[發明專利]一種LED用硼硅酸鹽紅色納米熒光粉的合成方法

有效

• 申請號: 201610116000.7
• 申請日: 2016-03-02
• 公開（公告）號: CN105567224B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 彭玲玲;曹仕秀;黃敏;趙聰;韓濤
• 申請（專利權）人: 重慶文理學院
• 主分類號: C09K11/63
• 分類號: C09K11/63
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙)11265
• 代理人: 王震秀

技術領域

本發明屬于發光材料技術領域，具體涉及一種LED用硼硅酸鹽紅色納米熒光粉的合成方法。

背景技術

白光LED作為一種新型的綠色環保固體照明光源，以其節能、環保(無污染、可回收)、體積小(顆粒小、易組合)、發熱量低(無熱輻射)、耗電少、壽命長(大于10000小時)、反應快等優點，廣泛用于手機、液晶顯示器的背光源、指示燈、戶外照明、室內照明、景觀照明、廣告牌、交通指示燈等，在全球半導體和照明領域掀起了一股白光LED熱潮。目前，白光LED主要是利用發光二極管(LED)的發射光去激發熒光粉而實現白光發射。實現白光LED主要有以下3種途徑:一是藍光芯片和可被藍光有效激發的黃色熒光粉組合成白光LED，目前是實現白光LED的一種主流技術方案，但是缺乏紅光成分；二是用紫外芯片和能被紫外光有效激發而發射紅、綠、藍三基色光的熒光粉組合成白光LED；三是將紅、綠、藍三基LED芯片組裝實現白光。但是能夠被近紫外光和藍光有效激發的熒光粉較缺乏，尤其是高效紅色熒光粉的匱乏，導致白光LED 的顯色指數偏低，色溫偏高，影響了LED 的普及應用。

近年來，人們開始嘗試采用藍光LED芯片加上綠色和紅色熒光粉或者近紫外-紫外(350～410 nm)發射的InGaN管芯激發三基色熒光粉以實現白光LED，獲得高顯色性、低色溫的白光LED。美國專利5998925公開了一種黃色熒光粉(Y,Gd)₃ (Al, Ga)₅O₁₂: Ce，將其作為光轉換材料與藍光LED管芯相匹配復合成白光。該體系發光效率高，但由于光譜成分中缺少紅光，造成色溫偏高和顯色性較差。中國專利公開了CN01029230A一種氮氧化物綠色熒光粉，與紅色氮化物熒光粉Sr₂Si₅N₈匹配制造出高顯色性低色溫的白光LED。但氮氧化物熒光粉發光效率較低，且制備方法需要采用高溫、高壓固相法，目前作為白光LED材料還有很大局限性。因此，研究適合近紫外-藍光高效激發的LED用紅色熒光粉顯得非常重要。

紅色熒光粉的制備方法，目前主要以高溫固相法為主，但高溫固相法合成溫度過高、煅燒保溫時間長，物相雜且顆粒粗大，形貌不規則，后續的粉碎工藝會引起熒光粉發光性能和使用性能的大幅下降。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種LED用硼硅酸鹽紅色納米熒光粉的合成方法，反應溫度低，制備的納米熒光粉結晶性好，光譜特性更優異。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

一種LED用硼硅酸鹽紅色納米熒光粉的合成方法，包括以下步驟：

（1）前驅物的化學式為M₃B₂O₆：xEu³⁺，其中M為堿土金屬，x的摩爾百分含量為0<x<20%；根據前驅物的化學式中元素化學計量比稱取堿土金屬鹽、硼酸或氧化硼以及硝酸銪；

（2）將步驟（1）稱取的反應物與表面活性劑以及螯合劑充分混合，然后進行球磨，直至完全反應為止；

（3）將步驟（2）得到的產物抽濾、洗滌、烘干，得到前驅物粉末；

（4）將步驟（3）得到的前驅物粉末與助熔劑混合均勻后，在空氣氣氛下煅燒，煅燒溫度為500~900℃，煅燒時間為3~6小時，即得中間產物；

（5）目標產物的化學式為M₃B₂SiO₈：xEu³⁺，其中M為堿土金屬，x的摩爾百分含量為0<x<20%；根據目標產物的化學式中元素化學計量比稱取步驟（4）得到的中間產物以及硅酸或二氧化硅混合，在空氣氣氛下煅燒，煅燒溫度為600~1000℃，煅燒時間為3~6小時，即得目標產物。

進一步，所述步驟（1）中，M為Mg、Ca或Sr，堿土金屬鹽為MCO₃、M(NO₃)₂·4H₂O或MCl₂·6H₂O。

進一步，所述步驟（2）中，表面活性劑為十二烷基苯磺酸鈉或聚乙二醇，表面活性劑與反應物的質量比為0.1%~2%。

進一步，所述步驟（2）中，螯合劑為檸檬酸、乙二胺四乙酸和聚丙烯酸中的一種或多種，螯合劑與反應物的摩爾比3~6。

進一步，所述步驟（2）中，球磨時加入潤滑劑。