一種堿土鈉硅酸鹽熒光粉及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及稀土發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及提高堿土鈉硅酸鹽熒光粉發(fā)光強(qiáng)度和穩(wěn)定性的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]白光LED因節(jié)能、綠色環(huán)保、壽命長(zhǎng)及轉(zhuǎn)化速率快等優(yōu)點(diǎn)而成為新一代照明光源。目前，商業(yè)化的白光發(fā)光二極管(White Light Emitting D1de)主要采用GaInN芯片發(fā)出的藍(lán)光激發(fā)黃色YAG:Ce熒光粉而得到。但YAG熒光粉激發(fā)光譜范圍(420?490nm)較窄，最大波長(zhǎng)只達(dá)540nm左右，缺少紅光成分，其應(yīng)用在未來(lái)將會(huì)受到一定的限制。近年來(lái)，以硅酸鹽為基質(zhì)的黃色熒光粉，因其可為近紫外和藍(lán)光所激發(fā)，且具有發(fā)光亮度高和化學(xué)穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，受到人們的廣泛關(guān)注。2006年，Pardha等成功合成了堿土堿金屬Li2SrS14: Eu2+熒光粉(Chem.Mater.，2006，18(22):5267)。該熒光粉具有 400 ?470nm 的激發(fā)光譜和500?700nm的發(fā)射光譜。其色坐標(biāo)為(0.3346，0.3401)，與YAG:Ce3+的色坐標(biāo)(0.3069,0.3592)相比，紅光成分明顯增多。這一結(jié)果表明，采用Li2SrS14:Eu2+熒光粉封裝的LED能夠有效提高紅光發(fā)射效率，改善顯色指數(shù)，在白光LED領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，目前來(lái)說(shuō)，堿土堿金屬硅酸鹽熒光粉的發(fā)光效率與穩(wěn)定性仍然較低，需要進(jìn)一步

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種發(fā)光強(qiáng)度和穩(wěn)定性好的堿土鈉硅酸鹽熒光粉。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:
[0005]一種堿土鈉硅酸鹽熒光粉，化學(xué)表達(dá)式=Na20.2M! {x/2)0.Si02:xEu 2+，其中，M為堿土金屬Ca、Sr、Ba中任意一種，x為0.001?0.1。
[0006]作為優(yōu)選，該堿土鈉硅酸鹽熒光粉中的硅源以氮化硅引入，原料通過(guò)預(yù)熱處理，使氮化娃在高溫下氧化為氧化娃。
[0007]—種堿土鈉硅酸鹽熒光粉的制備方法，包括如下步驟:
[0008](I)以碳酸鈉、含有M的碳酸鹽、氮化硅和氧化銪按化學(xué)式Na20.{x/2)0.S12:xEu2+的摩爾比稱取所述各原料，其中，M為Ca、Sr、Ba中任意一種，x為0.001?0.1，得到混合物。
[0009](2)將該混合物裝入坩禍，在退火爐中400?500°C條件下預(yù)熱處理3?6小時(shí)，后冷卻到室溫，加入與氮化硅等物質(zhì)的摩爾量的含氮有機(jī)物，研磨混合均勻，得到預(yù)處理產(chǎn)物；
[0010](3)將預(yù)處理產(chǎn)物充分研磨混合均勻，在高溫爐內(nèi)于還原氣氛和900?1150°C條件下燒結(jié)3?7小時(shí)，后冷卻到室溫得到所述發(fā)光強(qiáng)度和穩(wěn)定性提高的堿土鈉硅酸鹽熒光粉。
[0011]進(jìn)一步的，所述的含有M的碳酸鹽為碳酸鈣、碳酸鍶、碳酸鋇中的任意一種。
[0012]進(jìn)一步的，所述含氮有機(jī)物為尿素或三聚氰胺中任意一種，其物質(zhì)量與所述氮化硅物質(zhì)的量(摩爾量)比為0.1?1:3。
[0013]進(jìn)一步，所述還原氣氛為氮?dú)浠旌蠚饣駽0氣氛。
