本发明属于发光材料技术领域，具体涉及一种含Mg氮化物荧光粉及其制备方法。
背景技术：
如今，液晶显示器(LCD)在我们的生活中无处不在，其应用范围从智能手机到平板电脑、电脑、大屏幕电视和数据投影仪。白色发光二极管(WLEDs)自1996年发明以来，因其低能耗、寿命长、无汞、亮度较高且颜色可调等特点使其取代传统的冷阴极荧光灯(CCFL)已被广泛用作背光组件在现代液晶技术中。
目前，商业化的白光LED主要由蓝光LED芯片与黄色荧光粉Y3Al5O12:Ce3+(YAG)组合而成。然而，由于荧光粉YAG:Ce3+光谱中红光成分不足而导致当前白光LED的显色指数偏低(CRI，Ra<80)、色温偏高(CCT>4000K)，难以满足室内照明以及宽色域液晶显示背光源等应用的要求。由于荧光粉决定着背光单元的色域范围、发光效率和可靠性，为提高显色性，由紫外激发的红绿蓝三基色荧光粉受到关注。为实现一个大色域，忠实地再现自然色彩，窄发射带的荧光粉受到关注，因为它们不仅可以减少通过滤色器后的发光量损失，而且也可以提高色纯度。因而在液晶显示技术中需要具有合适的发射波长和窄带发射的荧光粉。
与传统的基于YAG:Ce3+荧光粉的背光源相比，用窄带制备的背光源具有更宽的色域，有望实现超过100％的超宽色域以及应用于超高色域液晶显示屏。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题在于提供一种窄带发射含Mg氮化物荧光粉，并为该荧光粉提供一种制备方法。
解决上述技术问题所采用的荧光粉用化学通式(Sr1-y-xMxRey)aMgbSic(N1-δOδ)d表示，其中7≤a≤9、6≤b≤8、8≤c≤10、d＝(2a+2b+4c)/3、0≤x≤0.2、0＜y≤0.1、0≤δ≤0.005，M代表Ca、Ba、Mn、Zn、Cd中任意一种，Re代表Eu、Ce、Sm、Yb、Tb、Dy、Pr、Ho、Tm、Er中任意一种。
上述的含Mg氮化物荧光粉的化学通式中，优选a＝8、b＝7、c＝9、d＝22、x＝0、y＝0.01。
上述的含Mg氮化物荧光粉的化学通式中，进一步优选a＝8、b＝7、c＝9、d＝22、0＜x≤0.2、y＝0.01，M代表Ca。
上述的含Mg氮化物荧光粉的化学通式中，进一步优选a＝8、b＝7、c＝9、d＝22、0＜x≤0.1、y＝0.01，M代表Ba、Mn、Zn、Cd中任意一种。
本发明含Mg氮化物荧光粉的制备方法为：称取纯度99％以上的Sr3N2、纯度99.9％以上的M3N2、Mg或Mg3N2、Si3N4、ReN或ReF2，混合均匀并研磨后放入钨坩埚中，在N2与H2体积比为95:5的还原气氛下进行，还原气氛的压力为1MPa，烧结温度为1480～1550℃，烧结时间为6～10小时。
上述制备方法中，所述研磨的时间为15～30分钟，所述烧结温度优选1500℃，烧结时间优选8小时。
本发明荧光粉(Sr1-y-xMxRey)aMgbSic(N1-δOδ)d中的O来源于制备原料Sr3N2中的氧，由于在Sr3N2的制备过程中会引入氧，因此Sr3N2的纯度不同，所得荧光粉中氧的含量不同，纯度越高，氧含量越低。
本发明含Mg氮化物荧光粉是以(Sr1-xMx)aMgbSic(N1-δOδ)d作为荧光粉基质，Re作为发光中心，其半峰宽不大于80nm，特别是当无M或M＝Ca或Ba，Re＝Eu时，荧光粉的主发射峰在450nm，半峰宽不大于50nm，实现高色纯度蓝光发射。此种窄带发射含Mg氮化物荧光粉能和其他荧光粉有效搭配并应用于发光二极管上。此窄带发射含Mg氮化物荧光粉可应用于背光源，不仅可以减少通过滤色器后的发光量损失，而且也可以提高色纯度；可以实现更宽色域显示，有望应用于超高色域液晶显示屏。
附图说明
