專利名稱：一種摻銪的鍶鋁硅系氮氧化物復(fù)合熒光粉及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于稀土發(fā)光材料制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種摻銪的鍶鋁硅系氮氧化物 復(fù)合熒光粉及其制備方法。
背景技術(shù)：
LED以其節(jié)能、耐用、無污染等優(yōu)點(diǎn)作為最有希望的下一代照明方式而被廣泛引起 重視。LED是利用半導(dǎo)體芯片通電后，將電能轉(zhuǎn)化成可見光，由于是冷光源，半導(dǎo)體照明自身 對環(huán)境沒有任何污染，而且與白熾燈、熒光燈相比，節(jié)電效率可以達(dá)到90%以上。如果我國 目前的照明有1/3采用半導(dǎo)體照明，每年可節(jié)電近800億千瓦時(shí)，相當(dāng)于一個(gè)三峽水電站的
年發(fā)電量。目前，實(shí)現(xiàn)白光LED有多種方案。一種是LED組合發(fā)光，即多芯片白光LED。多芯 片組合型白光LED是指將發(fā)光波長不同的LED (如紅、綠、藍(lán))按照一定的方式排列，組合成 白光發(fā)射。這種類型的白光LED的優(yōu)點(diǎn)是，發(fā)光亮度高，通過控制不同單色LED所加電流， 可以調(diào)節(jié)出不同色溫的白光或令人悅目的其它顏色的光，理論上這種方法可以得到效率最 高的白光。它的缺點(diǎn)是個(gè)別單色LED管的劣化會導(dǎo)致白光光色不純，并且此種類型的LED 控制電路比較復(fù)雜，所以成本比較高。藍(lán)色LED芯片發(fā)出藍(lán)光激發(fā)某種熒光粉并與剩余藍(lán) 光混合成為白光。藍(lán)光LED加黃光熒光粉是研究最早最多并且已經(jīng)實(shí)用化了的白光LED系 統(tǒng)。后來又發(fā)展了藍(lán)光LED加紅、綠熒光粉系統(tǒng)。這一原理最典型的方案是發(fā)藍(lán)光InGaN 芯片和涂有發(fā)黃光的Ce3+激活的(Y，Cd)3(Al，Ga)5012釔鋁石榴石熒光體組成白光LED。用 這種方法發(fā)光，發(fā)光效率較高、制備簡單、穩(wěn)定性高。另外還有一種方案是通過紫外LED激 發(fā)三基色熒光粉發(fā)出白光。此種方法簡單易行，顯色性好，而且發(fā)光效率仍有大幅度提高的 空間。白光是由多種光混合而成。依據(jù)發(fā)光學(xué)和光度學(xué)原理，實(shí)現(xiàn)白光可由黃光和藍(lán)光混 合，也可由藍(lán)綠紅三基色光混合。為獲取高效高顯色指數(shù)及不同色溫的白光，還可用多基色 光組合。LED半導(dǎo)體照明的興起使得LED用熒光粉的研究也得到了高度重視。波長轉(zhuǎn)換熒 光粉在高效白光LED發(fā)展中具有重要作用。在LED用熒光粉中，稀土摻雜氮氧化物基發(fā)光材 料是最佳的候選材料，不僅因?yàn)樗鼈冊谧贤饣蛩{(lán)光區(qū)域的高吸收和高轉(zhuǎn)換效率，而且它們 還具有優(yōu)異的化學(xué)和熱穩(wěn)定性。隨著高效白光LED普通照明應(yīng)用的飛速發(fā)展，稀土摻雜氮 氧化物基發(fā)光材料已表現(xiàn)出令人印象深刻的發(fā)展。在本發(fā)明所得的復(fù)合熒光粉材料中，單 種熒光粉內(nèi)含兩種不同氮氧化物發(fā)光晶體，該晶體在紫外光或近紫外光激發(fā)下能同時(shí)發(fā)射 兩至三種可見光，通過調(diào)整摻氮比例能有效調(diào)整混合光亮度和色坐標(biāo)，可用于白光LED器 件中。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種摻銪的鍶鋁硅系氮氧化物復(fù)合熒光粉及其制備方法，其 材料組成特征在于，其化學(xué)組成為(SivyEuyAVxSiM(VxNx) · (Sr2_yEuyAl2_xSi1+x07_xNx)，其中
