一種鋁酸鹽基紅色熒光材料及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種鋁酸鹽基紅色熒光材料及其制備方法，其中鋁酸鹽基紅色熒光材料的組成由以下通式表達：Sr4-x-y-zMzAlp-m-n-qO25:Mnm，Fen，Clx，Pby，Bq；其制備方法是將配比量的各原料混合后粉碎并混合均勻得混合料，然后加入助熔劑AlF3或H3BO3，在空氣氣氛或氧化氣氛中于1150-1400℃下煅燒2-8小時，冷卻后破碎至粒徑3-60μm即得成品。本發明專利技術熒光材料在紫外、近紫外和藍光激發下發射出紅光，可以有效提高現有白光LED的顯色指數。本發明專利技術涉及的發光材料具有激發波長范圍廣，紅色發射色域寬、亮度高、制造方法簡單安全、無污染、成本低等優點。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種熒光材料及其制備方法，具體地說是。
技術介紹
由于LED具有體積小、節能、環保、發熱量低、低電流低電壓、壽命長等優點，白光 LED作為新一代照明光源越來越受到人們的關注。目前市場上應用最為廣泛的白光LED實現方法是用藍光芯片激發YAG:Ce熒光粉發射的黃光與未被完全吸收的藍光復合成白光。 眾所周知，這種白光LED的發射譜帶較窄，而且其發光光譜中缺少紅色部分，導致其顯色指數偏低，色溫較高，難以達到理想的照明效果，不適合用在顯色性要求高的場合。為解決這一問題，比較有效的解決方法有兩種一種方法是用紫外LED芯片激發紅綠藍三基色發光材料來產生白光；另一種方法是用藍光LED芯片激發綠色、紅色發光材料，經激發而產生的綠光和紅光與未被發光材料完全吸收的藍光復合成白光LED，這樣可有效解決光譜中缺少紅色波段而造成LED顯色指數偏低的問題。但是，上述兩種解決方案均需添加可產生紅光發射的材料。目前，已廣泛應用的、可被紫外或藍光有效激發的紅色發光材料主要為摻Eu3+或Eu2+激活的發光材料，這類發光材料的紅光發射峰多在600nm 630nm范圍內，且都是狹窄的發射峰，稀土原料昂貴，限制了它在白光LED中的應用。其中 Eu2+激活的氮化物或氮氧化物不但使用稀土，而且合成工藝復雜、生產成本較高。
技術實現思路
本專利技術是為了避免上述現有技術所存在的不足之處，旨在提供一種顯色性高、成本低的鋁酸鹽基紅色熒光材料及其制備方法，本專利技術紅色熒光材料不含稀土元素，原料廉價，制備方法簡單，可同時被紫外光和藍光有效激發。本專利技術解決技術問題采用如下技術方案本專利技術鋁酸鹽基紅色熒光材料的特點在于其組成由以下通式(1)表達Sr4_x_y_zMzAlp-m-n-q025:Mnm, Fen, Clx, Pby，Bq........................ (1)通式(1)中m、η、χ、y、ζ、ρ、q為各元素在材料組分中所占的原子摩爾百分比，0 <m<0.2，0<n<0.2，13<p<15，0;^x;^l，0;^y;^l，0;^z;^l，0;^q;^3;M 為 Ca、Mg中的一種或幾種。本專利技術鋁酸鹽基紅色熒光材料的制備方法的特點在于按以下步驟操作以Sr、 Ca、Mg、Al、Mn、Fe、B和Pb的氧化物、碳酸鹽、草酸鹽、醋酸鹽、氫氧化物或氯化物為原料，不能形成化合物的除外，按配比量粉碎并混合均勻得混合料，然后加入混合料質量0. 1-5%的助熔劑AlF3或H3BO3,在空氣氣氛或氧化氣氛中于1150-1400°C下煅燒2_8小時，冷卻后破碎至粒徑3-60 μ m即得成品。所述配比量是按通式(1)所示的組成及其限定的比例計量后稱取的量。相對于昂貴的稀土原料，本專利技術中的Mn4+激活的發光材料價格低廉，且發射峰值在650nm附近的深紅色紅光區，與Eu27Eu3+摻雜的LED發光粉(460_620歷)相比，該發光粉拓展了白光LED的光譜范圍，使其更接近太陽光，可以用于開發具有較高顯色性的白光LED 光源。而且Mn4+在空氣氣氛或弱氧化氣氛中即可得到，不需要還原性氣氛，因此大大降低了對生產設備的要求及成本，還提高了生產過程中的安全性。在本專利技術中，還摻入了少量的 Fe、Cl、Pb等輔助激活劑，大幅度提高了發光強度。相對于申請號為200810218742. 6的專利技術專利所涉及的發光材料主相 CaAl12O19 = Mn4+,本專利技術合成的材料基質主相是Sr4Al14O25，而且采用的合成方法也有很大不同，此外，本專利技術增加了 Fe、Cl、Pb等輔助激活劑離子，可大幅提高Mn4+發光亮度。