一种氮化物荧光粉及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种氮化物荧光粉及其制备方法，其化学通式为A

Nitride phosphor powder and preparation method thereof

The invention provides a nitride phosphor powder and a preparation method thereof. The chemical formula is A

【技术实现步骤摘要】
一种氮化物荧光粉及其制备方法
本专利技术涉及一种发光材料及其制备方法，具体涉及一种氮化物荧光粉及其制备方法。
技术介绍
与传统的白炽灯、荧光灯和高强度气体放电灯相比，通过半导体发光二极管实现光电转换的白光LED不仅具有发光效率高、寿命长、能耗低，对环境无污染等特点，还具有亮度高、体积小、响应快、发热少等优点，被认为是21世纪最具发展潜力和市场前景的高新技术产品之一，成为继钨丝灯和日光灯和节能灯之后的第四代照明光源。目前，行业内技术较为成熟的方法是采用InGaN蓝光芯片涂敷YAG:Ce黄色荧光粉形成白光LED，但其中所采用的YAG:Ce黄色荧光粉存在显色指数低、光谱中红光成分不足等缺点，导致很难得到较高显色指数的白光LED器件，难以实现暖白光，而在黄粉中加入红光荧光粉则能有效改善其显色指数。氮化物/氮氧化物荧光材料由于具有高效发光效率、荧光特性可设计性强、热稳定性高以及化学稳定性极强的优点，近年来在照明和显示领域受到了广泛关注和应用。三菱化学在其专利中公开了组成为Eu0.008Ca0.992AlSiN3的化合物，该化合物可被449nm的蓝光有效激发，发射出653nm的红光，且通过调节二价金属元素及其含量可达到峰值波长可调的目的。虽然该类荧光粉弥补了显色指数偏低的问题，但在实际使用中仍存在亮度偏低、色纯度较低、耐湿热性能差、抗老化性能差等问题，因此亟待开发一种亮度更高、可靠性更好的红色荧光粉。
技术实现思路
本专利技术的目的就是提供一种氮化物荧光粉及其制备方法，以解决现有氮化物红色荧光粉色纯度较低、耐湿热性能差及抗老化性能差等问题。本专利技术的目的是这样实现的：一种氮化物荧光粉，其化学通式为AxDENy：R(1-x)；A代表Sr、Ca、Mg、Zn、Ba中的一种元素或两种元素；D代表B、Al、Ga、In、Tl、Sc、Y、La、Gd、Lu、W中的一种或两种元素，其中Al是必须的；E代表Si、C、Ge、Sn、Ti、Zr、Hf、Mo中的一种或两种元素，其中Mo是必须的；R代表Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Mn中的一种或两种元素；式中0<x<1，2<y<4。在化学通式AxDENy：R(1-x)中，D代表Al和W。本专利技术的目的还可以这样实现：一种氮化物荧光粉的制备方法，包括如下步骤：(a)按照化学通式AxDENy：R(1-x)中各元素的摩尔比分别称取A、D、E、R的氮化物原料；(b)称取助熔剂，所述助熔剂的质量为步骤(a)中所称取总质量的1％～10％；(c)将步骤(a)中称取的原料与步骤(b)中称取的助熔剂在气流式混料机中进行混合3～5h；(d)将步骤(c)中的混合物装于坩埚中，于气压炉中在还原气氛下在0～80kPa下进行分段烧结，第一段从室温升温至烧结温度为T1，烧结时长为t1；第二段从T1升温至烧结温度T2，烧结时长为t2；烧结结束后以降温速率不超过10℃/min的速率先降温至1000℃，而后自然降温至室温，得到荧光粉粗品；(e)将上述荧光粉粗品研磨、过筛、酸洗、干燥、破碎，即得氮化物荧光粉。步骤(a)中所述A、D、E、R的氮化物原料优选纯度均高于99.999％，D50<11μm的，且在惰性气氛下称取A、D、E、R的氮化物原料。步骤(b)中所述助熔剂由BaCl2、MgF2、SrCl2制成，三者的质量比为BaCl2∶MgF2∶SrCl2＝1∶a∶b，且0<a≤5，0≤b≤8。步骤(b)中所述助熔剂的制备方法包括如下步骤：(1)按照质量比BaCl2∶MgF2∶SrCl2＝1∶a∶b称取BaCl2、MgF2和SrCl2，并将上述物质在工业酒精中混合均匀，得到混合物料；(2)将所述混合物料烘干，过300目筛，即得助熔剂。在步骤(d)中，将步骤(c)中的混合物装于高纯钼坩埚中，压实，并将此钼坩埚置于另一直径大于钼坩埚的氮化硼坩埚中，并在两坩埚之间填充SiC粉末，盖上坩埚盖，进行分段烧结。步骤(d)中，1200℃≤T1≤1400℃，1h≤t1≤3h；1600℃≤T2≤1900℃，2h≤t2≤10h；第一段的升温速率为v1，8℃/min≤v1≤15℃/min；第二段的升温速率为v2，5℃/min≤v1≤10℃/min。步骤(d)中所述还原气氛是指氮氢混合气，且H2的体积分数为5～30％。步骤(e)中，在pH＝5的盐酸溶液中进行酸洗，在真空干燥箱中于200℃干燥2h。本专利技术采用Mo元素取代Si元素，W元素取代Al元素，获得性质稳定的化合物；采用特殊配置的助熔剂并在坩埚夹层中填充导热性能良好的SiC物质，改善荧光粉颗粒的晶体形貌及烧结状态，可得到亮度较高、耐高温耐高湿性能优良、抗老化性能佳及光衰时间长的氮化物荧光粉。本专利技术的氮化物荧光粉性能优良，可被紫外光及蓝光有效激发，发射出波长在600～670nm的长波段红光。本专利技术制备过程简单，操作成本低，工艺窗口宽，适于大规模工业化生产，所制备的荧光粉可在LED照明领域或背光领域中广泛使用。附图说明图1是实施例22所制备Ca0.992AlMoN3：Eu0.008的SEM图。图2是对比例1所制备Eu0.008Ca0.992AlSiN3的SEM图。图3为实施例22所制备Ca0.992AlMoN3：Eu0.008与对比例1所制备Eu0.008Ca0.992AlSiN3的发射光谱图。图4为实施例22所制备Ca0.992AlMoN3：Eu0.008的热猝灭光谱。图5为对比例1所制备Eu0.008Ca0.992AlSiN3的热猝灭光谱。图6为热猝灭实验中对比例1与实施例22样品的x色坐标变化趋势。图7为高温高湿老化实验中对比例1与实施例22样品的发光强度变化。图8为高温高湿老化实验中对比例1与实施例22样品的x色坐标变化。具体实施方式下面实施例用以进一步详细说明本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。实施例1按照Ca0.992AlMo0.1Si0.9N3：Eu0.008化学计量比，在惰性气体环境下称取0.331mol的Ca3N2、1mol的AlN、0.033mol的Mo3N2、0.008mol的EuN和0.3mol的Si3N4，且Ca3N2、AlN、Mo3N2、EuN的纯度均高于99.999％，D50<11μm。按照质量比BaCl2∶MgF2∶SrCl2＝1∶1∶1称取BaCl2、MgF2和SrCl2，并在工业酒精中混合均匀后烘干，过300目筛，得到助熔剂。称取所制成的助熔剂，助熔剂的量为上述混合物总质量的3wt％。将原料及助熔剂于气流式混料机中混料3h后装填于钼坩锅中，将此钼坩埚装于另一直径稍大的氮化硼坩埚中，并在两坩埚之间填充SiC粉末，盖上坩埚盖。将此氮化硼坩埚于气压炉中在H2体积分数为5％的氮氢混合气、40kPa的压力下进行分段烧结，第一段以10℃/min的升温速率从室温升温至1200℃，烧结2h；第二段以5℃/min的升温速率自1200℃升温至1700℃，烧结4h。烧结结束后以10℃/min的速率先降温至1000℃，而后自然降温至室温，得到荧光粉粗品。将所得荧光粉粗品经研磨、过筛、采用PH＝5的盐酸溶液进行酸洗、200℃下真空干燥箱中干燥2h、破碎，即得氮化物荧光粉成品。对比例1根据专利CN201110066517.7中公本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氮化物荧光粉，其特征在于，该荧光粉的化学通式为A

