[發明專利]一種藍光激發的橙紅色氮氧化物熒光粉及其制備方法

在審

• 申請號: 201510705060.8
• 申請日: 2015-10-26
• 公開（公告）號: CN105255490A
• 公開（公告）日: 2016-01-20
• 發明（設計）人: 徐時清;李曉軍;華有杰;張軍杰
• 申請（專利權）人: 中國計量學院
• 主分類號: C09K11/67
• 分類號: C09K11/67
• 代理公司: 杭州豐禾專利事務所有限公司 33214
• 代理人: 柯奇君

技術領域

本發明涉及稀土發光材料技術領域，特別是涉及一種藍光激發的氮氧化物橙紅色熒光粉及其制備方法。

背景技術

白光LED是新型第四代照明光源，具有傳統光源無法取代的節能環保等優點。而合成與制備性能優良的熒光粉，對于獲得高質量的LED燈具有重要意義。用GaN基芯片所發射的藍光激發Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺(美國專利5998925，歐洲專利862794)熒光粉發出黃光，藍光和黃光混合形成白光這種方法目前應用最多也最成熟，是市場上的主流白光LED，具有成本低、發光效率高、封裝方式簡單等諸多優點，制備的熒光轉換的白光LED(pc-WLEDs)發光效率己經遠遠超過白熾燈和熒光燈，但是缺點也十分明顯，由于是黃光和藍光二基色復合形成的白光，缺少了紅色的成分，所以顯色指數偏低，色溫偏高。目前能被藍光高效激發且發射紅光的紅色熒光粉仍然缺乏，目前商用的紅色熒光粉僅有Sr₂Si₅N₈(美國專利US6649946)和CaAlSiN₃(日本專利JP2004041502)等可數的幾種。

稀土摻雜氮氧化物熒光粉是一系列新型的熒光材料，具有很好的發光性能，如顯著的激發峰和發射峰紅移，豐富的發光顏色，熱淬滅幾率小，很高的量子效率,有效激發范圍寬,高溫發光性能優良.高共價性,結構多樣性,化學性質穩定耐濕,發光顏色多，覆蓋全可見光區域。近幾年稀土激活的，特別是Eu²⁺激活的氮化物和氮氧化物被廣泛研究并得到迅猛發展，形成了一系列氮氧化物熒光材料。其中發射紅光的稀土Eu²⁺摻雜的氮化物熒光粉，主要包含商用的Sr₂Si₅N₈:Eu²⁺、CaAlSiN₃:Eu²⁺兩種體系。Sr₂Si₅N₈:Eu²⁺是一種性能優良的紅色熒光體，能很好的與YAG:Ce³⁺配合使用，而CaAlSiN₃:Eu²⁺紅色熒光體的熱穩定性和溫度特性要明顯優于M₂Si₅N₈:Eu²⁺系列熒光體(M＝Ca、Sr、Ba)。M₂Si₅N₈:Eu²⁺(M＝Ca，Sr，Ba)，CaAlSiN₃:Eu²⁺等氮化物紅色熒光粉的制備通常需要采用高純氮化物(如M₃N₂，EuN，AlN，Si₃N₄等)或高純金屬(Ca，Al，Si，Eu等)為起始原料，這些高純金屬和高純氮化物原料不僅價格昂貴，而且容易氧化，需要在無氧條件下操作，遇水甚至存在爆炸危險。這些因素導致目前商業上用的紅色熒光粉存在價格昂貴，制備溫度高，制備過程中還需要高壓氮氣、發射峰較窄等缺陷。因此，高質量、低成本藍光激發的紅色氮氧化物熒光體的研發將是未來研究的主要方向之一。

稀土摻雜的鋯酸鹽類化合物在相關文獻中已有報導，主要被用來作為一種低損耗高壓陶瓷(中國專利CN102627456A)或熱障涂層材料(中國專利CN104803677A)等，但是作為一種稀土摻雜能被藍綠光有效激發且發出紅光的鋯酸鹽熒光粉卻極少被報導。Eu²⁺作為一種稀土激活離子，常用于制備各種LED用熒光材料。這是因為相比于Eu³⁺摻雜的熒光粉，Eu²⁺摻雜的熒光粉熒光發射來自于所摻雜稀土離子的5d-4f能級躍遷，它是由裸露在電子層最外層的電子躍遷引起的，它的躍遷幾率及發射能量會受到稀土離子周圍配位環境的極大影響，且發光效率比Eu³⁺高。Eu³⁺的發光峰的位置通常不受基質環境的影響，發光效率低，不具有用于白光LED用熒光粉的潛力。稀土銪離子通常是以更穩定的三價Eu³⁺離子的形式存在于鋯酸鹽之中，獲得一種二價Eu²⁺離子摻雜的鋯酸鹽熒光粉比較困難。因此，本發明獲得了一種二價的稀土Eu²⁺離子激活的鋯酸鹽氮氧化物橙紅色熒光粉，具有非常重要的創新性和新穎性。