專利名稱：一種制備Mn²⁺摻雜AlON熒光粉粉末的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備Mn2+摻雜AlON熒光粉粉末的方法，屬于熒光陶瓷材料制備領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
利用GaN基LED實(shí)現(xiàn)通用白光照明已經(jīng)成為全球?qū)崿F(xiàn)固態(tài)照明的主要技術(shù)方案之一。針對(duì)實(shí)現(xiàn)通用照明的目標(biāo)，目前有藍(lán)光LED+YAG:Ce熒光粉和UV-LED+三色熒光粉兩條路線。對(duì)于采用藍(lán)光LED+YAG:Ce熒光粉合成白光的方案，由于顯色性的不足，所以需要加入紅色熒光粉提高顯色性，而綠色熒光粉是不可或缺的，對(duì)于UV-LED+三色熒光粉合成白光的方案，綠色熒光粉同樣是必需的。同時(shí)由于需要用紫外光或藍(lán)光LED芯片作激發(fā)源，此兩種方案對(duì)熒光粉在物理、化學(xué)穩(wěn)定性等方面均提出了更高的要求。
目前，綠色熒光粉的研究主要集中在以下三個(gè)大類。1)硫代鎵酸鹽體系，如 SrGa2、:Eu2+，在 470nm 激發(fā)下發(fā)射 535nm 綠光。Y. Do 等(Y. Do，K. Ko, S. Na, Y. Huh. Luminescenceproperties of potential Sr1^CaxGa2S4 green and greenish-yellow-emitting phosphors forwhite LED. J. Electrochem. Soc. 2006,153(7) H142.)發(fā)現(xiàn)，以Ca2+逐步取代Sr2+后，發(fā)射光譜由535nm紅移至555nm，并使用這兩種熒光粉結(jié)合455nm藍(lán)光芯片制作了綠光LED。然而該熒光粉需在有毒的H2S氣氛中合成，對(duì)人體和環(huán)境都有一定的損害。I. Sastry 等(I. Sastry,C. Bacalski, J. McKittrick. Preparation and green-emitting Sr1^EuxGa2S4Phosphors by a solid-state rapid metathesis reaction. J. Electrochem. Soc. 1999，146 :4316.)用固相 RMR 方法(Solid-state Rapid Metathesis Reaction)在較低溫度下，無(wú)需使用 H2S 氣體制備了 Sri_xEuxGa2、。Y.Jiang 等(Y.Jiang, G.Villalobos, J. Souriau, H. Paris, C. Summers, Z. Wang. Synthesis and properties of green phosphor SrGa2S4:Eu2+for field emission displays by an environmentalIy clean technique. Solid StateCommunications. 2000,113 :475.)不使用H2S氣體也制備了類球形、粒徑分布均勻、發(fā)光效率高的SrGaj4 = Eu2+熒光粉。另外，由于該體系熒光粉的穩(wěn)定性較差，在實(shí)際應(yīng)用中，由于長(zhǎng)時(shí)間受熱，該體系熒光粉易發(fā)生分解， 對(duì)發(fā)光效率及使用壽命等造成不利的影響。幻硅酸鹽體系。堿土金屬正硅酸鹽基質(zhì)是一類適合于白光LED的基質(zhì)材料。Eu2+由于與堿土金屬離子半徑相似而容易進(jìn)入晶格格位， 且通過(guò)不同堿土金屬離子的摻雜，Eu2+能量最低的5d電子組態(tài)可以出現(xiàn)較大的晶體場(chǎng)劈裂，因而產(chǎn)生較寬的激發(fā)帶。I. Chen 等(I. Chen, C. Lin, C. Yeh, R. Liu. Light converting inorganic phosphors for white light-emitting diodes. Materials. 2010,3 :2172.) 報(bào)道了(BauSra7Eua2)SiO4熒光粉，該熒光粉被460nm的藍(lán)光激發(fā)，產(chǎn)生528nm的綠光發(fā)射。