【技术特征摘要】
1.一种氮化物荧光粉，其特征在于，该荧光粉的化学通式为AxDENy：R（1-x）；A代表Sr、Ca、Mg、Zn、Ba中的一种元素或两种元素；D代表B、Al、Ga、In、Tl、Sc、Y、La、Gd、Lu、W中的一种或两种元素，其中Al是必须的；E代表Si、C、Ge、Sn、Ti、Zr、Hf、Mo中的一种或两种元素，其中Mo是必须的；R代表Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Mn中的一种或两种元素；式中0<x<1，2<y<4。2.根据权利要求1所述的氮化物荧光粉，其特征在于，在化学通式AxDENy：R（1-x）中，D代表Al和W。3.一种氮化物荧光粉的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（a）按照权利要求1所述的化学通式AxDENy：R（1-x）中各元素的摩尔比分别称取A、D、E、R的氮化物原料；（b）称取助熔剂，所述助熔剂的质量为步骤（a）中所称取总质量的1%~10%；（c）将步骤（a）中称取的原料与步骤（b）中称取的助熔剂在气流式混料机中进行混合3~5h；（d）将步骤（c）中的混合物装于坩埚中，于气压炉中在还原气氛下在0~80kPa下进行分段烧结，第一段从室温升温至烧结温度为T1，烧结时长为t1；第二段从T1升温至烧结温度T2，烧结时长为t2；烧结结束后以降温速率不超过10℃/min的速率先降温至1000℃，而后自然降温至室温，得到荧光粉粗品；（e）将上述荧光粉粗品研磨、过筛、酸洗、干燥、破碎，即得氮化物荧光粉。4.根据权利要求3所述的氮化物荧光粉的制备方法，其特征在于，步骤（a）中所述A、D、E、R的氮化物原料的纯度高于...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志平，李璇璇，赵金鑫，
申请(专利权)人：河北利福光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13