[0014]本發(fā)明的堿土鈉硅酸鹽熒光粉，熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性好?，F(xiàn)有技術(shù)制備硅酸鹽熒光粉，多采用二氧化硅作為硅源，本發(fā)明的堿土鈉硅酸鹽熒光粉的制備方法，有益效果在于以氮化硅作為硅源，通過(guò)高溫預(yù)熱處理，氮化硅氧化成二氧化硅，提高了氧化硅的活性，促進(jìn)了熒光粉的燒結(jié)，減少產(chǎn)物中的缺陷，提高了熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度，含氮有機(jī)物中部分氮進(jìn)入堿土鈉硅酸鹽基質(zhì)，提高了熒光粉的熱穩(wěn)定性。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本發(fā)明提供的實(shí)施例1制備的熒光粉體發(fā)射光譜對(duì)比圖，激發(fā)波長(zhǎng)400nm，曲線1代表實(shí)施例1，曲線2代表對(duì)比實(shí)施例1-1，曲線3代表對(duì)比實(shí)施例1-2 ;
[0016]圖2是本發(fā)明提供的實(shí)施例1制備的熒光粉體溫度淬滅對(duì)比圖，曲線1代表實(shí)施例1，曲線2代表對(duì)比實(shí)施例1-1，曲線3代表對(duì)比實(shí)施例1-2。
【具體實(shí)施方式】
[0017]實(shí)施例1
[0018]堿土鈉硅酸鹽熒光粉，按照Na20.2Ca0.99950.Si02:0.0OlEu 2+稱取 Na 2C03、CaC03、Si3N4和Eu 203，它們之間的化學(xué)計(jì)量比(摩爾比)為1:1.999:2/3:0.0005，混合物裝入坩禍，在退火爐中400°C條件下預(yù)熱處理6小時(shí)，冷卻到室溫，加入尿素，其摩爾量與氮化硅摩爾量的比為0.1:3，得到預(yù)處理產(chǎn)物，將預(yù)處理產(chǎn)物充分研磨混合均勻后，放置剛玉坩禍中，再放入高溫爐中于C0氣氛下在1150°C焙燒3小時(shí)，后冷卻到室溫，得到圖1中曲線1的堿土鈉硅酸鹽熒光粉。
[0019]按照Na20.2Ca0.99950.Si02:0.0OlEu 2+稱取 Na 2C03、CaC03、Si3N4和 Eu 203,它們之間的化學(xué)計(jì)量比(摩爾比)為1:1.999:2/3:0.0005，混合物充分研磨混合均勻后，放置剛玉坩禍中，再放入高溫爐中于C0氣氛下在1150°C焙燒3小時(shí)，后冷卻到室溫，得到圖1中曲線2的對(duì)比實(shí)施例1-1的堿土鈉硅酸鹽熒光粉。
[0020]按照Na20.2Ca0.99950.Si02:0.0OlEu 2+稱取 Na 2C03、CaC03、Si02^P Eu 203，它們之間的化學(xué)計(jì)量比(摩爾比)為1:2.999:2:0.0005，混合物充分研磨混合均勻后，放置剛玉i甘禍中，再放入高溫爐中于C0氣氛下在1150°C焙燒3小時(shí)，后冷卻到室溫，得到圖1中曲線3的對(duì)比實(shí)施例1-2的堿土鈉硅酸鹽熒光粉。
[0021 ] 實(shí)施例1和對(duì)比實(shí)施例1-2的熒光粉XRD圖譜顯示產(chǎn)物的d值和相對(duì)強(qiáng)度變化趨勢(shì)一致，而對(duì)比實(shí)施例1-1顯示了很多雜峰，說(shuō)明以氮化硅作為硅源，并通過(guò)預(yù)熱處理，合成的熒光粉純度較高(實(shí)施例1)。而僅采用氮化硅作為硅源，原料未作預(yù)處理，得到的熒光粉純度不高，含較多雜相(對(duì)比實(shí)施例1-1)。從圖1可以看出，實(shí)施例1熒光材料的發(fā)光強(qiáng)度是對(duì)比實(shí)施例1-2的近4倍，說(shuō)明相比采用二氧化硅作為硅源，制備的堿土鈉硅酸鹽熒光粉，以氮化硅作為硅源，通過(guò)預(yù)熱處理，能明顯提高合成熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度。從圖2可以看出，本實(shí)施例1熒光粉的高溫?zé)岱€(wěn)定性比對(duì)比實(shí)施例1-2的高，說(shuō)明相比采用二氧化硅作為硅源，制備堿土鈉硅酸鹽的熒光粉體，以氮化硅作為硅源，通過(guò)預(yù)熱處理，能明顯的提高合成熒光粉的熱穩(wěn)定性。