3χ = 0. 1 0. 4，y = 0. 01 0. 04。其制備方法具體步驟如下1)按化學(xué)組成式(SivyEuyAl2_xSi2+x08_xNx) · (Sr2_yEuyAl2_xSi1+x07_xNx)，其中 χ = 0. 1 0. 4 ;y = 0. 01 0. 04，準(zhǔn)確稱取一定比例的鍶的化合物、鋁的化合物和銪的化合物 溶解于一定量的去離子水或酸中，形成溶液，再與由正硅酸乙酯跟一定比例的去離子水、無 水乙醇配成的穩(wěn)定溶液相混合，然后再加入一定比例的氮化硅納米粉，并將其分散均勻。2)將酸緩慢加入上述的溶液中，調(diào)節(jié)至適當(dāng)?shù)膒H值，加熱并持續(xù)攪拌，形成透明 溶膠。3)將上述透明溶膠在120°C下轉(zhuǎn)化成干凝膠顆粒，再在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行分解和氮 化反應(yīng)，得到氮化顆粒，最后將氮化顆粒在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下高溫焙燒，冷卻后將粉塊粉碎過 200目篩，即得到所需的熒光粉。本發(fā)明中所說的鍶的化合物為硝酸鍶、氯化鍶、氧化鍶或氫氧化鍶，鋁的化合物為 硝酸鋁、氯化鋁、氧化鋁或氫氧化鋁，銪的化合物為硝酸銪、氯化銪、氧化銪或氫氧化銪。本發(fā)明中加酸調(diào)整至形成透明溶膠時(shí)的pH值為1 4。本發(fā)明中將氮化顆粒在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下高溫焙燒的溫度是1000 1500°C。在本發(fā)明所得的摻銪的鍶鋁硅系氮氧化物復(fù)合熒光粉材料中，單種熒光粉內(nèi)含兩 種不同氮氧化物發(fā)光晶體，該晶體在紫外光或近紫外光激發(fā)下能同時(shí)發(fā)射兩至三種可見 光，通過調(diào)整摻氮比例能有效調(diào)整混合光亮度和色坐標(biāo)，可用于白光LED器件中。


a l(Sr0.99Eu0. O1AIl9Si^A9N0.!) · (Sr1.99Eu0.01AlL9SiL A9N0. i)熒光粉的發(fā)射光譜。圖2(Sr0.98Eu0.02AlL98Si2.20,8N0.2) · (Sr1.98Eu0.O2AIl8SilA8^2)熒光粉的發(fā)射光
■i並 曰Oa 3 (Sr0.96Eu0.04AlL6Si2.407.6No.4) · (SrL96Eu0.04AlL6SiL406.6N0.4)熒光粉的發(fā)射光譜。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提出一種摻銪的鍶鋁硅系氮氧化物復(fù)合熒光粉及其制備方法。所述復(fù)合熒 光粉的化學(xué)組成為(SivyEuyAl2_xSi2+x08_xNx) · (Sr2_yEuyAl2_xSi1+x07_xNx)，其中 χ = 0. 1 0. 4， y = 0. 01 0. 04。其制備方法是按化學(xué)組成式(SrhEVVl^SihCVA)· (Sr2_yEuyAl2_xSi1+x07_xNx)，χ =0. 1 0. 4，y = 0. 01 0. 04，準(zhǔn)確稱取一定比例的鍶的化合物、鋁的化合物和銪的化合 物溶解于一定量的去離子水或酸中，形成溶液，再與由正硅酸乙酯跟一定比例的去離子水、 無水乙醇配成的穩(wěn)定溶液相混合，然后再加入一定比例的氮化硅納米粉，并將其分散均勻。 將酸緩慢加入上述的溶液中，調(diào)節(jié)至適當(dāng)?shù)腜H值，加熱并持續(xù)攪拌，形成透明溶膠。將上述 透明溶膠在120°C下轉(zhuǎn)化成干凝膠顆粒，再在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行分解和氮化反應(yīng)，得到氮化顆 粒，最后將氮化顆粒在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下高溫焙燒，冷卻后將粉塊粉碎過200目篩，即得到所 需的熒光粉。上述所說的鍶的化合物為硝酸鍶、氯化鍶、氧化鍶或氫氧化鍶，鋁的化合物為硝酸 鋁、氯化鋁、氧化鋁或氫氧化鋁，銪的化合物為硝酸銪、氯化銪、氧化銪或氫氧化銪；加酸調(diào) 整至形成透明溶膠時(shí)的PH值為1 4。將氮化顆粒在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下高溫焙燒的溫度是
