綠色熒光粉及其合成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及巧光粉，具體的說(shuō)是一種β-SiAlON:化2+綠色巧光粉及其合成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 20世紀(jì)90年代W來(lái)，LED技術(shù)的長(zhǎng)足發(fā)展，使其白光LED、L邸背光等領(lǐng)域的應(yīng)用 越來(lái)越深入和廣泛。
[0003] 白光L邸相對(duì)于傳統(tǒng)照明技術(shù)具有低能耗、高效率、無(wú)污染、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在民 用照明方面前途樂觀。L邸照明技術(shù)中，巧光粉是其關(guān)鍵技術(shù)和原材料之一。目前白光LED 常用的綠色巧光粉主要為硫化物基巧光粉（例如化S:化，A1、SrGa2S4:Eu2+)，運(yùn)類巧光粉因 其普遍發(fā)光效率低、化學(xué)穩(wěn)定性差、易潮解，并會(huì)產(chǎn)生對(duì)人體和環(huán)境有害的硫化物氣體等問 題而使其應(yīng)用受到限制。
[0004] 在L邸背光領(lǐng)域，目前的市場(chǎng)主流趨勢(shì)仍為巧光粉加忍片的背光源方式，其所用 綠色巧光粉主要為寬譜帶的侶酸鹽體系（YAG體系、LuAG體系）及窄譜帶的娃酸鹽體系。 YAG侶酸鹽體系主要為黃綠粉，其光譜的半峰寬在106nm左右，色純度較低，很難達(dá)到NTSC 標(biāo)準(zhǔn)值的要求；LuAG侶酸鹽體系，同樣亮度較高，半峰寬較寬（FWHM= 106nm)，色彩飽和度 低，其顆粒密度較大，混膠配粉時(shí)容易出現(xiàn)沉降分層的現(xiàn)象，影響出光均勻性，并且原料成 本較高。而娃酸鹽體系雖然半峰寬較窄，為65nm左右，但該體系本身具有極高的熱衰減和 濕氣衰減，僅適合于一些低端的顯示產(chǎn)品。因此，研究新的基質(zhì)穩(wěn)定且合成條件簡(jiǎn)單的適合 白光LED、L邸背光顯示用綠色巧光粉就顯得尤為必要。
[0005] 近年來(lái)，稀±滲雜的新型氧氮化物、氮化物體系光轉(zhuǎn)換材料W其良好的穩(wěn)定性和 可靠性引起了研究者的廣泛關(guān)注。稀±滲雜的Sialon有獨(dú)特的光譜學(xué)性能，具有優(yōu)異的光 轉(zhuǎn)換效率，是一種具有良好應(yīng)用前景的LED光轉(zhuǎn)換材料，因而受到了研究者的廣泛關(guān)注和 研究。
[0006] 2005 年化otoHirosaki等人在"AP化IEDPHYSICSLETT邸S"上發(fā)表的 文章《Characterizationandpropertiesofgreen-emittingβ-SiAlON:Eu^^po wderphosphorsforwhiteli曲t-emittingdiodes》義用傳統(tǒng)高溫固相法合成 e-SiA10N:Eu2+巧光粉，工藝簡(jiǎn)單，其實(shí)驗(yàn)樣品顆粒長(zhǎng)度為4μπι，顆粒直徑僅為0. 5μπι; 2014 年HimYang等人在"J.AM.Ceram.Soc"雜志上發(fā)表的《Eu-DopedP-SiAlON Phosphors:Template-AssistantLowTemperaturesynthesis,DualBandEmission,and 化曲-ThermalSt油ility》通過低溫固相合成得到實(shí)驗(yàn)樣品，其細(xì)粉顆粒多，成型顆粒 少，最粗的顆粒直徑僅為0. 7μπι;中國(guó)專利CN102701745B通過碳熱還原一溶膠凝膠法 制備亞微米結(jié)構(gòu)的β-SiAlON，顆粒直徑僅為0. 3~0. 5μπι。歐洲專利ΕΡ2570400Α1和 ΕΡ2662430Α1提供了一種制備0-SiAlON:Eu2+巧光粉的工藝方法，通過熱處理、強(qiáng)酸（氨 氣酸加硝酸）酸處理等工藝，獲得的最終樣品顆粒均勻性差、粒徑短、顆粒直徑D50 = 5~ 6μm，并且整體工藝復(fù)雜，流程長(zhǎng)，操作具有一定的危險(xiǎn)性，能耗高，生產(chǎn)成本高。
[0007] 由W上的運(yùn)些文獻(xiàn)可W看出，現(xiàn)有0-SiAlON:Eu2+綠色巧光粉固相燒結(jié)法中，低 溫?zé)Y(jié)獲得的產(chǎn)品顆粒直徑均小于1μπι，顆粒形貌不均勻，嚴(yán)重影響巧光粉的亮度、光效； 而采用歐洲專利ΕΡ2570400Α1介紹的制備方法，雖然能夠獲得稍粗顆粒的β-SiA10N:Eu2+ 綠色巧光粉，顆粒直徑D50 = 5~6μm，但整體工藝復(fù)雜，流程長(zhǎng)，操作具有一定的危險(xiǎn)性， 能耗高，生產(chǎn)成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是要提供一種形貌規(guī)則、尺寸均勻、粒徑較粗的β-SiA10N:Eu2+巧 光粉，同時(shí)還要提供操作性好、環(huán)境友好的巧光粉的有效合成方法。