但是該體系熒光粉的發(fā)光性能受溫度的影響非常大，其發(fā)光強(qiáng)度在150°C和300°C時(shí)， 分別只有25°C時(shí)的77%和9%。因此，此類熒光粉面臨著在白光LED使用過(guò)程中發(fā)光性能退化的問(wèn)題?；玫?氧)化物體系。氮氧化物綠色熒光粉目前主要有Eu2+、Ce3+、等稀土離子激活的塞隆(Sialon)和 MSW2N2 兩大類。R. J. Xie 等(R. J. Xie, N. Hirosaki,M. Mitomo, K. Uheda, T. Suehiro, X. Xu, Y. Yamamoto, T. Sekiguchi. Strong green emission from activated by divalent ytterbium under blue light irradiation. Journal of Physical Chemistry B. 2005，109 :9490.)在 0. 5MPa 的 N2 氣氛中于 1700°C合成 2h 制備了 (M1-Jbx) m/2Si12_m_nAl幽0nN16_n，M = Ca2+、Li+、Mg2+、Y2+，χ = 0. 002-0. 1，0· 5 彡 m = 2n 彡 3· 5。 樣品呈現(xiàn)多峰寬帶激發(fā)，445nm激發(fā)下發(fā)射M9nm綠光，能較好地配合藍(lán)光芯片使用。但是氮氧化物熒光粉的制備工藝條件較為苛刻，在實(shí)際應(yīng)用中增加了時(shí)耗和能耗，同時(shí)也增加了熒光粉的成本。
目前白光LED用熒光粉的激活離子絕大多數(shù)是稀土元素離子，這主要得益于稀土離子豐富的能級(jí)及類原子的窄帶發(fā)射光譜等優(yōu)勢(shì)。但是，受稀土離子的激發(fā)譜帶窄， 同時(shí)其應(yīng)用成本高昂等不利因素的影響，過(guò)渡族金屬元素離子越來(lái)越多地引起了人們的關(guān)注，尤其是Mn2+摻雜熒光粉的研究更為廣泛。目前研究較多的Mn2+摻雜的熒光粉有尖晶石體系。V. Singh 等(V. Singh, R. P. S. Chakrahdar, J. L. Rao, D. K. Kim. Synthesis, characterization, photoluminescence and EPR investigations of Mn doped MgAl2O4 phosphors. Journal ofSolid State Chemistry. 2007，180 :2067.)采用燃燒合成法在 500°C下制備了 MgAl2O4 = Mn2+綠色熒光粉。該熒光粉的合成條件較為溫和，且降低了成本。K. Izumi 等(K. Izumi, S. Miyazaki, S. Yoshida, T. Mizokawa, E. Hanamura. optical properties of 3d transition-metal-doped MgAl2O4 spinels.Physics Review B.2007， 76 :1.)對(duì)一系列過(guò)渡族金屬離子摻雜的鎂鋁尖晶石熒光粉進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)當(dāng)摻雜Mn2+時(shí)鎂鋁尖晶石熒光粉發(fā)射綠光。
y -A10N為立方尖晶石型晶體結(jié)構(gòu)，具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性及化學(xué)穩(wěn)定性，是一種理想的熒光粉基質(zhì)材料。R. J. Xie 等(R. J. Xie, N. Hirosaki, X. J. Liu, T. Takeda, H. L. Li. Crystal structure and photoluminescence of Mn2+-Mg2+ codoped gamma aluminum oxynitride(y-A10N) :A promising phosphor for white light-emitting diodes. Applied PhysicsLetters. 92, 201905 (2008).)采用 α -氧化鋁、氮化鋁、氧化鎂及碳酸錳，在合成溫度為1800°C，保溫時(shí)間為》ι，0. 