr4Al14O25紅色熒光粉在450nm激發(fā)比較弱，本發(fā)明通過Mn離子共摻雜Na離子，實現(xiàn)了 450nm激發(fā)峰的強度提升，并且330nm處的激發(fā)峰也紅移到了360nm使其也更適合用于市場上主流的UV-LED與LED。
[0018](2)該熒光粉在668nm處的峰的半峰寬在38nm，強度與已經(jīng)商業(yè)化的熒光粉Sr2Si5N8的峰強相近，具有實際應(yīng)用的價值。
[0019](3)該熒光粉制備工藝簡單，空氣中1200度到1450度均可制備，原料便宜，不使用稀土元素，整個流程中沒有有毒物質(zhì)，沒有用到酸堿等強腐蝕性物質(zhì)。
[0020](4)該熒光粉化學(xué)穩(wěn)定，不會有水解的問題，放在水中不變色，克服了現(xiàn)有技術(shù)中氟化物摻Mn容易水解變黑的問題;在弱酸以及弱堿環(huán)境下不會被腐蝕，如在冰醋酸與碳酸鉀處理過不會變色。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發(fā)明實施例1中不同摻雜量的Na的紅色熒光粉和Sr2Si5N8的發(fā)射光譜圖。
[0022]圖2為本發(fā)明實施例1中不同摻雜量的Na的紅色熒光粉和Sr2Si5N8的激發(fā)光譜圖；圖中1、2和3均指的是每個圖所含的3個峰的峰位置。
[0023]圖3為本發(fā)明實施例1中不同摻雜量的Na的紅色熒光粉XRD物相分析。
[0024]圖4為本發(fā)明實施例1中紅色熒光粉(分子式為SrAAl14O25:0.014Mn，1.5Na)封裝測試的結(jié)果，其中圖4(a)為藍光芯片+Sr4Al14O25 = Mn ,Na熒光粉，圖4(b)為藍光芯片+YAG:Ce+Sr4Ali4025:Mn ,Na 焚光粉。
[0025]圖5為本發(fā)明實施例1中紅色熒光粉的分子式Sr4AlwO25:0.014Mn，1.5Na，0.8B的光譜測試結(jié)果;其中圖5(a)為光譜圖，圖5(b)為色坐標(biāo)圖。
[0026]圖6為本發(fā)明實施例1中變溫?zé)晒夤庾V(熱穩(wěn)定測試)圖。
【具體實施方式】
[0027]下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。
[0028]下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。
[0029]實施例1、Na/Mn共摻的Sr4AlwO25紅色熒光粉的制備
[0030]按照要制備的分子式中不同元素的摩爾質(zhì)將碳酸鍶(SrC03)、氫氧化鋁(A1(0H)3)、碳酸錳(MnCO3)、硼酸(H3BO3)和碳酸鈉(Na2CO3)在粉球磨混合，然后在管式爐在1400 °C煅燒6h制備得到Na/Mn共摻的Sr4Al14O25紅色熒光粉，其分子式為:Sr4Al14O25:0.014Mn,xNa,yB,其中 X為0、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0或3.5;7為0.8。
[0031]如圖1所示，為本發(fā)明不同摻雜量的Na的紅色熒光粉和Sr2Si5N8的發(fā)射光譜圖。
[0032]如圖2所示，為本發(fā)明不同摻雜量的Na的紅色熒光粉和Sr2Si5N8的激發(fā)光譜圖。由圖1中可知，縱坐標(biāo)是歸一化了的強度值，橫坐標(biāo)是光譜的波長(nm)，從激發(fā)譜圖可以看出，隨著Na的摻雜，激發(fā)峰在450nm處得到了顯著的增強，證明本發(fā)明樣品在450nm的激發(fā)下能發(fā)出紅色光。由圖2可知，本發(fā)明Na/Mn共摻的Sr4Al14O25紅色熒光粉中過量的Na不利于發(fā)光，最佳的Na的含量是X= 1.5，即Na/Mn共摻的Sr4Al14O25紅色熒光粉的分子式Sr4Al14O25:
0.014Mn，xNa，yB中，優(yōu)選x = 1.5，y = 0.8。
