一种有机无机杂化氟钛钾红光荧光粉及其制备方法技术

本发明专利技术属于荧光粉制备技术领域，具体涉及一种有机无机杂化氟钛钾红光荧光粉，它通式为：K2TiF6:xMn

【技术实现步骤摘要】
一种有机无机杂化氟钛钾红光荧光粉及其制备方法


[0001]本专利技术属于荧光粉制备
，具体涉及一种有机无机杂化氟钛钾红光荧光粉。

技术介绍

[0002]二极管(白光LEDs)具有发光效率高，节能，寿命长，能耗低，环保等优点。因此，LEDs被视为新一代的固态发光器件。目前最为成熟且已商业化的白光LEDs是通过蓝光芯片与黄光荧光粉YAG:Ce
3+
的组合而实现的，即黄光荧光粉YAG:Ce
3+
吸收蓝光芯片发射的蓝光产生黄光荧光，该黄光与芯片的蓝光相组合而得到白光。因该种白光缺乏红光成分，导致其色温高，色纯度低等缺点，因此难以应用于普通照明及显示器件的背光源。通过在封装过程中添加可被蓝光激发的红光荧光粉可以补偿白光LEDs光谱中所缺乏的红色成分，提高白光LEDs产品的显色性能。
[0003]当前能被蓝光有效激发的红光荧光粉主要为Eu
2+
掺杂氮化物或者氮氧化物荧光粉，但此类荧光粉制备条件苛刻使其价格昂贵，而且氮化物红光荧光粉的宽带发射和色纯度低严重地制约了其在显示器件背光源中的应用。因此开发新型高效的、能被蓝光激发的荧光粉具有重要的研究意义及非常广泛的市场应用前景。
[0004]目前，Mn
4+
掺杂氟化物红光荧光粉由于其在蓝光区具有很强很宽的激发谱带以及很强的红光窄带发射，所得红光色纯度高，适合在显示器件背光源中的应用，因此有着重大的应用前景。但现有Mn
4+
掺杂氟化物红光荧光粉的也有一些缺点需要克服：(1)发光强度比黄光荧光粉YAG:Ce
3+
的弱，在应用时其与黄光粉的重量比高达2:1
‑
3:1；(2)热稳定性不高，在白光LED的工作温度下(150℃左右)发光强度往往因热猝灭而下降至原来的70
‑
80％；(3)耐潮性差，在潮湿的环境下，Mn
4+
很容易水解成为不透光的MnO2，进而迅速失活而不发光。因此，通过应用有机无机杂化基质，开发具有高发光强度大、耐水性和热稳定性的Mn
4+
掺杂氟钛酸钾红光荧光粉及其相应的制备方法甚有意义。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在解决上述技术问题，提供一种有机无机杂化氟钛钾红光荧光粉，其具有高发光，强度大，耐水性和热稳定性等优点。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案为：
[0007]一种有机无机杂化氟钛钾红光荧光粉，其通式为：K2TiF6:xMn
4+
,ytetaH
+
；tetaH
+
表示用三乙烯四胺进行有机无机杂化，且杂化后三乙烯四胺以质子化的形式存在；x为Mn
4+
掺杂的摩尔分数，y为用三乙烯四胺掺杂的摩尔分数，其中0.01≤x≤0.12,0.0≤y≤0.15，其中x＝m
Mn
/m(Mn+Ti)，y＝mtetaH
+
/m(Mn+Ti)。
[0008]作为优选，本专利技术所述x＝0.01、0.02、0.04、0.06、0.08、0.10或0.12，y＝0.01、0.02、0.04、0.06、0.08、0.10或0.15。
[0009]作为优选，本专利技术提供有机无机杂化氟钛钾红光荧光粉的制备方法，包括以下步
骤：
[0010](1)将三乙烯四胺加入到H2TiF6溶液中搅拌均匀，得到H2TiF6‑
tetaH
+
混合溶液，再滴加K2CO3溶液到上述的混合溶液中，充分反应至pH为7.0，继续搅拌，密封，在保温反应，烘干，得到K2TiF6:ytetaH
+
；
[0011](2)将KF
·
2H2O加入到HF溶液中搅拌，之后往溶液中加入K2MnF6，搅拌让所有的固体全部溶解；接着再往该溶液加入K2TiF6:ytetaH
+
，搅拌20
‑
45分钟，然后密封并静置22
‑
26h，抽滤、洗涤，在80
‑
100℃下烘干3
‑
4h，得到K2TiF6:xMn
4+
,ytetaH
+
。
[0012]为了使得各原料充分反应，使杂化后三乙烯四胺以质子化的形式存在，优选地，所述步骤(1)中，在80
