[發明專利]一種單晶粒寬頻梯度LED熒光粉的制備方法

在審

• 申請號: 201710260611.3
• 申請日: 2017-04-20
• 公開（公告）號: CN107794034A
• 公開（公告）日: 2018-03-13
• 發明（設計）人: 李廷凱;李晴風;陳建國;張擁軍;唐冬漢;譚麗霞;李勇;虞愛民
• 申請（專利權）人: 湖南省科學技術研究開發院
• 主分類號: C09K11/02
• 分類號: C09K11/02;C09K11/80;C09K11/59;C30B1/02;C30B29/28
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司43113
• 代理人: 馬強

1.一種單晶粒寬頻梯度LED熒光粉的制備方法，所述寬頻梯度LED熒光粉的單個單晶晶粒由內到外依次由晶體結構相同而化學組分不同的三層熒光物質組成；所述三層熒光物質中每一層熒光物質的化學式均選自化學式1，所述化學式1為：A_2.94-xB_5-yR_yO₁₂:Ce_0.06+Gd_x，其0≤x≤0.2，0≤y≤4，A選自Y，La或Pr；B和R分別選自Al，Ga，In或Ti；

或者，所述三層熒光物質中每一層熒光物質的化學式均選自化學式2，所述化學式2為：D_pE_2-pFO₄:Eu_q，其0＜p＜2，0.05＜q≤0.2，D和E選自Mg，Ca，Sr，或Ba；F選自C，Si，Ge，Sn或Pb；

其特征在于，包括如下步驟：

（1）制備納米級熒光粉：

a）配料：根據目標熒光粉的化學式，按照摩爾比稱取原料母鹽溶液進行配料，得原料母液；將碳酸氫銨與氨水配制成沉淀母液，其中控制沉淀母液的初始濃度在1～6M/L之間，并控制沉淀母液的pH值在8～12之間；

b）制備前驅體混合沉淀物：在過量的沉淀母液中滴加原料母液，邊滴加邊攪拌，使其充分反應，得反應溶液；控制反應溶液的溫度在20～70℃之間，陳化時間為8~24h，反應溶液的pH值在8～12之間；然后在所述反應溶液中加入分散劑；反應完成后，將反應溶液經離心分離，過濾、洗滌、干燥后得前驅體混合沉淀物；

其中，分散劑的加入量為反應溶液質量的0.5~3%；

c）氧化煅燒：將前驅體混合沉淀物在氧化氣氛或空氣中于600~700℃下預燒1~2h，直至形成白色粉體，碾細過150~300目篩得白色粉末；將白色粉末在氧化氣氛或空氣中于700~800℃下煅燒1~2h，再于還原氣氛下在700～1200℃的溫度下燒結0.5~2h，冷卻后經碾磨過200~300目篩或者進行氣流或水流分級，依據煅燒溫度的不同獲得10～100nm的納米級熒光粉；

（2）制備單晶粒微米級熒光粉：

a）配料：根據目標熒光粉的化學式，按照摩爾比稱取原料母鹽溶液進行配料，得原料母液；將碳酸氫銨與氨水配制成沉淀母液，其中控制沉淀母液的初始濃度在1～6 M/L之間，并控制沉淀母液的pH值在8～12之間；

b）造粒制備納米級熒光粉球狀團聚體：選用以下兩種方法之一進行造粒制備：

方法1：在過量的沉淀母液中滴加原料母液，邊滴加邊攪拌，使其充分反應，得反應溶液；控制反應溶液的溫度在20～70℃之間，陳化時間為8~24h，反應溶液的pH值在8～12之間；然后在所述反應溶液中加入分散劑和粘接劑、助熔劑；反應完成后，制成固體含量為15~60vol%的漿料，將漿料通過離心噴霧干燥機，獲得納米級熒光粉球狀團聚體；

其中，所述分散劑和粘接劑的總添加量為反應溶液的3~5wt%，所述助熔劑的加入量為漿料固相的1.5~4wt%；離心噴霧干燥機的噴嘴壓力為1~3MPa，干燥溫度為150~300°C，轉速為6000~20000r/min，孔徑為60~200目；

方法2：在過量的沉淀母液中滴加原料母液，邊滴加邊攪拌，使其充分反應，得反應溶液；控制反應溶液的溫度在20～70℃之間，陳化時間為8~24h，反應溶液的pH值在8～12之間；然后在所述反應溶液中加入分散劑和粘接劑、助熔劑；反應完成后，對反應溶液依次進行離心分離，過濾，洗滌，干燥處理，得到納米熒光粉；向該納米熒光粉中霧化噴水，并攪拌，在100~120°C下干燥造粒，獲得納米級熒光粉球狀團聚體；

其中，所述分散劑和粘接劑的總添加量為反應溶液的3~5wt%，所述助熔劑的加入量為漿料固相的1.5~4wt%，所述霧化噴水的量為納米熒光粉的5~15wt%；

c）單晶粒微米級熒光粉的制備：將b）中獲得的納米級熒光粉球狀團聚體置于氧化氣氛或空氣中，以50~100℃/秒的升溫速率升溫至1200~1400℃，保溫1~3h，直至形成介孔結構團聚體，繼續在氧化氣氛或空氣中于1400～1500℃下煅燒1~6h，再于還原氣氛下在1500～1600℃的溫度下燒結0.5~3h，冷卻后經碾磨過200~300目篩或者進行氣流或水流分級，依據造粒的大小不同，得到2~20μm的單晶粒微米級熒光粉；

（3）單晶粒寬頻梯度LED熒光粉的制備：以步驟（2）獲得的粒度范圍在2~20μm的單晶粒微米級熒光粉作為晶種，以步驟（1）所制備的粒度范圍為10~100nm的納米級熒光粉為外延生長物a，將晶種與外延生長物a混合，得混合物A，其中晶種占混合物A的質量為1~8%；將混合物A在還原氣氛和1100～1700℃的溫度下外延生長3~10h，得到中間體，即外延生長的第二層；再以步驟（1）所制備的第三種粒度范圍為10～100 nm的納米級熒光粉為外延生長物b，將中間體與外延生長物b混合，得混合物B，其中中間體占混合物B的質量分數為3~10%，將混合物B置于還原氣氛和1100～1700℃的溫度下，外延生長3~10h，得到外延生長的第三層；然后研磨得到由內到外依次由晶體結構相同而化學組分不同的三層熒光物質組成的寬頻梯度LED熒光粉；制備由內到外依次由晶體結構相同而化學組分不同的N層熒光物質組成的寬頻梯度LED熒光粉時，第N層的制備方法與外延生長的第二層或外延生長的第三層的制備方法相同，其中所述N為大于3且小于10的正整數。