5MPa的隊(duì)氣氛壓力的條件下，制備出了純相的A10N:Mg2+，Mn2+熒光粉粉末，并對(duì)其晶體結(jié)構(gòu)及光致發(fā)光性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明 A10N:Mg2+, Mn2+熒光粉具有峰值波長(zhǎng)位于520nm的寬帶綠光發(fā)射、單色性好、量子效率高及熱淬滅小的特點(diǎn)，是一種適用于通用白光LED照明的熒光粉。S. Kikkawa等(S. Kikkawa, N. Hatta, T. Takeda. Preparation of Aluminum Oxynitride by Nitridation of a Precursor Derived from Aluminum-Glycine Gel and the Effect of the Presence of the Europium. Journal of theAmerican Ceramic Society. 2008,91 :924.)通過(guò)氮化氧化物前驅(qū)體的方法合成了 Eu2+摻雜的AlON熒光粉，但由于Eu2+離子的半徑太大， 無(wú)法固溶到AlON晶體中，而Eu2+離子被證實(shí)存在于磁鉛石型結(jié)構(gòu)的氧化物中。L. J. Yin 等(L. J. Yin, X. Xu, L. Y. Hao, W. J. Xie, Y. F. Wang, L. X. Yang, Χ. F. Yang. Synthesis and photoluminescence of Eu2+-Mg2+ co-doped y-AlON phosphors. Materials Letters. 2009, 63 :1511.)則采用高溫固相法以300°C /min的升溫和降溫速率在1800°C高溫下保溫濁進(jìn)行Eu2+摻雜的AlON熒光粉，工藝條件更為苛刻，然而仍然無(wú)法得到純相的Eu2+摻雜 AlON 熒光粉。F. Zhang 等(F. Zhang, L. Q. An, X. J. Liu, G. H. Zhou, X. Y. Yuan, S. W. Wang. Upconversion luminescence in y -AlON: Yb3+, Tm3+ceramic phosphors. Journal of the4American Ceramic Society. 2009,92 :1888.)對(duì) Yb3+ 和 Tm3+ 共摻雜 AlON 熒光粉的上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能進(jìn)行了研究。從現(xiàn)有研究來(lái)看，Mn2+摻雜AlON熒光粉的研究尚處于起步階段，并未見其它相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種制備Mn2+摻雜AlON熒光粉粉末的方法，該方法制備速度快，所得Mn2+摻雜AlON熒光粉粉末純度高。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種制備Mn2+摻雜AlON熒光粉粉末的方法，其特征在于它包括如下步驟1)按α -氧化鋁、氮化鋁和MnO (或可分解為MnO的化合物)所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為 α -氧化鋁 69. 00-87. 91wt%、氮化鋁 10. 68-23. 69wt%, MnO 1. 41-8. 14wt%，將 α -氧化鋁、氮化鋁和MnO (或可分解為MnO的化合物)混合，得到混合粉料；按球(氧化鋁)料質(zhì)量比為2 4 1，將混合粉料分散于無(wú)水乙醇中，球磨不少于M小時(shí)，得漿料；2)將步驟1)的漿料置于真空干燥箱中在40-60°C下恒溫干燥100-200min，得混合物；3)將干燥后的混合物置于石墨反應(yīng)器中，石墨反應(yīng)器置于大電流反應(yīng)合成裝置中，大電流反應(yīng)合成裝置內(nèi)充有氮?dú)饣蚝獨(dú)獾幕旌蠚怏w，所充氣體壓力不大于0. IMPa ； 對(duì)石墨反應(yīng)器直接施加大電流，以100°C -400°C /min的升溫速度加熱到1650_1850°C，保溫時(shí)間為0-30min，自然冷卻后，得Mn2+摻雜AlON熒光粉粉末。所述的α-氧化鋁的純度大于99. 5wt%，平均粒徑小于或等于1 μ m，所含金屬雜質(zhì)的濃度低于500ppm(是指質(zhì)量濃度)。