[發明專利]一種紅色熒光發光材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310172390.6
• 申請日: 2013-05-10
• 公開（公告）號: CN103224788A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: 李成宇;趙然;龐然;蘇鏘
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: C09K11/64
• 分類號: C09K11/64;C09K11/80
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵;李玉秋

技術領域

本發明涉及發光材料領域，特別涉及紅色熒光發光材料及其制備方法。

背景技術

白光LED因其具有低能耗、長壽命、體積小、重量輕、結構緊湊、無污染、穩定性好等優點引起了人們的廣泛關注。目前，白光可以通過用LED藍光為激發源，激發黃色熒光粉YAG:Ce³⁺所得的藍黃混合光來實現。在這個裝置中，LED藍光發射的藍光部分被熒光粉吸收轉化為長波長的黃光發射，未被吸收的藍光和熒光粉發射的黃光復合而得到白光。該方法合成的白光因為光譜中缺少紅光組分顯色指數較低、色溫較高，是一種冷白光。為實現暖白光發射，一般的方法是在該系統中添加含硫的紅色熒光粉如CaS:Eu²⁺和SrS:Eu²⁺。但是這些含硫的紅色熒光粉穩定性差，易分解，并不能滿足應用要求，限制了白光LED的應用。此外，白光還可以通過紅綠藍三基色來合成，在這種方法中，利用近紫外氮化鎵芯片激發紅綠藍三基色熒光粉實現白光復合。無論采用哪一種方法，紅光LED熒光粉都是不可或缺的。目前，藍、綠、黃光LED熒光粉已經趨于成熟，但是，高亮度、化學穩定性好的紅色熒光粉目前仍然缺乏。

近年來，研究人員將注意力集中到三價的鈰或者二價的銪激活的含氮化合物上，因為這些含氮化合物能夠被近紫外或者藍光LED光源激發并產生紅光發射。但是，這些含氮化合物的制備過程復雜，制備環境苛刻，產品成本高，不利于大規模工業生產，限制了其應用。

長余輝現象俗稱夜光現象，在古代就已被人們發現。盛傳的“夜明珠”、“夜光壁”就是螢石類的天然礦物，它們能夠存儲日光的能量，在夜晚以發光的形式緩慢釋放這些能量，亦即夜光。長余輝材料，就是能夠存儲外界光輻照如紫外光和可見光等的能量，然后在室溫下緩慢地以發可見光的形式釋放這些存儲能量的材料。長余輝現象的產生一般認為由于摻雜引起的雜質能級而產生。在激發階段，雜質能級捕獲空穴或電子，當激發完成后，這些電子或空穴由于熱運動而釋放，將能量傳遞給激活離子而導致其發光。由于能量的熱動釋放是一個緩慢的過程，從而激活離子的發光呈現出長余輝發光的特點。當陷阱深度太深時，被俘獲的電子或空穴不能順利地從陷阱中釋放出來，這樣使材料的余輝發光太弱；而當陷阱太淺時，電子或空穴被釋放的速度會太快，使材料余輝時間變短。除了要求合適的陷阱深度，摻雜的離子對陷阱中電子或空穴具有合適的親和力也很重要，太強或太弱的親和力對余輝均起不到延長作用。長余輝材料的長余輝性質的實現基于這樣三個過程：1.外界的光能被材料中的陷阱所存儲；2.被存儲的能量能夠有效的傳遞給發光離子；3.這些能量必須以發光離子輻射躍遷的方式被釋放，而不是被淬滅。因此，除了發光離子外，其他輔助激活元素對長余輝材料的余輝性質和特點起到關鍵的作用。通過對輔助激活元素的選擇，不但可以使長余輝材料具有合適的陷阱，也可對材料中的能量傳遞過程進行優化，提高傳遞效率，使材料的長余輝發光的性質得到極大的提高。

長余輝發光材料作為一種新型的節能弱視照明材料廣泛用于建筑物探傷、發光指示等領域，如同其它照明及顯示行業一樣，追求多種顏色長余輝發光材料以實現全色夜光照明是長余輝發光材料行業的最終目標。然而，由于各種顏色長余輝熒光粉的衰減時間不同，使得長余輝發光不可能通過紅綠藍三基色來實現這一目標，因此，有必要研發多種顏色的長余輝材料。目前，藍、綠色的長余輝熒光粉已經趨于成熟，并已用于實際生產，但是，紅色的長余輝熒光發光材料仍很匱乏。

發明內容

本發明解決的技術問題在于提供一種紅色熒光發光材料，發射紅光，余輝明亮，發光時間長。

本發明提供了一種紅色熒光發光材料，具有式（I）所示的原子比：

Ba_6-a-x-yM_aEu_xR_yAl_18-bGa_bSi₂O₃₇???????（I）；

其中，M為Sr、Ca和Mg中的一種或多種；

R為稀土元素和Mn中的一種或者多種；

0≤a≤1.0，0≤b≤1.0,0.0001≤x≤0.6，0≤y≤0.6。

優選的，所述R為Sc、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu和Mn中的一種或者多種。

優選的，所述x滿足以下條件：0.001≤x≤0.3。

本發明還提供了一種上述技術方案所述的紅色熒光發光材料的制備方法，包括以下步驟：