[發明專利]常壓低溫下制備氮氧硅酸鹽發光材料的方法

有效

• 申請號: 201310449475.4
• 申請日: 2013-09-27
• 公開（公告）號: CN103525419A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 林君;耿冬苓
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: C09K11/79
• 分類號: C09K11/79
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 王丹陽

技術領域

本發明涉及一種常壓低溫下制備氮氧硅酸鹽發光材料的方法，屬于發光材料技術領域。

背景技術

氮氧化物熒光粉由于具有獨特的激發光譜(激發范圍涵蓋紫外、近紫外、藍光甚至綠光)以及優異的發光特性(發射藍、綠、黃、紅光，熱淬滅小，發光效率高)，材料本身無毒、穩定性好等優點，被廣泛應用于白光LED中。

現有技術中，氮化物和氮氧化物大多是利用高溫固相法把氧化物或氮化物原料放入高溫高壓氮氣或氨氣氣氛中燒結而成(氮氣或氨氣氣氛的作用是確保氮化物原料不被氧化并防止氮化物或氮氧化物產物被氧化)。這些方法所需要的溫度都在1500℃以上，并且需要長時間的反復燒結。例如LiuRu-Shi等人于2011年在Chem.Mater.上報道了利用高溫固相法在壓力為0.92MPa、溫度為1950℃的條下制備出了β-SiAlON:Pr³⁺熒光粉；JingXi-Ping等人于2012年在Inorg.Chem.上報道了利用高溫固相法在1550℃下制備得到了Sr₃Si₂O₄N₂:Eu²⁺/Ce³⁺發光材料。雖然，這些方法制備的發光材料具有較好的發光性能，但是制備過程燒結溫度高、燒結時間長，限制了LED熒光粉的進一步研究和開發，并且采用氮化硅為原料，增加了制備成本。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術中制備氮氧硅酸鹽發光材料的方法所需溫度高、耗時長、成本高的技術問題，提供一種常壓低溫下制備氮氧硅酸鹽發光材料的方法。

本發明的常壓低溫下制備氮氧硅酸鹽發光材料的方法，包括以下步驟：

(1)以金屬的硝酸鹽作為金屬離子來源，以正硅酸乙酯為硅源，加入配位劑和交聯劑，通過溶膠凝膠法制備溶膠；

所述金屬的硝酸鹽為基質金屬的硝酸鹽，或者為基質金屬的硝酸鹽和摻雜離子的硝酸鹽的混合物；

(2)將步驟(1)得到的溶膠在60-90℃加熱蒸干，然后在400-600℃預燒1-6h，然后700-800℃燒結3-5h，得到氮氧硅酸鹽發光材料的前驅體；

(3)將步驟(2)中得到的前驅體置于容器中，通入氨氣，升溫至1150-1200℃，常壓下煅燒4-12h，冷卻，即得到氮氧硅酸鹽發光材料。

優選的，步驟(3)在加壓條件下煅燒4-12h，更優選的，在壓強為0.11-1.0MPa下煅燒4-12h。

優選的，所述基質金屬的硝酸鹽為Y(NO₃)₃，所述摻雜離子的硝酸鹽為Ce(NO₃)₃、Eu(NO₃)₃、Tb(NO₃)₃中的一種或幾種的混合。

優選的，所述氮氧硅酸鹽發光材料為Y_4(1-x)Si₂N₂O₇:xA³⁺或者Y_5(1-x)Si₃O₁₂N:xA³⁺，其中，A為Ce、Eu、Tb中一種或幾種的混合，x為0-0.1。

優選的，所述配位劑為一水合檸檬酸或者水楊酸。

優選的，所述交聯劑為聚乙二醇(PEG)，聚乙二醇的分子量為10000-20000。

優選的，所述溶膠的制備方法為：

(1)將金屬的硝酸鹽加入去離子水，攪拌均勻，得到溶液；

(2)向上述溶液中加入配位劑，攪拌均勻，使配位劑與金屬離子完全配位，得到配位后溶液；

(3)向上述配位后溶液中加入溶有正硅酸乙酯的溶液，攪拌均勻，得到混合溶液；

(4)再向混合溶液中加入交聯劑，室溫下300rpm以上攪拌，得到溶膠。

優選的，所述步驟(4)的攪拌轉速為300-500rpm。

優選的，所述金屬的硝酸鹽與配位劑的摩爾比為1∶2，交聯劑在混合溶液中的濃度為0.1-0.12g/mL。

本發明的有益效果：

(1)本發明以非氮化物原料制備溶膠，通過步驟(2)煅燒除去體系中的碳，然后以氨氣氣氛提供氮源和還原性氣氛，在較低溫度、常壓下煅燒得到氮氧硅酸鹽發光材料；