[0009] 本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)W上目的所采用的技術(shù)方案如下：
[0010] 本發(fā)明提供了一種β-SiA10N:Eu2+綠色巧光粉，其化學(xué)通式為化,SigAlbOeNd，式中 0. 003《X《0. 030,4. 0 <a< 5. 2,0. 10 <b< 0. 3,0. 04《C< 0. 1,5. 6《d< 7. 2。
[0011] 本發(fā)明還提供了一種β-SiA10N:Eu2+綠色巧光粉的制備方法，它包括如下步驟：
[001引 （1)所述巧光粉的化學(xué)通式為化xSiaAlbOcNd，式中0.003《X《0.030,4.0 <a < 5. 2,0. 10 <b< 0. 3,0. 04《C< 0. 1,5.6《d< 7. 2 ;
[001引 （2伯氣氛保護(hù)下，按通式化xSigAlANd中各元素化學(xué)計(jì)量比分別稱取原料，然后 加入助烙劑，得混合物料；
[0014] 所述混合物料中原料占94-99. 9wt%，助烙劑占0.l-6wt%;
[001引所述原料為SisN4、A1N、Al203和化2化，所述SisN4為α-SiΛ和/或β-Si3N4;所 述助烙劑為面化物；
[0016] (3)將混合物料置于球磨混料器中，干混，然后過篩，裝入相蝸，然后放入高溫氣壓 燒結(jié)爐中，抽真空至爐內(nèi)壓力低于10化，然后充入成，至爐內(nèi)壓力為0. 75~0. 85MPa，然后 加熱升溫；
[0017] 所述加熱升溫過程分為兩個(gè)階段，具體為：
[001引 階段一：室溫~Τ1，Τ1為1400~1600°C，5°C/min<升溫速率《10°C/min;在此 升溫階段，爐內(nèi)壓力隨溫度升高而上升至1.OMPa;
[0019]階段二：T1 ~T2,T2 為 1850°C~2000°C，0°C/min<升溫速率《5°C/min;到達(dá) T2后，在T2溫度下保溫8~12h;此階段過程中維持爐內(nèi)1.OMPa的壓力不變；
[0020] (4)步驟（3)之后，自然降溫至室溫，所得產(chǎn)物研磨后過篩，然后使用36~38wt% 濃度的鹽酸進(jìn)行酸處理，再水洗至洗涂液pH為6~7,然后加熱烘干，即得β-SiA10N:Eu2+ 綠色巧光粉。
[00引]本發(fā)明的方法中，步驟似中，所述SisN4優(yōu)選為α-Si3N4或α-Si3N4和β-Si3N4的混合物，所述a-Si3N4和e-Si3N4的混合物中a-Si3N4比例大于95%。
[0022] 本發(fā)明的方法中，步驟（3)優(yōu)選的方案是：將混合物料置于球磨混料器中，干混 0. 5h，然后過50~100目篩，裝入相蝸，然后放入高溫氣壓燒結(jié)爐中，抽真空至爐內(nèi)壓力為 0~10化，然后充入成氣至爐內(nèi)壓力為0. 75~0. 85MPa，然后加熱升溫；
[0023] 所述加熱升溫過程分為兩個(gè)階段，具體為：
[0024] 階段一：室溫~Τ1，Τ1為1400~1600°C，5°C/min<升溫速率《10°C/min;在此 升溫階段，爐內(nèi)壓力隨溫度升高而上升至1.OMPa;
[00巧]階段二：T1 ~T2,T2 為 1850°C~2000°C，0°C/min<升溫速率《5°C/min;到達(dá) Τ2后，在Τ2溫度下保溫8~12h;此階段過程中維持爐內(nèi)1.OMPa的壓力不變。
[002引本發(fā)明的方法中，所述面化物為L(zhǎng)i、化、K、Mg、Ca、Sr、Ba、A1、Ga和Ce中的任意一 種的面化物或任意兩種或兩種W上的面化物的混合物。
[0027] 優(yōu)選的方案是，本發(fā)明的方法中，所述面化物中所含面素為氣、氯或艦。
[0028] 具體的，所述面化物為下列化合物中的至少一種：LiCl、化C1、KC1、MgClz、化〇2、 SrClz、BaClz、AICI3、GaCls、CeCls、LiF、NaF、KF、MgFz、CaFz、SrFz、BaFz、AIF3、GaFs、CeFs、Lil、 Nal、KI、Mgiz、Calz、Sriz、Balz、A113、Gals、Cels。其中，優(yōu)選的為：KF、CeFs、Nal、BaFz、SrFz、 化CI2、"F、NaF、AIF3、MgFz、CaFz、GaFs、KI。
[0029] 本發(fā)明的方法中，步驟（4)優(yōu)選的方案是：步驟（3)之后，自然降溫至室溫，所得產(chǎn) 物研磨后過50~100目篩，然后使用36~38wt%濃度的鹽酸進(jìn)行酸處理，再水洗至洗涂液 抑為6~7,然后加熱烘干