硅酸盐荧光材料及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及功能材料领域，主要是发光材料技术领域，具体涉及硅酸盐荧光材料 及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002] 功能材料是指通过光、电、磁、热、化学、生化等作用后具有特定功能的材料。功能 材料涉及面广，具体包括光功能、电功能，磁功能，分离功能，形状记忆功能，等等。稀土功能 材料主要有磁性材料、储氢材料、发光材料、陶瓷材料、催化剂材料等。稀土发光材料吸收 能力强，光转换效率高，可发射从紫外线到红外光的光谱，特别在可见光区有很强的发射能 力。稀土发光材料已广泛应用在新光源照明、显示显像、X射线增光屏等各个方面。
[0003] LED被称为第四代光源，具有节能、环保、安全、长寿命、低功耗、低热、高亮度、防 水、微型、防震、易调光、光束集中、维护简便等特点，可以广泛应用于各种指示、显示、装饰、 背光源、普通照明等领域。
[0004] 目前，在商业领域中，LED照明的白光主要通过蓝光芯片与YAG黄色荧光粉组合的 方式获得，但是该方式得到的白光显色指数（Ra = 70~80)不高；蓝光激发红色和绿色荧 光粉的方式能够获得较高显色指数的白光，这种白光的获得方式促进了硅酸盐类荧光粉的 研究。硅酸盐类荧光粉的基质有很多种，在蓝光激发下，不同基质的荧光粉呈现不同的发光 波段，发光颜色从绿色到橙红色。此外，该类荧光粉所用原料成本低廉，制备工艺简单，因此 受到越来越多的关注和研究。
【发明内容】
[0005] 本发明解决的技术问题是：目前市场上销售的硅酸盐绿色荧光材料存在发光强度 不尚，稳定性$父差等缺点。
[0006] 本发明的目的是提供一种功能材料的化学组成以及该功能材料的制备方法，该功 能材料可有效被460nm的蓝光激发，并且可以发出503nm~557nm，尤其是505nm~550nm 的可见光。
[0007] 为解决上述技术问题，本发明提供了一种功能材料，是一种硅酸盐荧光材料，所述 荧光材料含有具有以下组成的材料：Ma+exNeSi1+b02+a+2bX 3。： xEu，其中，所述M选自Ba、Sr、Ca 和Mg组成的元素组中的一种或两种以上；所述N选自Li、Na、K和Rb组成的元素组中的一 种或两种以上；所述X选自F、Cl、Br和I组成的元素组中的一种或两种以上；其中，a、b、c 和 X 为配比参数，且 1. 8 彡 a 彡 2. 2,0〈b 彡 0· l，0〈c〈0. 3,0〈χ〈0· 5。
[0008] 本发明中，所述"荧光材料含有具有以下组成的材料:Ma+。xNJi 1+b02+a+2bX3。： xEu" 指的是：焚光材料的原料中各元素的配比为：Ma+"NJi1+b0 2+a+2bX3。： xEu。
[0009] 本专利提出的组成中，不同碱土金属的加入可以在晶格中形成不同的晶格格位， 少量的异种晶体格位产生的发光会调节主晶格格位发光，使其发生轻微的红移或蓝移，红 移或蓝移的程度与共掺杂元素的比例有关。卤素化合物的加入一方面可以作为助熔剂降低 焙烧温度，优化晶粒生长过程，细化晶粒，使晶粒球化；另一方面可以影响晶格参数，使晶格 产生畸变，从而调节发光波长。低电荷碱金属离子半径较小，可以填补晶格中Eu取代Sr或 Ba而形成的空位缺陷，使晶体结构更加完善，有利于提高产物的发光强度和稳定性。
[0010] 具体来说，针对现有技术的不足，本发明提供了如下技术方案：
[0011] -种硅酸盐荧光材料，其特征在于，所述荧光材料含有具有以下组成的材料： Ma+cxNcSi1+b02+a+2bX 3c : xEu，其中，所述M选自Ba、Sr、Ca和Mg组成的元素组中的一种或两种 以上；所述N选自Li、Na、K和Rb组成的元素组中的一种或两种以上；所述X选自F、Cl、Br 和I组成的元素组中的一种或两种以上；其中，a、b、c和X为配比参数，且1. 8 < a < 2. 2， 0〈b < 0· l，0〈c〈0. 3,0〈χ〈0· 5。
[0012] 优选的，上述荧光材料中，所述M为Ba和Sr的组合。
