[發明專利]四價錳離子摻雜錫酸鎂鋰紅色熒光材料及其制備方法

在審

• 申請號: 201610337261.1
• 申請日: 2016-05-21
• 公開（公告）號: CN107400509A
• 公開（公告）日: 2017-11-28
• 發明（設計）人: 曹人平
• 申請（專利權）人: 曹人平
• 主分類號: C09K11/66
• 分類號: C09K11/66
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及紅色熒光材料領域，特別涉及四價錳離子摻雜錫酸鎂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 - 720 nm左右的光線，主要通過葉綠素吸收藍光或紅光進行的，所以說440 - 480 nm（藍色）的光線以及640 - 680 nm（紅色）對于光合作用貢獻最大。光譜波段為全光譜波長，其中全光譜峰值為450和660 nm，完全能夠滿足植物生長對光線的要求。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) 在快速繁殖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LED燈是以LED（發光二極管）為光源，依照植物生長規律必需的太陽光，用燈光代替太陽光給植物生長發育環境的一種燈具。具有如下特征：(1) 波長類型豐富、正好與植物光合成和光形態建成的光譜范圍吻合；(2) 頻譜波寬度半寬窄，可按照需要組合獲得純正單色光與復合光譜；(3) 可以集中特定波長的光均衡地照射作物；(4) 不僅可以調節作物開花與結實，而且還能控制株高和植物的營養成分；(5) 系統發熱少，占用空間小，可用于多層栽培立體組合系統，實現了低熱負荷和生產空間小型化；此外，其特強的耐用性也降低了運行成本。因此，植物生長LED燈適合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，這種Mn⁴⁺離子摻雜紅色熒光粉可以用來制備紅光LED。Mn⁴⁺離子摻雜紅色熒光粉研究已經被關注和報道，如：Mn⁴⁺離子摻雜鋁酸鹽熒光粉（Sr₂MgAl₂₂O₃₆:Mn⁴⁺和CaAl₂O₄:Mn⁴⁺等）、Mn⁴⁺離子摻雜氟化物熒光粉（K₂SiF₆:Mn⁴⁺和BaSiF₆:Mn⁴⁺等）、Mn⁴⁺離子摻雜鈦酸鹽熒光粉（SrTiO₃:Mn⁴⁺和Li₂TiO₃:Mn⁴⁺等）。本發明的四價錳離子摻雜錫酸鎂鋰紅色熒光材料是一種新型Mn⁴⁺離子摻雜紅色熒光粉，發光性能表明其在植物生長LED燈中具有一定的實際應用前景。

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四價錳離子摻雜錫酸鎂鋰紅色熒光材料，其在紫外光和藍光譜區具有吸收，在紫外至藍光區域內的光激發下，具有覆蓋600 - 790 nm 區間和發光中心在 ~ 670 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四價錳離子摻雜錫酸鎂鋰紅色熒光材料的制備方法。本發明是利用價格低廉的Mn⁴⁺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四價錳離子摻雜錫酸鎂鋰紅色熒光材料。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

新型四價錳離子摻雜錫酸鎂鋰紅色熒光材料，該紅色熒光材料的晶體結構為立方晶系，化學組成為Li₂Mg₃SnO₆:Mn⁴⁺，激活離子為Mn⁴⁺離子，元素摩爾比Li：Mg：Sn：Mn = 2：3：（1 - x）：x，，其中0.001 ≤ x ≤ 0.1。

新型四價錳離子摻雜錫酸鎂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：Mg：Sn：Mn = 2：3：（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、含有鎂的化合物原料、含錫的化合物原料及含錳的化合物原料；