[發明專利]一種植物生長LED燈用紅色熒光材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201610050428.6
• 申請日: 2016-01-26
• 公開（公告）號: CN105670622B
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: 曹人平;黃及軍;曾祥峰;張金龍;羅小兵;羅志揚
• 申請（專利權）人: 井岡山大學
• 主分類號: C09K11/67
• 分類號: C09K11/67
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所36111
• 代理人: 劉凌峰

技術領域

本發明涉及紅色熒光材料領域，特別涉及一種植物生長LED燈用四價錳離子摻雜鈦酸鎵鋰紅色熒光材料及其制備方法。

背景技術

光環境是植物生長發育不可缺少的重要物理環境因素之一，通過光質調節，控制植株形態建成是設施栽培領域的一項重要技術。植物光合作用需要波長在400 ~ 720nm左右的光線，主要通過葉綠素吸收440 ~ 480nm（藍色）的光線以及640 ~ 680nm（紅色）進行光合作用。LED燈具有許多不同于其他電光源的特點（節能、環保、無毒、壽命長等），完全能夠滿足植物生長對紅色光線的要求。如：（1）紅光有促進菊花莖段生根、葉綠素形成、碳水化合物積累以及吸收和利用的作用；（2）在快繁過程中運用紅光的植物生長燈補光對于促進各種植物的快速生根及提高種苗質量效果明顯。植物生長紅光LED燈是種植物燈的一種，可以應用于可控設施環境中的植物栽培，如植物組織培養、設施園藝與工廠化育苗和航天生態生保系統等。

Mn⁴⁺離子外層電子排布為d³結構，在激發波長為紫外至藍光區域的光激發下，可在紅光區域（600-750 nm）內產生紅色至深紅色的發光，因此Mn⁴⁺離子摻雜紅色熒光粉可以用來制備紅光LED。1947年，Williams等第一次發現Mn⁴⁺摻雜鍺酸鎂發射紅色熒光；1960年，Kemeny等發現3.5MgO·0.5MgF₂·GeO₂:Mn⁴⁺熒光粉可以發射紅色熒光，并且3.5MgO·0.5MgF₂·GeO₂:Mn⁴⁺熒光粉成為市場上的紅色商用粉。目前，已經報道的Mn⁴⁺離子摻雜紅色熒光粉在LED植物生長燈中的實際應用性還不是很理想，所以為了得到合格的植物生長紅光LED燈，研究新型Mn⁴⁺離子摻雜紅色熒光粉具有特殊意義。

發明內容

為了克服現有技術的上述缺點與不足，本發明的目的在于提供一種新型植物生長LED燈用紅色熒光材料，該紅色熒光材料為四價錳離子摻雜鈦酸鎵鋰，具有在紫外光和藍光譜區吸收，在紫外至藍光區域內的光激發下，具有覆蓋600 ～ 780 nm 區間和發光中心在 ～ 668 nm紅色熒光，其熒光具有良好的抗熱淬滅特性。

本發明的另一目的在于提供上述新型植物生長LED燈用四價錳離子摻雜鈦酸鎵鋰紅色熒光材料的制備方法。本發明是利用價格低廉的四價錳離子作為激活離子，可以在較溫和條件和空氣氣氛下，采用高溫固相法制備具有良好的抗熱淬滅特性的新型植物生長LED燈用紅色熒光材料。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

新型植物生長LED燈用紅色熒光材料，該紅色熒光材料為四價錳離子摻雜鈦酸鎵鋰，其晶體結構為正交晶系，化學組成分子式為LiGaTiO₄:Mn⁴⁺，激活離子為Mn⁴⁺離子，元素摩爾比Li：Ga：Ti：Mn = 1：1：（1 - x）：x，其中0.001 ≤ x ≤ 0.1。

新型植物生長LED燈用四價錳離子摻雜鈦酸鎵鋰紅色熒光材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）稱取原料：按元素摩爾比Li：Ga：Ti：Mn = 1：1：（1 - x）：x，其中0.001 ≤ x ≤ 0.1，分別準確稱取含有鋰的化合物原料、含有鎵的化合物原料、含鈦的化合物原料及含錳的化合物原料；

（2）預燒：將步驟（1）稱取的原料經過研磨混勻后，在溫度為 450～600℃下預燒3 ～ 10小時；

（3）燒制：將步驟（2）預燒后的樣品取出，再次研磨混勻后，在溫度為900℃-1100℃下燒制5 ～ 10小時，隨爐冷卻至室溫，即可制得化學組成為LiGaTiO₄:Mn⁴⁺的新型植物生長LED燈用四價錳離子摻雜鈮酸鎂鋰紅色熒光材料。

步驟（2）所述預燒在空氣氣氛下進行。

步驟（3）所述燒制在空氣氣氛下進行。

步驟（1）所述含鋰化合物原料為碳酸鹽、硝酸鹽、氯化物、氧化物、草酸鹽和醋酸鹽中的任一種。

步驟（1）所述含鎵化合物原料為碳酸鹽、硝酸鹽、氯化物、氧化物、草酸鹽和醋酸鹽中的任一種。

步驟（1）所述含鈦化合物原料為硝酸鹽、氯化物、氧化物、草酸鹽和醋酸鹽中的任一種。