所述的氮化鋁的純度大于98wt%，平均粒徑小于或等于200nm，所含金屬雜質(zhì)的濃度低于5000ppm(是指質(zhì)量濃度)。所述的MnO可由可分解為MnO的化合物分解得到?？煞纸鉃镸nO的化合物粉末為碳酸錳、硝酸錳等粉末中的一種或兩種以上任意的混合。所述MnO (或可分解為MnO的化合物)的純度為98wt %，平均粒徑在5 μ m以下。步驟1)所述的混合可在任何種類的混合設(shè)備中混合足夠長(zhǎng)的時(shí)間，從而得到均勻的混合物。例如在球磨機(jī)中混合時(shí)間可以為M-48小時(shí)。上述混合可以采用干混或濕混工藝。濕混可使用不含水的有機(jī)溶劑，例如甲醇、無(wú)水乙醇、異丙醇或甲苯等。步驟2、所述的混合物的干燥，一般在干燥氣體氣氛中進(jìn)行，在干燥溫度范圍內(nèi)任何不與所述混合物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的氣體都可以用作干燥氣體，例如氮?dú)?，氬氣，氦氣和空氣等，最好選擇空氣。干燥可以在常壓或負(fù)壓下進(jìn)行。干燥溫度一般不超過(guò)60°C，并需要足夠的時(shí)間使所述的混合物完全干燥。本發(fā)明的原理是以α -氧化鋁、氮化鋁、MnO (或可分解為MnO的化合物)三相固相反應(yīng)為基礎(chǔ)，使用大電流合成裝置合成粉體。在合成過(guò)程中大電流快的升溫和降溫速度和短的保溫時(shí)間，有效的抑制了產(chǎn)物晶粒的長(zhǎng)大，降低了合成溫度，提高了轉(zhuǎn)化率。本發(fā)明的有益效果是1、該方法制備的熒光粉具有高的純度(》98. 2wt% )且粒徑分布均勻，合成過(guò)程速度快、制備效率高、能耗低。
2、制備的Mn2+摻雜AlON熒光粉具有峰值波長(zhǎng)為510nm的綠光發(fā)射，適用于白光 LED的應(yīng)用。
3、該方法過(guò)程簡(jiǎn)單。


圖1為本發(fā)明Mn2+摻雜AlON熒光粉粉末的XRD圖譜，有4條譜線，分別實(shí)施例1、 實(shí)施例3、實(shí)施例5及實(shí)施例7中制得的Mn2+摻雜AlON熒光粉粉末；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例3中制得的Mn2+摻雜AlON熒光粉粉末的激發(fā)光譜圖，發(fā)射波長(zhǎng)為510nm ；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例3中制得的Mn2+摻雜AlON熒光粉粉末的發(fā)射光譜圖，激發(fā)波長(zhǎng)為445nm。
具體實(shí)施方式
為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖、實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。
下面實(shí)施例1-8所采用的α -氧化鋁的純度大于99. 5wt %，平均粒徑小于或等于1 μ m，所含金屬雜質(zhì)的濃度低于500ppm。氮化鋁的純度大于98wt%，平均粒徑小于或等于200nm，所含金屬雜質(zhì)的濃度低于5000ppm。MnO (或可分解為MnO的化合物)的純度為 98wt%，平均粒徑在5μπι以下。
實(shí)施例1
稱取69. OOg α -氧化鋁，22. 86g氮化鋁和8. 14g MnO,放入混料瓶中混合，得到混合粉料；按球(氧化鋁)料質(zhì)量比為4 1，加入200mL無(wú)水乙醇，球磨對(duì)小時(shí)，得漿料；將漿料在60°C下真空干燥120min，得混合物；將干燥好的混合物過(guò)100目篩，取3g裝入石墨反應(yīng)器中，石墨反應(yīng)器置于大電流反應(yīng)合成裝置中，大電流反應(yīng)合成裝置中通入0. IMPa氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體；對(duì)石墨反應(yīng)器直接施加大電流，以100°C /min的升溫速度加熱到1750°C， 并在該溫度下保溫lOmin，然后自然降至室溫，得到Mn2+摻雜AlON熒光粉粉末。