[0033]如圖3所示，為本發(fā)明XRD物相分析，最下面的是Sr4Al14025的標(biāo)準(zhǔn)TOF卡片(紅色)，上面則是Na從O到3.5的樣品的XRD圖譜，可以看出，這些樣品的主相都是Sr4A 114025，但是當(dāng)Na的摻雜含量大于2.0之后，有少量的雜項SrAl2O4相生成。
[0034]如圖4所不，為本發(fā)明封裝測試結(jié)果。由圖4(3)可知，藍光芯片+314六114025:]/[11，他焚光粉發(fā)紅光；圖4 (b)可知藍光芯片+YAG: Ce+Sr4Al I4O25: Mn，Na熒光粉發(fā)暖白光。
[0035]圖5中光譜測試使用熒光光譜儀F7000，由圖5可知，本發(fā)明效果是光強與商業(yè)熒光粉強度相近，并且光譜儀測試出隨著Na摻雜量的增加，光強的變化規(guī)律。
[0036]圖6為本發(fā)明變溫?zé)晒夤庾V(熱穩(wěn)定測試)，由圖6可知，本發(fā)明Na/Mn共摻的Sr4Al14O25紅色熒光粉在加熱的過程中，熒光粉發(fā)出的光強會降低，與現(xiàn)有的熒光粉具有共性。
【主權(quán)項】
1.一種Na/Mn共摻的Sr4AlwO25紅色熒光粉，其分子式為:Sr4AlwO25:0.014Mn，xNa，yB，其中X為O?3.5之間的數(shù)，且不包括零，y為0.4到0.8之間的數(shù)。2.權(quán)利要求1所述的紅色熒光粉的制備方法，包括如下步驟:將碳酸鍶、含鋁的化合物、碳酸錳、硼酸和碳酸鈉的混合物在空氣或氧氣氛中煅燒，即得到所述紅色熒光粉； 其中，所述含鋁的化合物為氫氧化鋁和/或氧化鋁。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:所述煅燒的溫度為1200?1450°C; 所述煅燒的時間為2?6h。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的方法，其特征在于:所述碳酸鍶、所述含鋁的化合物、所述碳酸錳、所述硼酸、所述碳酸鈉的混合物采用粉球磨混合或研缽研磨混合。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的方法，其特征在于:所述碳酸鍶中鍶元素、所述含鋁的化合物中鋁元素、所述碳酸錳中錳元素、所述硼酸中硼元素、所述碳酸鈉中鈉元素的摩爾質(zhì)量比為4:14:0.014:x:y。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的方法，其特征在于:所述煅燒在管式爐或者箱式爐中進行。7.權(quán)利要求1所述的紅色熒光粉在制備LED燈中的應(yīng)用。8.根據(jù)權(quán)利要求7中所述的應(yīng)用，其特征在于:所述LED燈采用450nm的藍光或360?390nm的紫外光激發(fā)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種Na/Mn共摻的Sr4Al14O25紅色熒光粉及其制備方法與應(yīng)用。Na/Mn共摻的Sr4Al14O25紅色熒光粉，其分子式為：Sr4Al14O25:0.014Mn,xNa,yB，其中x為0～3.5之間的數(shù)，且不包括零，y為0.4到0.8之間的數(shù)。其制備方法，包括如下步驟：將碳酸鍶、含鋁的化合物、碳酸錳、硼酸和碳酸鈉的混合物在空氣或氧氣氛中煅燒，即得到所述紅色熒光粉；其中，所述含鋁的化合物為氫氧化鋁和/或氧化鋁。本發(fā)明更適合用于市場上主流的UV-LED與LED；在668nm處的峰的半峰寬在38nm，強度與已經(jīng)商業(yè)化的熒光粉Sr2Si5N8的峰強相近；其制備工藝簡單，原料便宜，不使用稀土元素，整個流程中沒有有毒物質(zhì)，沒有用到酸堿等強腐蝕性物質(zhì)。
【IPC分類】C09K11/64, H01L33/50
【公開號】CN105602556
【申請?zhí)枴緾N201511024435
【發(fā)明人】曹永革, 龍嘉奇, 杜苗苗, 袁軒一
【申請人】中國人民大學(xué)
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年12月30日