41000 1500°C。下面通過實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明的突出特點(diǎn)和顯著進(jìn)步，僅在于說明本發(fā)明 而決不限制本發(fā)明。實(shí)施例1以硝酸鍶、硝酸鋁、正硅酸乙酯、硝酸銪和氮化硅為起始原料，按化學(xué)組成為(Sra9 ^Uo.o^l^Si^A.gNo.i) · (Sr1.99Eu0.O1AIl9Si1. A.9N0. 1)，準(zhǔn)確稱取一定比例的硝酸鍶、硝酸鋁 和硝酸銪溶解于一定量的去離子水中，形成溶液，再與由正硅酸乙酯跟一定比例的去離子 水、無水乙醇配成的穩(wěn)定溶液相混合，然后再加入一定比例的氮化硅納米粉，并將其分散均 勻；再在上述溶液中加酸，調(diào)整PH值至3，加熱并持續(xù)攪拌形成透明溶膠；將上述透明溶膠 在120°C下轉(zhuǎn)化成干凝膠顆粒，再在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行分解和氮化反應(yīng)，得到氮化顆粒，最后 將氮化顆粒在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下1000°C高溫焙燒，冷卻后將粉塊粉碎過200目篩，即得到所 需的熒光粉，其發(fā)射光譜見圖1。實(shí)施例2以氯化鍶、氯化鋁、正硅酸乙酯、氯化銪和氮化硅為起始原料，按化學(xué)組成為(Srtl. 98Eu0.02Al1.98Si2.207.8N0.2) · (SiY98Euaci2Al8S^A8Na2)，準(zhǔn)確稱取一定比例的氯化鍶、氯化鋁 和氯化銪溶解于一定量的去離子水中，形成溶液，再與由正硅酸乙酯跟一定比例的去離子 水、無水乙醇配成的穩(wěn)定溶液相混合，然后再加入一定比例的氮化硅納米粉，并將其分散均 勻；再在上述溶液中加酸，調(diào)整PH值至2，加熱并持續(xù)攪拌形成透明溶膠；將上述透明溶膠 在120°C下轉(zhuǎn)化成干凝膠顆粒，再在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行分解和氮化反應(yīng)，得到氮化顆粒，最后 將氮化顆粒在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下1200°C高溫焙燒，冷卻后將粉塊粉碎過200目篩，即得到所 需的熒光粉，其發(fā)射光譜見圖2。實(shí)施例3以氧化鍶、氧化鋁、正硅酸乙酯、氧化銪和氮化硅為起始原料，按化學(xué)組成為(Sra9 6Eu0.04Al1.6Si2.407. A4) · (SiY96Euaci4A^6Siu(V6Na4)，準(zhǔn)確稱取一定比例的氧化鍶、氧化鋁和 氧化銪溶解于一定量的酸中，形成溶液，再與由正硅酸乙酯跟一定比例的去離子水、無水乙 醇配成的穩(wěn)定溶液相混合，然后再加入一定比例的氮化硅納米粉，并將其分散均勻；再在上 述溶液中加酸，調(diào)整PH值至1，加熱并持續(xù)攪拌形成透明溶膠；將上述透明溶膠在120°C下 轉(zhuǎn)化成干凝膠顆粒，再在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行分解和氮化反應(yīng)，得到氮化顆粒，最后將氮化顆粒 在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下1400°C高溫焙燒，冷卻后將粉塊粉碎過200目篩，即得到所需的熒光粉， 其發(fā)射光譜見圖3。實(shí)施例4以氫氧化鍶、硝酸鋁、正硅酸乙酯、氫氧化銪和氮化硅為起始原料，按化學(xué)組成為( Sr0.98Eu0.02AlL7Si2.30,7N0.3) · · (SiY98Euaci2Ak7S^A7Na3)，準(zhǔn)確稱取一定比例的氫氧化鍶、 硝酸鋁和氫氧化銪溶解于一定量的酸中，形成溶液，再與由正硅酸乙酯跟一定比例的去離 子水、無水乙醇配成的穩(wěn)定溶液相混合，然后再加入一定比例的氮化硅納米粉，并將其分散 均勻；再在上述溶液中加酸，調(diào)整PH值至2，加熱并持續(xù)攪拌形成透明溶膠；將上述透明溶 膠在120°C下轉(zhuǎn)化成干凝膠顆粒，再在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行分解和氮化反應(yīng)，得到氮化顆粒，最 后將氮化顆粒在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下1150°C高溫焙燒，冷卻后將粉塊粉碎過200目篩，即得到 所需的熒光粉。實(shí)施例5
以硝酸鍶、氫氧化鋁、正硅酸乙酯、氯化銪和氮化硅為起始原料，按化學(xué)組成為(S r0.99Eu0.01AlL6Si2.407.6N0.4) · (SiY99EuacilAk6S^A6Na4)，準(zhǔn)確稱取一定比例的硝酸鍶、氫氧 化鋁和氯化銪溶解于一定量的酸中，形成溶液，再與由正硅酸乙酯跟一定比例的去離子水、 無水乙醇配成的穩(wěn)定溶液相混合，然后再加入一定比例的氮化硅納米粉，并將其分散均勻； 再在上述溶液中加酸，調(diào)整PH值至4，加熱并持續(xù)攪拌形成透明溶膠；將上述透明溶膠在 120°C下轉(zhuǎn)化成干凝膠顆粒，再在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行分解和氮化反應(yīng)，得到氮化顆粒，最后將 氮化顆粒在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下1350°C高溫焙燒，冷卻后將粉塊粉碎過200目篩，即得到所需 的熒光粉。