采用XRD對(duì)該Mn2+摻雜AlON熒光粉粉末進(jìn)行物相檢測(cè)，所得粉末為單一相Mn2+摻雜AlON(如圖1所示)，未發(fā)現(xiàn)殘留的α-氧化鋁，氮化鋁和MnO。經(jīng)定量分析可知，所獲粉末中Mn2+摻雜AlON物相的純度為99. 6wt %。發(fā)光光譜顯示，Mn2+摻雜AlON熒光粉在5IOnm 處具有較強(qiáng)的寬帶發(fā)光(激發(fā)波長(zhǎng)為445nm)。本以實(shí)施例100°C /min的升溫速度加熱到 1750°C，并在該溫度下保溫lOmin，說(shuō)明該方法制備速度快。
實(shí)施例2
量取87. 91g α -氧化鋁，10. 68g氮化鋁和1. 41g MnO,放入混料瓶中混合，得到混合粉料；按球(氧化鋁)料質(zhì)量比為4 1，加入200mL無(wú)水乙醇，球磨對(duì)小時(shí)，得漿料；將漿料在60°C下真空干燥150min，得混合物；將干燥好的混合物過(guò)100目篩，取3g裝入石墨反應(yīng)器中，石墨反應(yīng)器置于大電流反應(yīng)合成裝置中，大電流反應(yīng)合成裝置中通入0. IMPa氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體；對(duì)石墨反應(yīng)器直接施加大電流，以100°C /min的升溫速度加熱到1750°C， 并在該溫度下保溫lOmin，然后自然降至室溫，所得為Mn2+摻雜AlON熒光粉粉末。
采用XRD對(duì)該粉末進(jìn)行物相檢測(cè)，所得粉末為單一相Mn2+摻雜A10N，未發(fā)現(xiàn)殘留的α-氧化鋁，氮化鋁和MnO。經(jīng)定量分析可知，所獲粉末中Mn2+摻雜AlON物相的純度為 98.7wt%。發(fā)光光譜顯示，Mn2+摻雜AlON熒光粉在510nm處具有較強(qiáng)的寬帶發(fā)光(激發(fā)波長(zhǎng)為 445nm)。實(shí)施例3 量取76. 50g α -氧化鋁，15. 50g氮化鋁和8. OOg MnO,放入混料瓶中混合，得到混合粉料；按球(氧化鋁)料質(zhì)量比為4 1，加入200mL無(wú)水乙醇，球磨對(duì)小時(shí)，得漿料；將漿料在60°C下真空干燥180min，得混合物；將干燥好的混合物過(guò)100目篩，取3g裝入石墨反應(yīng)器中，石墨反應(yīng)器置于大電流反應(yīng)合成裝置中，大電流反應(yīng)合成裝置中通入0. IMPa氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體；對(duì)石墨反應(yīng)器直接施加大電流，以100°C /min的升溫速度加熱到1750°C， 并在該溫度下保溫lOmin，然后自然降至室溫，所得為Mn2+摻雜AlON熒光粉粉末。采用XRD對(duì)該粉末進(jìn)行物相檢測(cè)，所得粉末為單一相Mn2+摻雜AlON(如圖1所示)， 未發(fā)現(xiàn)殘留的α-氧化鋁，氮化鋁和MnO。經(jīng)定量分析可知，所獲粉末中Mn2+摻雜AlON物相的純度為99. 2wt %。發(fā)光光譜顯示，Mn2+摻雜AlON熒光粉在510nm處具有較強(qiáng)的寬帶發(fā)光(激發(fā)波長(zhǎng)為445nm)(如圖2、圖3所示)。實(shí)施例4 量取82. 52g α -氧化鋁，16. 05g氮化鋁和1. 43g MnO,放入混料瓶中混合，得到混合粉料；按球(氧化鋁)料質(zhì)量比為4 1，加入200mL無(wú)水乙醇，球磨對(duì)小時(shí)，得漿料；將漿料在60°C下真空干燥120min，得混合物；將干燥好的混合物過(guò)100目篩，取3g裝入石墨反應(yīng)器中，石墨反應(yīng)器置于大電流反應(yīng)合成裝置中，大電流反應(yīng)合成裝置中通入0. IMPa氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體；對(duì)石墨反應(yīng)器直接施加大電流，以100°C /min的升溫速度加熱到1750°C， 并在該溫度下保溫lOmin，然后自然降至室溫，所得為Mn2+摻雜AlON熒光粉粉末。采用XRD對(duì)該粉末進(jìn)行物相檢測(cè)，所得粉末為單一相Mn2+摻雜A10N，未發(fā)現(xiàn)殘留的α-氧化鋁，氮化鋁和MnO。經(jīng)定量分析可知，所獲粉末中Mn2+摻雜AlON物相的純度為 98.9wt%。發(fā)光光譜顯示，Mn2+摻雜AlON熒光粉在510nm處具有較強(qiáng)的寬帶發(fā)光(激發(fā)波長(zhǎng)為 445nm)。