[0022]實(shí)施例2
[0023]堿土鈉硅酸鹽熒光粉，按照Na2O CCaa 995O *Si02:0.0lEu 2+稱取 Na 2C03、CaCO3、Si3N4和Eu2O3，它們之間的化學(xué)計(jì)量比(摩爾比)為1:1.99:2/3:0.005，混合物裝入坩禍，在退火爐中500°C條件下預(yù)熱處理3小時(shí)，冷卻到室溫，加入三聚氰胺，其摩爾量與氮化硅摩爾量的比為0.1:3，得到預(yù)處理產(chǎn)物，將預(yù)處理產(chǎn)物充分研磨混合均勻后，放置剛玉坩禍中，再放入高溫爐中于CO氣氛下在900°C焙燒7小時(shí)，后冷卻到室溫，得到所述發(fā)光強(qiáng)度和穩(wěn)定性提高的堿土鈉硅酸鹽熒光粉。
[0024]按照Na20.2Ca0.9950.Si02:0.0lEu 2+稱取 Na 2C03、CaC03、S1jP Eu 203,它們之間的化學(xué)計(jì)量比(摩爾比)為1:1.99:2:0.005，混合物裝入坩禍，在退火爐中500°C條件下預(yù)熱處理3小時(shí)，冷卻到室溫得到預(yù)處理產(chǎn)物，將預(yù)處理產(chǎn)物充分研磨混合均勻后，放置剛玉坩禍中，再放入高溫爐中于CO氣氛下在900°C焙燒7小時(shí)，后冷卻到室溫，得到所述發(fā)光強(qiáng)度和穩(wěn)定性提高的堿土鈉硅酸鹽熒光粉(對(duì)比實(shí)施例2-1)。
[0025]本實(shí)施例以氮化硅作為硅源，通過(guò)預(yù)熱處理，合成的熒光粉純度較高，相比對(duì)比實(shí)施例2-1采用二氧化硅作為硅源，制備堿土鈉硅酸鹽熒光粉，其發(fā)光強(qiáng)度是后者的近4倍，尚溫穩(wěn)定性明顯尚于后者。
[0026]實(shí)施例3
[0027]堿土鈉硅酸鹽熒光粉，按照Na20.2Ca0.950.S12=0.1Eu 2+稱取 Na 2C03、CaCO3, Si3N4和Eu2O3，它們之間的化學(xué)計(jì)量比(摩爾比)為1:1.9:2/3:0.05，混合物裝入坩禍，在退火爐中400°C條件下預(yù)熱處理4小時(shí)，冷卻到室溫，加入尿素，其摩爾量與氮化硅摩爾量的比為0.3:3，得到預(yù)處理產(chǎn)物，將預(yù)處理產(chǎn)物充分研磨混合均勻后，放置剛玉坩禍中，再放入高溫爐中于5% H2+95% N2(體積比)的氮?dú)浠旌蠚夥障略?000°C焙燒5小時(shí)，后冷卻到室溫，得到所述發(fā)光強(qiáng)度和穩(wěn)定性提高的堿土鈉硅酸鹽熒光粉。
[0028]按照Na20.2Ca0.950.Si02:0.1Eu 2+稱取 Na 2C03、CaC03、S1jP Eu 203，它們之間的化學(xué)計(jì)量比(摩爾比)為1:1.9:2:0.05，混合物充分研磨混合均勻后，放置剛玉坩禍中，再放入高溫爐中于5% H2+95% N2(體積比)的氮?dú)浠旌蠚夥障略?000°C焙燒5小時(shí)，后冷卻到室溫，得到對(duì)比的堿土鈉硅酸鹽熒光粉(對(duì)比實(shí)施例3-1)。
[0029]本實(shí)施例以氮化硅作為硅源，通過(guò)預(yù)熱處理，合成的熒光粉純度較高，相比對(duì)比實(shí)施例3-1采用二氧化硅作為硅源，制備堿土鈉硅酸鹽熒光粉，其發(fā)光強(qiáng)度是后者的近4倍，尚溫穩(wěn)定性明顯尚于后者。
[0030]實(shí)施例4
[0031]堿土鈉硅酸鹽熒光粉，按照Na20.2Sr0.99950.S12 = 0.0OlEu 2+稱取 Na 2C03、SrCO3,Si3N4和Eu 203，它們之間的化學(xué)計(jì)量比(摩爾比)為1:1.999:2/3:0.0005，混合物裝入坩禍，在退火爐中500°C條件下預(yù)熱處理3小時(shí)，冷卻到室溫，加入尿素，其摩爾量與氮化硅摩爾量的比為0.5:3，得到預(yù)處理產(chǎn)物，將預(yù)處理產(chǎn)物充分研磨混合均勻后，放置剛玉坩禍中，再放入高溫爐中于CO氣氛下在1150°C焙燒3小時(shí)，后冷卻到室溫，得到所述發(fā)光強(qiáng)度和穩(wěn)定性提尚的喊土納娃酸鹽焚光粉。
[0032]按照Na20.2Sr0.99950.Si02:0.0OlEu 2+稱取 Na 2C03、