權(quán)利要求
一種在紫外光或近紫外光激發(fā)下能同時(shí)發(fā)射兩至三種可見光的摻銪的鍶鋁硅系氮氧化物復(fù)合熒光粉的制備方法，其化學(xué)組成為(Sr1 yEuyAl2 xSi2+xO8 xNx)·(Sr2 yEuyAl2 xSi1+xO7 xNx)，其中x＝0.1～0.4，y＝0.01～0.04，其特征在于它包括以下步驟1)按化學(xué)組成式(Sr1 yEuyAl2 xSi2+xO8 xNx)·(Sr2 yEuyAl2 xSi1+xO7 xNx)，其中x＝0.1～0.4，y＝0.01～0.04，準(zhǔn)確稱取一定比例的鍶的化合物、鋁的化合物和銪的化合物溶解于一定量的去離子水或酸中，形成溶液，再與由正硅酸乙酯跟一定比例的去離子水、無水乙醇配成的穩(wěn)定溶液相混合，然后再加入一定比例的氮化硅納米粉，并將其分散均勻。2)將酸緩慢加入上述的溶液中，調(diào)節(jié)至適當(dāng)?shù)膒H值，加熱并持續(xù)攪拌，形成透明溶膠。3)將上述透明溶膠在120℃下轉(zhuǎn)化成干凝膠顆粒，再在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行分解和氮化反應(yīng)，得到氮化顆粒，最后將氮化顆粒在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下高溫焙燒，冷卻后將粉塊粉碎過200目篩，即得到所需的熒光粉。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摻銪的鍶鋁硅系氮氧化物復(fù)合熒光粉的制備方法，其特征 在于所說的鍶的化合物為硝酸鍶、氯化鍶、氧化鍶或氫氧化鍶，鋁的化合物為硝酸鋁、氯化 鋁、氧化鋁或氫氧化鋁，銪的化合物為硝酸銪、氯化銪、氧化銪或氫氧化銪。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摻銪的鍶鋁硅系氮氧化物復(fù)合熒光粉的制備方法，其特征在 于將酸緩慢的加入到溶液中，形成透明溶膠時(shí)的PH值為1 4。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摻銪的鍶鋁硅系氮氧化物復(fù)合熒光粉的制備方法，其特征在 于將氮化顆粒在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下高溫焙燒的溫度是1000 1500°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種摻銪的鍶鋁硅系氮氧化物復(fù)合熒光粉及其制備方法。該復(fù)合熒光粉的化學(xué)組成為(Sr1-yEuyAl2-xSi2+xO8-xNx)·(Sr2-yEuyAl2-xSi1+xO7-xNx)，x＝0.1～0.4，y＝0.01～0.04。按比例準(zhǔn)確稱取鍶的化合物、鋁的化合物和銪的化合物溶解在去離子水或酸中，再與由正硅酸乙酯跟一定比例的去離子水、無水乙醇配成的穩(wěn)定溶液相混合，然后再加入一定比例的氮化硅納米粉并分散均勻，再用酸調(diào)整至合適的pH值，使其形成溶膠；將溶膠轉(zhuǎn)化成干凝膠顆粒；干凝膠顆粒在氮?dú)鈿夥障逻M(jìn)行分解和氮化反應(yīng)得到氮化顆粒，再在氮?dú)鈿夥毡Ｗo(hù)下高溫焙燒，即得摻銪的鍶鋁硅系氮氧化物復(fù)合熒光粉。在本發(fā)明所得的復(fù)合熒光粉材料中，單種熒光粉內(nèi)含兩種不同氮氧化物發(fā)光晶體，該晶體在紫外光或近紫外光激發(fā)下能同時(shí)發(fā)射兩至三種可見光，通過調(diào)整摻氮比例能有效調(diào)整混合光亮度和色坐標(biāo)，可用于白光LED器件中。
文檔編號C09K11/80GK101899304SQ20101023475
公開日2010年12月1日 申請日期2010年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月22日
發(fā)明者任祥忠, 侯茜茜, 張培新, 翁履謙, 陸正武 申請人:深圳大學(xué)