實(shí)施例5 量取80. Olga-氧化鋁，15. 82g氮化鋁和4. 17g MnO,放入混料瓶中混合，得到混合粉料；按球(氧化鋁)料質(zhì)量比為4 1，加入200mL無(wú)水乙醇，球磨對(duì)小時(shí)，得漿料；將漿料在60°C下真空干燥180min，得混合物；將干燥好的混合物過(guò)100目篩，取3g裝入石墨反應(yīng)器中，石墨反應(yīng)器置于大電流反應(yīng)合成裝置中，大電流反應(yīng)合成裝置中通入0. IMPa氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體；對(duì)石墨反應(yīng)器直接施加大電流，以100°C /min的升溫速度加熱到1650°C， 并在該溫度下保溫lOmin，然后自然降至室溫，所得為Mn2+摻雜AlON熒光粉粉末。采用XRD對(duì)該粉末進(jìn)行物相檢測(cè)，所得粉末為單一相Mn2+摻雜A10N，未發(fā)現(xiàn)殘留的α-氧化鋁，氮化鋁和MnO。經(jīng)定量分析可知，所獲粉末中Mn2+摻雜AlON物相的純度為 99.7wt%。發(fā)光光譜顯示，Mn2+摻雜AlON熒光粉在510nm處具有較強(qiáng)的寬帶發(fā)光(激發(fā)波長(zhǎng)為 445nm)。實(shí)施例6 量取80. Olga-氧化鋁，15. 82g氮化鋁和4. 17g MnO,放入混料瓶中混合，得到混合粉料；按球(氧化鋁)料質(zhì)量比為4 1，加入200mL無(wú)水乙醇，球磨對(duì)小時(shí)，得漿料；將漿料在50°C下真空干燥llOmin，得混合物；將干燥好的混合物過(guò)100目篩，取3g裝入石墨反應(yīng)器中，石墨反應(yīng)器置于大電流反應(yīng)合成裝置中，大電流反應(yīng)合成裝置中通入0. IMpa氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體；對(duì)石墨反應(yīng)器直接施加大電流，以400°C /min的升溫速度加熱到1850°C， 并在該溫度下保溫lOmin，然后自然降至室溫，所得為Mn2+摻雜AlON熒光粉粉末。
采用XRD對(duì)該粉末進(jìn)行物相檢測(cè)，所得粉末為單一相Mn2+摻雜A10N，未發(fā)現(xiàn)殘留的α-氧化鋁，氮化鋁和MnO。經(jīng)定量分析可知，所獲粉末中Mn2+摻雜AlON物相的純度為 98.2wt%。發(fā)光光譜顯示，Mn2+摻雜AlON熒光粉在510nm處具有較強(qiáng)的寬帶發(fā)光(激發(fā)波長(zhǎng)為 445nm)。
實(shí)施例7
量取80. Olga-氧化鋁，15. 82g氮化鋁和4. 16g MnO,放入混料瓶中混合，得到混合粉料；按球(氧化鋁)料質(zhì)量比為4 1，加入200mL無(wú)水乙醇，球磨對(duì)小時(shí)，得漿料；將漿料在60°C下真空干燥190min，得混合物；將干燥好的混合物過(guò)100目篩，取3g裝入石墨反應(yīng)器中，石墨反應(yīng)器置于大電流反應(yīng)合成裝置中，大電流反應(yīng)合成裝置中通入0. IMI5a氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體；對(duì)石墨反應(yīng)器直接施加大電流，以50°C /min的升溫速度加熱到1850°C， 并在該溫度下保溫Omin，然后自然降至室溫，所得為Mn2+摻雜AlON熒光粉粉末。
采用XRD對(duì)該粉末進(jìn)行物相檢測(cè)，所得粉末為單一相Mn2+摻雜A10N，未發(fā)現(xiàn)殘留的α-氧化鋁，氮化鋁和MnO。經(jīng)定量分析可知，所獲粉末中Mn2+摻雜AlON物相的純度為 98.5wt%。發(fā)光光譜顯示，Mn2+摻雜AlON熒光粉在510nm處具有較強(qiáng)的寬帶發(fā)光(激發(fā)波長(zhǎng)為 445nm)。
實(shí)施例8