‑
100℃下保温反应3
‑
4h。
[0013]为了不浪费原料，又能较好搅拌K2TiF6:ytetaH
+
，优选地，本专利技术所述步骤(2)中，HF溶液的体积与K2TiF6:ytetaH
+
的质量比为(1.0
‑
3.0)mL:1g。如果比率过大，则浪废氢氟酸原料；如果比率过小，则固体量太大，搅拌时，搅不动。
[0014]本专利技术述步骤(2)中使用的HF溶液需要适宜，如果浓度过高难以获得中级产物，如果浓度过低会降低反应的速率，影响产品的转化率。优选地，本专利技术所述步骤(2)中，HF溶液质量浓度等于或者大于40％。
[0015]为了确保顺利获得目标产物，优选地，本专利技术所述步骤(2)中，所述KF与K2TiF6:ytetaH
+
的质量比为z，其中0.7＞z≥0.1。如果z值过大，则浪废氟化钾原料，如果z值过小，则无法提供足够的氟离子，影响目标产物的生成。
[0016]优选地，本专利技术所述步骤(2)中，所提及的搅拌均在25～35℃下进行，即本专利技术的反应可在室温常压下进行操作，便于操作，适合规模化、工业化生产。
[0017]在本专利技术中，三乙烯四胺作为有机杂化剂。三乙烯四胺是一种多齿的螯合剂，在本专利技术中，其能与Mn
4+
反应形成不溶性的配位聚合物，该配位聚合物的形成诱导了发光、热稳定性及耐水性的同时提高。
[0018]由于采用上述技术方案，本专利技术的有益效果为：
[0019]1.本专利技术的有机无机杂化氟钛钾红光荧光粉在蓝光激发下具有很强的红光发射(主发射峰位于631nm左右)，发光强度与未杂化样品相比，前者的发光强度是后者的2.18倍。
[0020]2.本专利技术用三乙烯四胺有机杂化改性后，荧光粉发光的内量子效率在86
‑
99％之间。
[0021]3.本专利技术用三乙烯四胺有机杂化改性后，荧光粉具有较高发光热稳定性，其在150℃时的积分发光强度是30℃时初始值的2.3倍或者以上。
[0022]4.本专利技术用三乙烯四胺有机杂化改性后，荧光粉具有较好的耐水性，在水中浸泡360分钟(6h)后，始终保持淡黄光的外观，且剩余发射光强度高达85％或者以上。
[0023]5.本专利技术有机无机杂化氟钛钾红光荧光粉的制备方法简单，对反应条件要求不高，在室温常压条件下进行，适合规模化、工业化生产。
附图说明
[0024]图1是本专利技术制备的KTF:xMn
4+
,ytetaH...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有机无机杂化氟钛钾红光荧光粉，其特征在于：其通式为：K2TiF6:xMn
4+
,ytetaH
+
；tetaH
+
表示用三乙烯四胺进行有机无机杂化，且杂化后三乙烯四胺以质子化的形式存在；x为Mn
4+
掺杂的摩尔分数，y为用三乙烯四胺掺杂的摩尔分数，其中0.01≤x≤0.12,0.01≤y≤0.15。2.如权利要求1所述有机无机杂化氟钛钾红光荧光粉，其特征在于：所述x＝0.01、0.02、0.04、0.06、0.08、0.10或0.12，y＝0.01、0.02、0.04、0.06、0.08、0.10或0.15。3.如权利要求1或2所述有机无机杂化氟钛钾红光荧光粉的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将三乙烯四胺加入到H2TiF6溶液中搅拌均匀，得到H2TiF6‑
tetaH
+
混合溶液，再滴加K2CO3溶液到上述的混合溶液中，充分反应至pH为7.0，继续搅拌，密封，保温反应，烘干，得到K2TiF6:ytetaH
+
；(2)将KF
·
2H2O加入到HF溶液中搅拌，之后往溶液中加入K2MnF6，搅拌让所有的固体全部溶解；接着再往该溶液加入K2TiF6:ytetaH
+...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄映恒，廖森，黄毅，于艳，强嘉伟，李燕，石云浩，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：