而申請號為201010550332. 9的專利所涉及的產生深紅色發射的材料為Mn摻雜鍺酸鎂，Mg4GeO6:Mn, 與本專利技術所提及的鋁酸鹽基發光材料大有不同。與已有技術相比，本專利技術的有益效果體現在1、本專利技術紅色熒光材料的發射波段在625-700nm之間，最高峰值在652nm附近，具有理想的深紅色。2、本專利技術紅色熒光材料在300-500nm波段可被有效激發，可以較好的與紫外芯片或藍光芯片匹配。3、本專利技術制備過程中所用的的助熔劑為AlF3或H3BO3，其中以AlF3為助熔劑得到的發光材料硬度較低，易于粉碎且得到的顆粒粒度均勻。4、本專利技術使用Sr、Ca、Mg、Al、Mn、Fe、B和Pb的草酸鹽、醋酸鹽部分或全部取代上述元素的氯化物、氧化物或碳酸鹽作為原料時可以明顯降低煅燒后熒光材料的硬度。5、本專利技術不含稀土等貴金屬原料，且不需要還原氣氛，原料廉價，制備工藝對設備要求低，安全性高，具有潛在的市場應用價值和較高的競爭力，有利于實現高顯色性白光 LED的大規模應用。四附圖說明圖1為本專利技術實施例4制備的紅色熒光材料的激發光譜。從圖1可以看出本專利技術熒光材料的激發峰位于250-500nm之間，屬寬帶激發，即紫外和可見波段均可激發。圖2為本專利技術實施例4制備的紅色熒光材料在紫外光激發下的發射光譜。由圖2 可知，本專利技術熒光材料的發射范圍為630-690nm之間的寬峰，包含了一個峰位位于65 Inm的線狀峰和峰位位于665nm附近的肩峰。圖3為本專利技術實施例4制備的紅色熒光材料在藍光(460nm)激發下的發射光譜。 由圖3可知，基質摻雜Mg2+后，在460nm激發下，發射峰峰位和峰形未發生明顯變化。圖4為本專利技術實施例6制備的紅色熒光材料的激發光譜。由圖4可知，基質摻雜 Fe離子后，樣品的激發譜峰位和峰形均未發生明顯變化，即仍可被250-500nm波段有效激發。圖5為本專利技術實施例6制備的紅色熒光材料在紫外光激發下的發射光譜。由圖5可知，摻雜Fe離子后，在360nm紫外光激發下，樣品可產生明亮的深紅色(630-690nm)發射。圖6為本專利技術實施例6制備的紅色熒光材料在藍光激發下的發射光譜。由圖6可知，摻雜Fe離子后，在460nm可見光激發下，樣品可產生明亮的深紅色(630-690nm)發射。五具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本專利技術作進一步說明，非限定實施例如下。實施例1 本實施例制備的紅色熒光材料的化學式為=Sr4Al13.98025 : Mntl. Q1。稱取SrCO3 1. 570g、Al2O3 1. 844g、MnCO3 0. 006g 和 AlF3 · 3H20 0. 089g 放入瑪瑙研缽中研磨使之充分混合均勻得混合料，然后將混合料放入剛玉坩堝中，在管式電阻爐中煅燒，在1300°C保溫3h，升溫速率為2-10°C /min，整個過程中保持空氣氣氛或弱氧化氣氛， 保溫結束后冷卻至室溫，取出后研磨粉碎得到發光材料成品。實施例2 本實施例制備的紅色熒光材料的化學式為=Sr4Al14.14025: Mntl.。7。稱取SrCO3 1. 586g,Al2O3 1. 917g、MnC03 0. 012g 和 H3BO3 0. 181g 放入瑪瑙研缽中研磨使之充分混合均勻得混合料，然后將混合料放入剛玉坩堝中，在管式電阻爐中煅燒，在 1300°C保溫3h，升溫速率為2-10°C /min，整個過程中保持空氣氣氛或弱氧化氣氛，保溫結束后冷卻至室溫。取出后研磨粉碎得到發光材料成品。實施例3 本實施例制備的紅色熒光材料的化學式為Sr3.93Caa Jlli74O25 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種鋁酸鹽基紅色熒光材料，其特征在于其組成由以下通式（１）表達：Ｓｒ４－ｘ－ｙ－ｚＭｚＡｌｐ－ｍ－ｎ－ｑＯ２５：Ｍｎｍ，Ｆｅｎ，Ｃｌｘ，Ｐｂｙ，Ｂｑ……………………（１）通式（１）中ｍ、ｎ、ｘ、ｙ、ｚ、ｐ、ｑ為各元素在材料組分中所占的原子摩爾百分比，０＜ｍ≤０．２，０≤ｎ≤０．２，１３≤ｐ≤１５，０≤ｘ≤１，０≤ｙ≤１，０≤ｚ≤１，０≤ｑ≤３；Ｍ為Ｃａ、Ｍｇ中的一種或幾種。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：王雷，許育東，王迪，陳翌慶，徐進章，
申請(專利權)人：合肥工業大學，
類型：發明
國別省市：34