量取80. Olga-氧化鋁，15. 82g氮化鋁和4. 17g MnO,放入混料瓶中混合，得到混合粉料；按球(氧化鋁)料質(zhì)量比為4 1，加入200mL無(wú)水乙醇，球磨對(duì)小時(shí)，得漿料；將漿料在50°C下真空干燥lOOmin，得混合物；將干燥好的混合物過(guò)100目篩，取3g裝入石墨反應(yīng)器中，石墨反應(yīng)器置于大電流反應(yīng)合成裝置中，大電流反應(yīng)合成裝置中通入0. 051MI^氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體；對(duì)石墨反應(yīng)器直接施加大電流，以400°C /min的升溫速度加熱到1650°C， 并在該溫度下保溫30min，然后自然降至室溫，所得為Mn2+摻雜AlON熒光粉粉末。
采用XRD對(duì)該粉末進(jìn)行物相檢測(cè)，所得粉末為單一相Mn2+摻雜A10N，未發(fā)現(xiàn)殘留的α-氧化鋁，氮化鋁和MnO。經(jīng)定量分析可知，所獲粉末中Mn2+摻雜AlON物相的純度為 99.0wt%。發(fā)光光譜顯示，Mn2+摻雜AlON熒光粉在510nm處具有較強(qiáng)的寬帶發(fā)光(激發(fā)波長(zhǎng)為 445nm)。
實(shí)施例8:
量取72. 3ga-氧化鋁，23. 69g氮化鋁和4. Olg MnO,放入混料瓶中混合，得到混合粉料；按球(氧化鋁)料質(zhì)量比為3 1，加入200mL無(wú)水乙醇，球磨48小時(shí)，得漿料；將漿料在40°C下真空干燥200min，得混合物；將干燥好的混合物過(guò)100目篩，取3g裝入石墨反應(yīng)器中，石墨反應(yīng)器置于大電流反應(yīng)合成裝置中，大電流反應(yīng)合成裝置中通入0. IMI5a氣體 (即含氮?dú)獾幕旌蠚怏w)作為保護(hù)氣體；對(duì)石墨反應(yīng)器直接施加大電流，以400°C /min的升溫速度加熱到1650°C，并在該溫度下保溫aiiin，然后自然降至室溫，所得為Mn2+摻雜AlON 熒光粉粉末。
采用XRD對(duì)該粉末進(jìn)行物相檢測(cè)，所得粉末為單一相Mn2+摻雜A10N，未發(fā)現(xiàn)殘留的α-氧化鋁，氮化鋁和MnO。經(jīng)定量分析可知，所獲粉末中Mn2+摻雜AlON物相的純度為 99.0wt%。發(fā)光光譜顯示，Mn2+摻雜AlON熒光粉在510nm處具有較強(qiáng)的寬帶發(fā)光(激發(fā)波長(zhǎng)為 445nm)。實(shí)施例9 首先，由碳酸錳分解，得到MnO ；量取80. Olga-氧化鋁，15. 82g氮化鋁和4. 17g MnO,放入混料瓶中混合，得到混合粉料；按球(氧化鋁)料質(zhì)量比為2 1，加入200mL無(wú)水乙醇，球磨36小時(shí)，得漿料；將漿料在50°C下真空干燥160min，得混合物；將干燥好的混合物過(guò)100目篩，取3g裝入石墨反應(yīng)器中，石墨反應(yīng)器置于大電流反應(yīng)合成裝置中，大電流反應(yīng)合成裝置中通入0. IMPa含氮?dú)獾幕旌蠚怏w(氮?dú)夂蜌鍤?，體積各占1/2)作為保護(hù)氣體；對(duì)石墨反應(yīng)器直接施加大電流，以400°C /min的升溫速度加熱到1650°C，并在該溫度下保溫5min，然后自然降至室溫， 所得為Mn2+摻雜AlON熒光粉粉末。采用XRD對(duì)該粉末進(jìn)行物相檢測(cè)，所得粉末為單一相Mn2+摻雜A10N，未發(fā)現(xiàn)殘留的α-氧化鋁，氮化鋁和MnO。經(jīng)定量分析可知，所獲粉末中Mn2+摻雜AlON物相的純度為 99.0wt%。發(fā)光光譜顯示，Mn2+摻雜AlON熒光粉在510nm處具有較強(qiáng)的寬帶發(fā)光(激發(fā)波長(zhǎng)為 445nm)。實(shí)施例10 與實(shí)施例9基本相同，不同之處在于以400°C /min的升溫速度加熱到1650°C，然后自然降至室溫(即不保溫)，所得為Mn2+摻雜AlON熒光粉粉末。采用XRD對(duì)該粉末進(jìn)行物相檢測(cè)，所得粉末為單一相Mn2+摻雜A10N，未發(fā)現(xiàn)殘留的α-氧化鋁，氮化鋁和MnO。經(jīng)定量分析可知，所獲粉末中Mn2+摻雜AlON物相的純度為 99.0wt%。發(fā)光光譜顯示，Mn2+摻雜AlON熒光粉在510nm處具有較強(qiáng)的寬帶發(fā)光(激發(fā)波長(zhǎng)為 445nm)。實(shí)施例11 與實(shí)施例9基本相同，不同之處在于由硝酸錳錳分解，得到MnO。采用可分解為MnO的化合物，如碳酸錳或硝酸錳等中的一種或兩種及其以上混合粉末，均可實(shí)現(xiàn)相同的效果，在此不一一列舉實(shí)施例。