[0013] 优选的，上述荧光材料中，所述M选自Ba或Sr。
[0014] 优选的，上述荧光材料中，所述N为Na。
[0015] 优选的，上述荧光材料中，所述X选自Cl或F。
[0016] 优选的，上述荧光材料中，0 < c彡0. 1。
[0017] 优选的，上述荧光材料中，2彡a彡2.2。
[0018] 优选的，上述荧光材料中，0 < X彡0. 3。
[0019] 优选的，上述荧光材料中，所述荧光材料在460nm激发光下的发射光谱主发射峰 位为 503-557nm。
[0020] 优选的，上述荧光材料中，所述荧光材料在150°C下的发光维持率为67-92%。
[0021] 优选的，上述荧光材料中，所述荧光材料为：
[0022] Sr0 9Ba〇 9Na〇 jSij 〇5〇4.iCl〇 3 ： 0. 3Eun Sr j J5Ba1 JNa0 JSi105O4 3C10 3 ： 0. 05Eun
[0023] SrBaNa0 jSij Q5O4 JCl0 3 ： 0.1 Eun Sr 115Ba0 9Na〇 JSi105O4 JCl0 3 ： 0. 05Eun
[0024] SrnBaNao.iSiuOudu : 0· 05Eu 或者 Sr HBaNaaiSih05Oi1Cltl3 : 0· 05Eu。
[0025] 优选的，上述荧光材料中，所述荧光材料通过含有配比如下述化学式所示的化合 物复合而成：Ma+。xNeSi1+b0 2+a+2bX3。： xEu，其中，所述M选自Ba、Sr、Ca和Mg组成的元素组中 的一种或两种以上；所述N选自Li、Na、K和Rb组成的元素组中的一种或两种以上；所述 X选自F、C1、Br和I组成的元素组中的一种或两种以上；其中，a、b、c和X为配比参数，且 L 8 彡 a 彡 2. 2,0〈b 彡 0· l，0〈c〈0. 3,0〈χ〈0· 5。
[0026] 优选的，上述荧光材料中，所述荧光材料采用含有M元素、N元素、X元素、Si元素、 O元素和Eu元素的化合物的原料复合而成，且原料中M、N、Si、0、X和Eu元素的摩尔比例为 (a+c-x) :c : (1+b) : (2+a+2b) :3c，其中，1. 8 彡 a 彡 2. 2,0〈b 彡 0· l，0〈c〈0. 3,0〈χ〈0· 5。
[0027] 本发明还提供上述荧光材料的制备方法，包括下述步骤：
[0028] 按照化学计量比将含有组成元素的化合物原料与助熔剂混合后，在还原气氛下进 行焙烧得到所述荧光材料；
[0029] 其中，含有M元素的化合物选自碳酸盐、硝酸盐、醋酸盐、氧化物和卤化物组成的 组中的一种或两种以上；含有N元素的化合物选自碳酸盐、硝酸盐、醋酸盐、氧化物和卤化 物组成的组中的一种或两种以上；含有X元素的化合物为金属或非金属卤化物。
[0030] 优选的，上述制备方法中，所述助熔剂选自硼酸、碱金属卤化物、碱金属碳酸盐、硝 酸铵和卤化铵组成的组中的一种或两种以上。
[0031] 优选的，上述制备方法中，所述助熔剂的质量占原料总质量的1-10%，优选为 3-6 % 〇
[0032] 优选的，上述制备方法中，所述还原气氛选自碳粉、一氧化碳气氛或含氢气的氢氮 混合气；所述氢氮混合气中氢气的体积分数为60-100%。
[0033] 优选的，上述制备方法中，所述焙烧的温度为1200-1450°C，优选为1250-1350°C。
[0034] 优选的，上述制备方法中，所述焙烧过程的升温速率为5-10°C /min。
[0035] 优选的，上述制备方法中，所述焙烧的时间为3-11小时，优选为6-8小时。
[0036] 优选的，上述制备方法中，所述焙烧之前还包括预烧的过程，所述预烧的温度为 700-1100 °C，优选为 850-950 °C。
[0037] 优选的，上述制备方法中，所述预烧过程的升温速率为5-10°C /min，优选为 6-8°C /min〇
[0038] 优选的，上述制备方法中，所述预烧的时间为5-10小时，优选为6-9小时。
[0039] 本发明还提供上述荧光材料在LED照明器件领域的应用。
[0040]