图1是实施例1制备的Sr7.92Eu0.08Mg7Si9(N1-δOδ)22(0≤δ≤0.005)荧光粉的X射线衍射图。
图2是实施例1制备的Sr7.92Eu0.08Mg7Si9(N1-δOδ)22(0≤δ≤0.005)荧光粉的光致发光荧光图(实线为激发光谱图，虚线为发射光谱图)。
图3是实施例3制备的Ca0.8Sr7.12Eu0.08Mg7Si9(N1-δOδ)22(0≤δ≤0.005)荧光粉的X射线衍射图。
图4是实施例3制备的Ca0.8Sr7.12Eu0.08Mg7Si9(N1-δOδ)22(0≤δ≤0.005)荧光粉的光致发光荧光图(实线为激发光谱图，虚线为发射光谱图)。
图5是实施例5制备的Ca1.6Sr6.32Eu0.08Mg7Si9(N1-δOδ)22(0≤δ≤0.005)荧光粉的X射线衍射图。
图6是实施例5制备的Ca1.6Sr6.32Eu0.08Mg7Si9(N1-δOδ)22(0≤δ≤0.005)荧光粉的光致发光荧光图(实线为激发光谱图，虚线为发射光谱图)。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明的保护范围不仅限于这些实施例。
下述实施例所使用的Sr3N2的纯度为99.9％以上，其他原料来自于商业品购买所得，纯度可达99.9％以上。
实施例1
称取1.4544g Sr3N2、0.1823g Mg、0.3507g Si3N4和0.0249g EuN，混合均匀后在玛瑙研钵中研磨20分钟，将研磨后的粉末放入钨坩埚中，以上操作均在充有氩气的手套箱中进行，然后将钨坩埚置于气压烧结炉中，在N2与H2体积比为95:5的还原气氛下进行烧结，还原气氛的压力为1MPa，烧结温度为1500℃，烧结时间为8小时，得到Sr7.92Eu0.08Mg7Si9(N1-δOδ)22(0≤δ≤0.005)荧光粉。
在制备的荧光粉中挑选晶体用Bruker D8Quest单晶仪进行单晶测试；荧光粉粉体充分研磨后采用日本理学株式会社生产的Rigakumini flex 6000型X射线粉末衍射仪进行物相分析(测试条件为：CuKα辐射，电压为40KV，电流为15mA，扫描范围为10°～50°，扫描速度为10°/min，步长为0.02°)，同时采用美国FEI公司生产的Quanta200型环境扫描电子显微镜(SEM)对颗粒进行能谱测试，随后采用日立公司生产的F-4600荧光光谱仪进行发光性能测试。
对所得单晶数据进行单晶解析，其属于单斜晶系，晶胞参数和α＝90°，β＝110.462(3)°，γ＝90°，Z＝2。将解析后的单晶数据进行X射线衍射模拟。由图1可见，所制备的荧光粉的衍射峰与晶体模拟衍射峰一致，说明制备的荧光粉为纯相。对得到氮化物荧光粉颗粒进行五次能谱测试取平均值，测得所含元素种类和相对含量是Sr:Mg:Si:N:O＝17.4:15.7:18.5:48.2:0.2，和目标氮化物的理论值接近。由图2见，所制备的荧光粉在373nm激发光下，发射峰值位于450nm处，属于Eu2+的d→f特征跃迁发射，说明样品发蓝光，且发射光谱的半峰宽为38nm，半峰宽较窄，色纯度较高，属于明显的窄带发射，可用于近紫外白光LED。
实施例2
称取1.4544g Sr3N2、0.2523g Mg3N2、0.3507g Si3N4和0.0249g EuN，混合均匀后在玛瑙研钵中研磨20分钟，将研磨后的粉末放入钨坩埚中，以上操作均在充有氩气的手套箱中进行，然后将钨坩埚置于气压烧结炉中，在N2与H2体积比为95:5的还原气氛下进行烧结，还原气氛的压力为1MPa，烧结温度为1500℃，烧结时间为8小时，得到Sr7.92Eu0.08Mg7Si9(N1-δOδ)22(0≤δ≤0.005)荧光粉。
实施例3