本發(fā)明各工藝參數(shù)(如升溫速度、溫度、時(shí)間等)的上下限取值、以及其區(qū)間值，都能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明，在此不一一列舉實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種制備Mn2+摻雜AlON熒光粉粉末的方法，其特征在于它包括如下步驟1)按α-氧化鋁、氮化鋁和MnO所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為α-氧化鋁69.00-87. 9 Iwt %、氮化鋁10. 68-23. 69wt%, MnO 1. 41-8. 14wt%,將α -氧化鋁、氮化鋁和MnO混合，得到混合粉料；按球料質(zhì)量比為2 4 1，將混合粉料分散于無(wú)水乙醇中，球磨不少于M小時(shí)，得漿料；2)將步驟1)的漿料置于真空干燥箱中在40-60°C下恒溫干燥100-200min，得混合物；3)將干燥后的混合物置于石墨反應(yīng)器中，石墨反應(yīng)器置于大電流反應(yīng)合成裝置中，大電流反應(yīng)合成裝置內(nèi)充有氮?dú)饣蚝獨(dú)獾幕旌蠚怏w，所充氣體壓力不大于0. IMPa ；對(duì)石墨反應(yīng)器直接施加大電流，以100°C -400°C /min的升溫速度加熱到1650_1850°C，保溫時(shí)間為 0-30min,自然冷卻后，得Mn2+摻雜AlON熒光粉粉末。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備Mn2+摻雜AlON熒光粉粉末的方法，其特征在于所述的α-氧化鋁的純度大于99. 5wt%，平均粒徑小于或等于Ιμπι，所含金屬雜質(zhì)的濃度低于 500ppmo
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備Mn2+摻雜AlON熒光粉粉末的方法，其特征在于 所述的氮化鋁的純度大于98wt%，平均粒徑小于或等于200nm，所含金屬雜質(zhì)的濃度低于 5000ppm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備Mn2+摻雜AlON熒光粉粉末的方法，其特征在于所述MnO的純度為98wt%，平均粒徑在5 μ m以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種制備Mn2+摻雜AlON熒光粉粉末的方法，其特征在于所述的MnO由可分解為MnO的化合物分解得到，可分解為MnO的化合物粉末為碳酸錳、 硝酸錳粉末中的一種或兩種以上任意的混合。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備Mn2+摻雜AlON熒光粉粉末的方法，屬于熒光陶瓷材料制備領(lǐng)域。一種制備Mn2+摻雜AlON熒光粉粉末的方法，其特征在于它包括如下步驟1)按α-氧化鋁、氮化鋁和MnO所占質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為α-氧化鋁69.00-87.91wt％、氮化鋁10.68-23.69wt％、MnO1.41-8.14wt％，混合，得到混合粉料；球磨，得漿料；2)干燥，得混合物；3)將干燥后的混合物置于石墨反應(yīng)器中，石墨反應(yīng)器置于大電流反應(yīng)合成裝置中，大電流反應(yīng)合成裝置內(nèi)充有氮?dú)饣蚝獨(dú)獾幕旌蠚怏w；對(duì)石墨反應(yīng)器直接施加大電流，以100℃-400℃/min的升溫速度加熱到1650-1850℃，保溫時(shí)間為0-30min，自然冷卻后，得Mn2+摻雜AlON熒光粉粉末。該方法制備速度快，所得Mn2+摻雜AlON熒光粉粉末純度高。
文檔編號(hào)C09K11/64GK102504813SQ20111030594
公開日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年10月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月11日
發(fā)明者保萬(wàn)鑫, 傅正義, 尋尚巖, 張清杰, 王為民, 王玉成, 王皓 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)