[發明專利]一種氟化物熒光粉的處理方法

在審

• 申請號: 202110481064.8
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113337273A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 周文理;羅沛蘭;廉世勛
• 申請（專利權）人: 湖南師范大學
• 主分類號: C09K11/02
• 分類號: C09K11/02;C09K11/61;C09K11/66;C09K11/67
• 代理公司: 長沙朕揚知識產權代理事務所(普通合伙) 43213
• 代理人: 楊斌

本發明公開了一種氟化物熒光粉的處理方法，采用還原劑對氟化物熒光粉進行處理；氟化物熒光粉中摻雜有Mn⁴⁺離子，還原劑為α?酮基酸類還原劑或α?羥基酸類還原劑。本發明通過對氟化物熒光粉的特定工藝下的表面處理，能顯著地提升Mn⁴⁺摻雜氟化物熒光粉的耐濕性，耐濕性提升后的Mn⁴⁺摻雜氟化物熒光粉呈現出高效的發光效率和良好的耐濕性，在白光LEDs領域有著廣闊的應用潛能，且本發明的處理方法工藝簡單、合成條件溫和、綠色環保、成本低廉，而且處理后的氟化物熒光粉收率高，有利于實現工業化批量生產。

技術領域

本發明涉及熒光粉材料及其表面處理領域，具體涉及氟化物熒光粉的處理方法。

背景技術

作為新一代固態光源，白光發光二極管(WLEDs)因具備節能環保、發光效率高、光穩定性良好、壽命長等優良性能而被廣泛應用為照明光源和液晶顯示器的背光源。目前，商業化的WLEDs主要采用藍色InGaN芯片與Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺(YAG:Ce³⁺)黃色熒光粉結合的方式封裝。然而，YAG:Ce³⁺黃色熒光粉的光譜中欠缺紅光組分，導致此封裝方式制備的WLEDs器件的色溫偏高(CCT4000K)、顯色指數偏低(CRI，Ra80)。為了改善WLEDs的光色性能，我們需要在InGaN藍色芯片與YAG:Ce³⁺黃色熒光粉結合的過程中添加適量的紅色熒光粉。

目前，市場上的商用紅色熒光粉以稀土離子Eu²⁺摻雜的氮化物熒光粉為主流，主要為Eu²⁺摻雜的氮化物，諸如CaAlSiN₃:Eu²⁺、Sr[LiAl₃N₄]:Eu²⁺和Sr₂Si₅N₈:Eu²⁺。氮化物體系紅色熒光粉具有物理化學性質穩定、發光效率高、熱猝滅性能良好等優點，但具有以下本征缺陷：一是氮化物熒光粉過寬的激發光譜容易與黃光熒光粉的發射光譜重疊而造成重吸收現象；二是其發射光譜往往延展至肉眼所不敏感的區域(650nm)；三是合成條件苛刻，需要在高溫高壓、N₂還原氣氛中合成；四是其合成所需耗費的原材料昂貴、成本居高。

Mn⁴⁺是當前公認的一種環境友好型的激活劑離子，已經成功取代傳統的高價稀土活化劑(Eu²⁺)而廣泛應用于紅色熒光粉中。近年來，Mn⁴⁺摻雜的氟化物體系紅色熒光粉是研究較多的一類熒光粉，其最強寬帶吸收峰與當前主流的紫外光或藍光LED芯片的發射峰恰好匹配，因而有效的紫外光或藍光吸收使其能產生強烈的紅光，且Mn⁴⁺摻雜的氟化物紅色熒光粉的窄帶紅光發射峰位于人眼所敏感的范圍[86]。因此，Mn⁴⁺摻雜的氟化物紅色熒光粉是一類理想的WLEDs用紅色熒光粉。

Mn⁴⁺摻雜的氟化物紅色熒光粉具備發光效率高、色純度高、熱穩定性良好、制備簡單及成本低廉等優點，完全滿足高品質WLEDs光源的應用需求。然而，Mn⁴⁺摻雜的氟化物體系紅色熒光粉對空氣中的水汽極其敏感，其表面摻雜劑Mn⁴⁺容易發生水解反應而導致熒光粉發光強度降低,進而損耗LEDs的使用壽命，嚴重限制了其實際應用。因此，尋求提升Mn⁴⁺摻雜的氟化物熒光粉的耐濕性且不明顯降低其發光效率的方法具有重要意義。

現有技術中，往往采用雙氧水、草酸和亞磷酸對摻雜有Mn⁴⁺的氟化物熒光粉進行表面鈍化處理，以提高其耐濕性能，但在實際使用過程中我們發現該類還原劑以及該種表面處理方法只能處理氟化物熒光粉最表面的Mn⁴⁺離子，對于后續氟化物內部溶出的Mn⁴⁺離子則無法進行有效還原，氟化物熒光粉的發光效率依舊會被影響。

發明內容