称取1.3089g Sr3N2、0.0741g Ca3N2、0.1823g Mg、0.3507g Si3N4和0.0249g EuN，混合均匀后在玛瑙研钵中研磨20分钟，将研磨后的粉末放入钨坩埚中，以上操作均在充有氩气的手套箱中进行，然后将钨坩埚置于气压烧结炉中，在N2与H2体积比为95:5的还原气氛下进行烧结，还原气氛的压力为1MPa，烧结温度为1500℃，烧结时间为8小时，得到Ca0.8Sr7.12Eu0.08Mg7Si9(N1-δOδ)22(0≤δ≤0.005)荧光粉。
将所得氮化物荧光粉粉体充分研磨后采用日本理学株式会社生产的Rigakuminiflex 6000型X射线粉末衍射仪进行物相分析(测试条件为：CuKα辐射，电压为40KV，电流为15mA，扫描范围为10°～50°，扫描速度为10°/min，步长为0.02°)，随后采用日立公司生产的F-4600荧光光谱仪进行发光性能测试。
由图3可见，所制备的荧光粉的衍射峰与实施例1制备的晶体模拟衍射峰一致，说明制备的荧光粉为物相与实施例1相同，物相较纯。由图4见，所制备的荧光粉在373nm激发光下，发射峰值位于450nm处，属于Eu2+的d→f特征跃迁发射，说明样品发蓝光，且发射光谱的半峰宽为42nm，半峰宽较窄，色纯度较高，属于明显的窄带发射，可用于近紫外白光LED。
实施例4
称取1.3089g Sr3N2、0.0741g Ca3N2、0.2523Mg3N2、0.3507g Si3N4和0.0249g EuN，混合均匀后在玛瑙研钵中研磨20分钟，将研磨后的粉末放入钨坩埚中，以上操作均在充有氩气的手套箱中进行，然后将钨坩埚置于气压烧结炉中，在N2与H2体积比为95:5的还原气氛下进行烧结，还原气氛的压力为1MPa，烧结温度为1500℃，烧结时间为8小时，得到Ca0.8Sr7.12Eu0.08Mg7Si9(N1-δOδ)22(0≤δ≤0.005)荧光粉。
实施例5
称取1.1635g Sr3N2、0.1483g Ca3N2、0.1823g Mg、0.3507g Si3N4和0.0249g EuN，混合均匀后在玛瑙研钵中研磨20分钟，将研磨后的粉末放入钨坩埚中，以上操作均在充有氩气的手套箱中进行，然后将钨坩埚置于气压烧结炉中，在N2与H2体积比为95:5的还原气氛下进行烧结，还原气氛的压力为1MPa，烧结温度为1500℃，烧结时间为8小时，得到Ca1.6Sr6.32Eu0.08Mg7Si9(N1-δOδ)22(0≤δ≤0.005)荧光粉。
将所得氮化物荧光粉粉体充分研磨后采用日本理学株式会社生产的Rigaku miniflex 6000型X射线粉末衍射仪进行物相分析(测试条件为：CuKα辐射，电压为40KV，电流为15mA，扫描范围为10°～50°，扫描速度为10°/min，步长为0.02°)，随后采用日立公司生产的F-4600荧光光谱仪进行发光性能测试。
由图5可见，所制备的荧光粉的衍射峰与实施例1制备的晶体模拟衍射峰一致，说明制备的荧光粉为物相与实施例1相同，物相较纯。由图6见，所制备的荧光粉在373nm激发光下，发射峰值位于450nm处，属于Eu2+的d→f特征跃迁发射，说明样品发蓝光，且发射光谱的半峰宽为45nm，半峰宽较窄，色纯度较高，属于明显的窄带发射，可用于近紫外白光LED。
实施例6
称取1.1635g Sr3N2、0.1483g Ca3N2、0.2523g Mg3N2、0.3507g Si3N4和0.0249g EuN，混合均匀后在玛瑙研钵中研磨20分钟，将研磨后的粉末放入钨坩埚中，以上操作均在充有氩气的手套箱中进行，然后将钨坩埚置于气压烧结炉中，在N2与H2体积比为95:5的还原气氛下进行烧结，还原气氛的压力为1MPa，烧结温度为1500℃，烧结时间为8小时，得到Ca1.6Sr6.32Eu0.08Mg7Si9(N1-δOδ)22(0≤δ≤0.005)荧光粉。