[發明專利]一種硅氧氮化物熒光粉的制備方法

有效

• 申請號: 201210116768.6
• 申請日: 2012-04-19
• 公開（公告）號: CN102660261A
• 公開（公告）日: 2012-09-12
• 發明（設計）人: 徐鑫;唐家業;湛誠;鞠立成
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: C09K11/59
• 分類號: C09K11/59;C09K11/79
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 李玉秋

技術領域

本發明涉及發光材料技術領域，更具體地說，涉及一種硅氧氮化物熒光粉的制備方法。

背景技術

作為白光LED照明技術和高性能顯示技術中的重要組成部分，稀土摻雜的硅氧氮化物熒光粉近年來得到了廣泛的關注。第一，其特有的Si-(O，N)四面體結構所形成的二維層狀和三維網狀結構，使其具有優異的熱力學穩定性和溫度猝滅效應；第二，與O原子相比，N原子具有更強的電子膨脹效應和晶體場效應，使得熒光粉的激發波長范圍紅移至近紫外-可見光區域；第三，硅氧氮化物具有非常高的化學穩定性，能夠耐水汽和各種腐蝕性氣體，在酸性和弱堿性環境下穩定；第四，硅氧氮化物中的氧氮比例連續可調，可在一定范圍內通過調節氧氮元素的比例而連續調節激發-發射波長，卻不改變材料的晶體結構和穩定性能。因此硅氧氮化物熒光粉除了具有傳統鋁酸鹽和硅酸鹽材料的優點外，還具有激發波段寬、發射波長多樣、光轉換效率高、化學穩定性好、熱穩定性高和環境友好等優點，能大幅度提高發光和顯示器件的顯色范圍，增加使用壽命，滿足高品質照明和顯示技術的需要，從而在發光材料技術領域得到了廣泛的研究與應用。

近年來隨著照明和顯示技術的發展，對硅氧氮化物熒光粉的光學、穩定性等本征性能和涂覆性能提出了更高的要求。在顯示和照明器件的封裝過程中，首先將熒光粉分散在有機物中，形成穩定分散體系，然后涂覆在器件的表面上，最后在高溫條件下烘干。在烘干過程中，如果粉體的粒徑不均一，使粉體有不同的沉降速率，造成最終的堆積密度降低；另一方面，不同粒徑的粒子會增加光的散射，球墨粉碎過程又會在表面帶來缺陷，降低發光效率，從而上述兩個因素嚴重影響器件的發光效率和顯色質量。因此，制備具有高分散、粒徑大小均一的硅氧氮化物熒光粉在照明和顯示領域具有重要的意義。

為了高效簡單的制備形貌均一、粒徑分布窄的硅氧氮化物熒光粉，國內外很多公司和科研單位嘗試了多種方法。然而常用的高溫固相反應法和還原氮化法由于較高的合成溫度，得到的粉體粒徑較大、形貌不規則、有大量硬團聚的存在，需要進一步的粉碎和分級處理，不能滿足高性能照明和顯示器件的使用。現有技術中，模板法是制備硅氧氮化物熒光粉的重要方法，該方法增大了反應物之間的接觸面積、縮短了反應物之間的擴散距離，在一定程度上降低了熒光粉的合成溫度。但是，由于合成硅氧氮化物的高溫條件一般大于1200℃，使得一般的模板如SiO₂易發生迅速生長和團聚的現象，從而制備的熒光粉體分散性較差，形貌不規則，發光強度較低。

發明內容

有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種硅氧氮化物熒光粉的制備方法，該方法制備的硅氧氮化物熒光粉分散性較好，形貌規則，發光強度較高。

為了解決以上技術問題，本發明提供一種硅氧氮化物熒光粉的制備方法，包括以下步驟：

步驟a)將金屬陽離子包覆于納米微球表面，熱處理后得到前驅粉體，金屬陽離子包括基質金屬陽離子和發光金屬陽離子，所述納米微球為硅氧化物納米微球、硅氮化物納米微球、硅酸鹽納米微球、以硅氧化物為殼層的核殼雜化納米微球、以硅氮化物為殼層的核殼雜化納米微球或以硅酸鹽為殼層的核殼雜化納米微球；

步驟b)在所述前驅粉體表面包覆H₃BO₃，得到H₃BO₃包覆的前驅粉體；

步驟c)將所述H₃BO₃包覆的前驅粉體在還原性氣氛中反應，得到h-BN包覆的前驅粉體；

步驟d)將所述h-BN包覆的前驅粉體在1300～1650℃下燒結，得到硅氧氮化物熒光粉。

優選的，所述步驟a)具體為：

步驟a1)將納米微球分散于金屬離子溶液中，形成第一均勻分散系，所述金屬離子溶液包括基質金屬陽離子和發光金屬陽離子，所述基質金屬陽離子和發光金屬陽離子形成金屬陽離子，所述納米微球為硅氧化物納米微球、硅氮化物納米微球、硅酸鹽納米微球、以硅氧化物為殼層的核殼雜化納米微球、以硅氮化物為殼層的核殼雜化納米微球或以硅酸鹽為殼層的核殼雜化納米微球；

步驟a2)利用均相沉淀法使金屬陽離子以沉淀的方式包覆于納米微球表面；

步驟a3)在500～800℃下熱處理，得到前驅粉體。

優選的，所述步驟a2)具體為：

步驟a21)向均勻分散系中加入過量尿素，攪拌后形成第二均勻分散系；

步驟a22)將所述第二均勻分散系升溫至85℃以上并保溫，使尿素分解為碳酸根陽離子；