[發明專利]氮化物紅色長余輝發光材料及其制備

在審

• 申請號: 201310658485.9
• 申請日: 2013-12-09
• 公開（公告）號: CN103666465A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 黃得財;周有福;許文濤;向明
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所
• 主分類號: C09K11/59
• 分類號: C09K11/59
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及稀土發光材料技術領域，具體涉及一種氮化物紅色長余輝發光材料及制備方法。

背景技術

稀土長余輝發光材料是一種新型節能環保材料，它能吸收太陽光或者燈光的能量后，將部分能量儲存起來，然后再緩慢的以可見光的形式釋放出來。這一特性可廣泛應用于照明、指示以及裝飾等領域，近年來又逐漸擴展到信息存儲、輻射探測以及成像顯示等高科技領域。

傳統的長余輝材料主要是硫化鋅（ZnS:Cu）以及堿土硫化物（CaS:Bi、Ca，SrS:Bi）等。稀土激活的硫化物長余輝發光材料雖具有體色鮮艷，弱光下吸收速度快，發光顏色多樣等優點，但這類材料存在著明顯的缺點，如發光亮度低、發光時間短、化學穩定性差、易潮解等缺點。隨后，Eu激活的長余輝發光材料陸續問世，20世紀60年代，日本的研究人員發現了SrAl₂O₄:Eu²⁺的長余輝現象；20世紀90年代中期，科技工作者開發出了性能有顯著提高的新型SrAl₂O₄:Eu²⁺，Dy³⁺的綠光長余輝材料。與硫化物材料相比，鋁酸鹽長余輝材料具有發光效率高，余輝時間長，化學性質穩定，抗氧化性及溫度猝滅特性好，無放射性污染，生產工藝簡單，成本低等優點，在近十幾年來發展迅速。鋁酸鹽長余輝材料主要的缺點是發光顏色單調，發射光譜主要集中在440～520nm范圍內，遇水不穩定，常用包膜處理來提高其耐水性。

稀土離子摻雜的堿土鋁酸鹽綠色和藍色長余輝熒光粉已經進入應用階段，而紅色長余輝熒光粉則一直無法滿足應用的需求，主要是因為發光亮度以及余輝時間等指標與黃綠色以及藍色長余輝熒光粉存在較大差距。中國專利200910026093.4和201210597523.X報道了紅色長余輝發光材料Y₂O₂S:Eu³⁺,Ti⁴⁺,Mg²⁺，其發射波長位于625nm左右，余輝時間能夠達到3.5小時，但其合成過程中容易揮發出單質硫，同時化學穩定性差，容易潮解。中國專利201210227650.0報道了一種氮化物紅色長余輝熒光粉，其化學穩定性好、發光效率高、余輝時間長，但采用氮化物原料及手套箱混合，存在原料成本高，工藝復雜等不足。作為實現長余輝發光材料紅、綠、藍配色方案的關鍵顏色之一，紅色長余輝發光材料的研究是繼綠色和藍色余輝材料之后的另一個研究重點。

發明內容

本發明目的在于提供一種氮化物紅色長余輝發光材料制備技術，該長余輝發光材料的原料成本低、工藝簡單、發光效率高、物化穩定性好、在300-550nm范圍內能夠有效的激發，發射波長在550-700nm之間。

一種以氮化物為基質的發光材料，所述發光材料的化學結構式為：

M_2-x-ySi₅N₈:xEu，yRe，M選自Sr、Ca、Ba的一種或多種元素，0.005≤x≤0.15，0.005≤y≤0.15，Re選自Tm、Dy、Pr、Nd、Sm、Gd、Lu元素中的至少一種。

本發明的另一個技術問題在于提供一種以碳水化合物作為還原劑合成氮化物紅色長余輝發光材料的制備方法。本發明的目的通過以下技術方案實現：

本發明所述氮化物發光材料的制備方法包括如下步驟：

（1）根據材料的化學組成，按化學計量比稱取M氧化物或碳酸鹽、Si₃N₄、Eu₂O₃為原料，碳水化合物加入量與金屬M的氧化物或碳酸鹽加入量的摩爾比為1:(5-7)；加入酒精作為研磨介質，在研缽中研磨30-60min，使原料混合均勻；

（2）將原料在惰性或還原性氣氛中焙燒的步驟；所述還原氣為氮氣和氫氣的混合氣，其體積比為(100:0)～(80:20)；焙燒第一個階段升至500-800℃，使還原劑完全炭化；焙燒第二個階段升至1400-1600℃保溫4-8h。之后以5℃/min～8℃/min的降溫速度降溫至250℃后，隨爐冷卻至室溫。

（3）將焙燒后的產物進行磨細，洗滌、干燥的步驟。

前述步驟（1）中，所述碳水化合物為葡萄糖或蔗糖。

前述步驟（1）中，所述M氧化物或碳酸鹽為BaO、CaO、SrO、BaCO₃CaCO₃SrCO₃其中的一種或多種。