一种硅氧氮化物荧光粉的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种硅氧氮化物荧光粉的制备方法，通过在前驱粉体表面包覆H3BO3，然后将H3BO3包覆的前驱粉体在还原性气氛中反应，得到h-BN包覆的前驱粉体，烧结后得到硅氧氮化物荧光粉。由于本发明专利技术在前驱粉体表面包覆了一层h-BN保护层，一方面减少了纳米微球表面的缺陷，有利于发光强度的提高；另一方面，h-BN保护层的形成避免了纳米微球的团聚，从而保证了制备的硅氧氮化物荧光粉分散性较好，形貌规则。实验结果表明，本发明专利技术制备的荧光粉在蓝光或近紫外光波段的转换效率优异且色纯度优异、化学稳定性高、晶粒尺寸小且均匀。并且，本发明专利技术提供的制备方法烧结温度较低，工艺简单，易于工业化连续生产，具有广阔的工业应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发光材料
，更具体地说，涉及ー种硅氧氮化物荧光粉的制备方法。
技术介绍
作为白光LED照明技术和高性能显示技术中的重要组成部分，稀土掺杂的硅氧氮化物荧光粉近年来得到了广泛的关注。第一，其特有的Si-(0，N)四面体结构所形成的ニ维层状和三维网状结构，使其具有优异的热力学稳定性和温度猝灭效应；第二，与O原子相比，N原子具有更强的电子膨胀效应和晶体场效应，使得荧光粉的激发波长范围红移至近紫外-可见光区域；第三，硅氧氮化物具有非常高的化学稳定性，能够耐水汽和各种腐蚀性气 体，在酸性和弱碱性环境下稳定；第四，硅氧氮化物中的氧氮比例连续可调，可在一定范围内通过调节氧氮元素的比例而连续调节激发-发射波长，却不改变材料的晶体结构和稳定性能。因此硅氧氮化物荧光粉除了具有传统铝酸盐和硅酸盐材料的优点外，还具有激发波段宽、发射波长多样、光转换效率高、化学稳定性好、热稳定性高和环境友好等优点，能大幅度提高发光和显示器件的显色范围，増加使用寿命，满足高品质照明和显示技术的需要，从而在发光材料
得到了广泛的研究与应用。近年来随着照明和显示技术的发展，对硅氧氮化物荧光粉的光学、稳定性等本征性能和涂覆性能提出了更高的要求。在显示和照明器件的封装过程中，首先将荧光粉分散在有机物中，形成稳定分散体系，然后涂覆在器件的表面上，最后在高温条件下烘干。在烘干过程中，如果粉体的粒径不均一，使粉体有不同的沉降速率，造成最終的堆积密度降低；另ー方面，不同粒径的粒子会増加光的散射，球墨粉碎过程又会在表面带来缺陷，降低发光效率，从而上述两个因素严重影响器件的发光效率和显色质量。因此，制备具有高分散、粒径大小均一的硅氧氮化物荧光粉在照明和显示领域具有重要的意义。为了高效简单的制备形貌均一、粒径分布窄的硅氧氮化物荧光粉，国内外很多公司和科研単位尝试了多种方法。然而常用的高温固相反应法和还原氮化法由于较高的合成温度，得到的粉体粒径较大、形貌不规则、有大量硬团聚的存在，需要进ー步的粉碎和分级处理，不能满足高性能照明和显示器件的使用。现有技术中，模板法是制备硅氧氮化物荧光粉的重要方法，该方法増大了反应物之间的接触面积、缩短了反应物之间的扩散距离，在一定程度上降低了突光粉的合成温度。但是，由于合成娃氧氮化物的高温条件一般大于1200°C，使得一般的模板如SiO2易发生迅速生长和团聚的现象，从而制备的荧光粉体分散性较差，形貌不规则，发光强度较低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术要解决的技术问题在于提供ー种硅氧氮化物荧光粉的制备方法，该方法制备的娃氧氮化物突光粉分散性较好，形貌规则，发光强度较高。为了解决以上技术问题，本专利技术提供ー种硅氧氮化物荧光粉的制备方法，包括以下步骤步骤a)将金属阳离子包覆于纳米微球表面，热处理后得到前驱粉体，金属阳离子包括基质金属阳离子和发光金属阳离子，所述纳米微球为硅氧化物纳米微球、硅氮化物纳米微球、娃酸盐纳米微球、以娃氧化物为壳层的核壳杂化纳米微球、以娃氮化物为壳层的核壳杂化纳米微球或以硅酸盐为壳层的核壳杂化纳米微球；步骤b)在所述前驱粉体表面包覆H3BO3,得到H3BO3包覆的前驱粉体；步骤c)将所述H3BO3包覆的前驱粉体在还原性气氛中反应,得到h-BN包覆的前驱粉体；步骤d)将所述h-BN包覆的前驱粉体在1300 1650°C下烧结，得到硅氧氮化物荧光粉。优选的，所述步骤a)具体为 步骤al)将纳米微球分散于金属离子溶液中，形成第一均匀分散系，所述金属离子溶液包括基质金属阳离子和发光金属阳离子，所述基质金属阳离子和发光金属阳离子形成金属阳离子，所述纳米微球为硅氧化物纳米微球、硅氮化物纳米微球、硅酸盐纳米微球、以娃氧化物为壳层的核壳杂化纳米微球、以娃氮化物为壳层的核壳杂化纳米微球或以娃酸盐为壳层的核壳杂化纳米微球；步骤a2)利用均相沉淀法使金属阳离子以沉淀的方式包覆于纳米微球表面；步骤a3)在500 800°C下热处理，得到前驱粉体。优选的，所述步骤a2)具体为步骤a21)向均匀分散系中加入过量尿素，搅拌后形成第二均匀分散系；步骤a22)将所述第二均匀分散系升温至85°C以上并保温，使尿素分解为碳酸根阳离子；步骤a23)将碳酸根离子与金属阳离子结合生成沉淀包覆于纳米微球表面。优选的，所述基质金属阳离子为Li+、Ba2+、Sr2+、Ca2+、Mg2+、Be2+、Y3+、Gd3+、Lu3+和 Zn2+中的ー种或几种；所述发光金属阳离子为Mn2+，Ce3+，Eu2+，Yb2+和Sm3+中的ー种或几种。优选的，所述步骤b)具体为在70°C 90°C下将前驱粉体溶解于浓度为O. 02 O. 08g/ml的驶03水溶液中，降温使H3BO3水溶液中的H3BO3析出并包覆于前驱粉体表面，在60 150°C下烘干后得到H3BO3包覆的前驱粉体。优选的，所述步骤c)前还包括将H3BO3包覆的前驱粉体研磨后置于BN容器中，堆积相对密度为20 40%。优选的，所述步骤c)的还原性气氛为氮气、氨气和联氨气体中的ー种或几种。优选的，所述步骤c)具体为在还原性气氛中，将所述H3BO3包覆的前驱粉体以I 10°C/min速率加热至800 IlOO0C，保温2 40小时，反应后得到h-BN包覆的前驱粉体。优选的，h-BN包覆层的厚度为5 200纳米。优选的，所述步骤d)在还原气体下进行，所述还原气体为含氮还原性气体和强还原性气体，所述含氮还原性气体为氮气、氨气和联氨气体中的ー种或几种，所述强还原性气体为烷烃、烯烃、炔烃、CO和氢气中的ー种或几种。本专利技术提供ー种硅氧氮化物荧光粉的制备方法，通过在前驱粉体表面包覆H3BO3得到H3BO3包覆的前驱粉体，然后将H3BO3包覆的前驱粉体在还原性气氛中反应，得到h-BN包覆的前驱粉体，烧结后得到硅氧氮化物荧光粉。与现有技术相比，由于本专利技术在前驱粉体表面包覆了ー层h-BN保护层，一方面減少了纳米微球表面的缺陷，有利于发光強度的提高；另一方面，h-BN保护层的形成避免了纳米微球的团聚，从而保证了制备的硅氧氮化物荧光粉分散性较好，形貌规则。实验结果表明，本专利技术制备的荧光粉在蓝光或近紫外光波段的转换效率优异且色纯度优异、化学稳定性高、晶粒尺寸小且均匀。并且，本专利技术提供的制备方法烧结温度较低，エ艺简单，易于エ业化连续生产，具有广阔的エ业应用前景。附图说明图I为本专利技术实施例I制备的硅氧氮化物荧光粉的XRD图谱；图2为本专利技术实施例I制备的硅氧氮化物荧光粉的扫描电子显微镜图片；图3为本专利技术实施例I制备的硅氧氮化物荧光粉的激发和发射光谱图；图4为本专利技术实施例2制备的硅氧氮化物荧光粉的XRD图谱；图5为本专利技术实施例2制备的硅氧氮化物荧光粉的扫描电子显微镜图片；图6为本专利技术实施例2制备的硅氧氮化物荧光粉的激发和发射光谱图；图7为本专利技术实施例3制备的硅氧氮化物荧光粉的XRD图谱；图8为本专利技术实施例3制备的硅氧氮化物荧光粉的扫描电子显微镜图片；图9为本专利技术实施例3制备的硅氧氮化物荧光粉的激发和发射光谱图；图10为本专利技术实施例4制备的硅氧氮化物荧光粉的XRD图谱；图11为本专利技术实施例4制备的硅氧氮化物荧光粉的扫描电子显微镜图片；图12为本专利技术实施例4制备的硅氧氮化物荧光粉的激发和发射光谱图。具体实施例方式下面对本专利技术实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐鑫，唐家业，湛诚，鞠立成，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：