一种锰离子激活的氟硅酸盐红色荧光粉及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种锰离子激活的氟硅酸盐红色荧光粉及其制备方法，化学组成为Mg1?xSiO2F2:xMn2+；其中，x取值0.06～0.20，通过如下步骤制成：步骤S1，按Mg1?xSiO2F2:xMn2+化学计量比称取原料碳酸镁、氟化钠、硅酸和二氧化锰的混合物，其中，x取值0.06～0.20；步骤S2，加入助熔剂进行研磨，研磨混匀得到混合物；步骤S3，将步骤S2得到的混合物装入坩埚，在高温炉内于还原气氛和1300～1500℃条件下烧结3～5小时，冷却即得；其中，助熔剂的添加量为原料重量的0.6～0.8％，所述助熔剂为硫化钠和硼酸的混合物，硫化钠和硼酸的重量比为5～7:1。本发明氟硅酸盐红色纳米荧光粉分散性好，发光强度高，稳定性高，这些优点与助熔剂中硫化钠和硼酸重量比有关，硫化钠和硼酸重量比为5～7:1时，发光强度最高。
【专利说明】
一种锰离子激活的氟硅酸盐红色荧光粉及其制备方法
技术领域
[0001] 本发明属于LED发光材料领域，具体涉及一种锰离子激活的氟硅酸盐红色荧光粉 及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 发光二极管(LED)是一种将电能转化为光能的半导体电子元件。这种电子元件早 在1962年出现，早期只能发出低光度的红光，之后发展出其他单色光的版本，时至今日能发 出的光已遍及可见光、红外线及紫外线，广度也被提升到较高的水平，被称为"第四代光 源"。由于其具有节能、环保、安全、寿命长等优点，现已被广泛应用于产业和生活中的各个 方面，包括指示、显示、装饰、背光源、普通照明等领域。
[0003] 对于应用较广泛的白光LED灯而言，目前实现白光LED的方法主要有三种：（1)在蓝 光芯片上面涂敷黄色荧光粉，主要是YAG: Ce，利用蓝光和黄光混合成白光；（2)将红、绿、蓝 三种颜色的芯片组合封装，芯片所发光直接混合成白光；（3)用近紫外光芯片激发红、绿、蓝 三种颜色的荧光粉混合成白光。在这三种方法中，第1种方法是当前最为成熟也是主流的方 法，但该方法的产品显色指数偏低，一般在70左右，色温偏高，普遍在5500K以上，与人眼的 最佳视觉要求存在一定偏差，因此需要掺入一定量的红色荧光粉。而其他两种方法也需要 使用红色荧光粉，以发出所需的红光。除此之外，在许多其他种类的LED光源或装置中也会 使用红色荧光粉。因此，LED行业对于红色荧光粉存在较大的市场需求。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种锰离子激活的氟硅酸盐红色荧光粉及其制备方法。
[0005] 本发明的上述目的是通过下面的技术方案得以实现的：
[0006] 一种氟硅酸盐红色纳米荧光粉，其化学组成为181-51〇2?2^111 2+;其中4取值范围 为0.06~0.20，通过如下步骤制备而成：
[0007] 步骤S1，按化学组成Mgl-xSi02F 2:XMn2+的化学计量比称取原料，所述原料为碳酸 镁、氟化钠、硅酸和二氧化锰的混合物，其中，X取值范围为〇. 06~0.20;
[0008] 步骤S2，加入助熔剂进行研磨，研磨混匀得到混合物；
[0009] 步骤S3,将步骤S2得到的混合物装入坩埚，在高温炉内于还原气氛和1300~1500 °C条件下烧结3~5小时，冷却即得所述氟硅酸盐红色纳米荧光粉；
[0010] 其中，助熔剂的添加量为原料重量的0.6~0.8%，所述助熔剂为硫化钠和硼酸的 混合物，硫化钠和硼酸的重量比为5~7:1。
[0011] 进一步地，所述的氟娃酸盐红色纳米焚光粉，其化学组成为Mgi-xSi〇2F2: χΜη2+;其 中，X取值〇. 10,通过如下步骤制备而成：
[0012] 步骤si，按化学组成Mgl-xSi02F 2: χΜη2+的化学计量比称取原料，所述原料为碳酸 镁、氟化钠、硅酸和二氧化锰的混合物，其中，X取值〇. 10;
[0013] 步骤S2，加入助熔剂进行研磨，研磨混匀得到混合物；
[0014]步骤S3,将步骤S2得到的混合物装入坩埚，在高温炉内于还原气氛和1400°C条件 下烧结4小时，冷却即得所述氟硅酸盐红色纳米荧光粉；
[0015]其中，助熔剂的添加量为原料重量的0.7%，所述助熔剂为硫化钠和硼酸的混合 物，硫化钠和硼酸的重量比为6:1。
[00?6] 进一步地，所述的氟娃酸盐红色纳米焚光粉，其化学组成为Mgi-xSi〇2F2: xMn2+;其 中，X取值0.06,通过如下步骤制备而成：
[0017] 步骤S1，按化学组成Mgl-xSi02F2: xMn2+的化学计量比称取原料，所述原料为碳酸 镁、氟化钠、硅酸和二氧化锰的混合物，其中，X取值〇. 06;
[0018] 步骤S2，加入助熔剂进行研磨，研磨混匀得到混合物；
[0019] 步骤S3,将步骤S2得到的混合物装入坩埚，在高温炉内于还原气氛和1300°C条件 下烧结5小时，冷却即得所述氟硅酸盐红色纳米荧光粉；
[0020] 其中，助熔剂的添加量为原料重量的0.6%，所述助熔剂为硫化钠和硼酸的混合 物，硫化钠和硼酸的重量比为5:1。
[0021 ] 进一步地，所述的氟娃酸盐红色纳米焚光粉，其化学组成为Mgl-xSi〇2F2: xMn2+;其 中，X取值0.20,通过如下步骤制备而成：
[0022] 步骤S1，按化学组成Mgl-xSi02F2:XMn 2+的化学计量比称取原料，所述原料为碳酸 镁、氟化钠、硅酸和二氧化锰的混合物，其中，X取值〇. 20;
[0023] 步骤S2，加入助熔剂进行研磨，研磨混匀得到混合物；
[0024] 步骤S3,将步骤S2得到的混合物装入坩埚，在高温炉内于还原气氛和1500°C条件 下烧结3小时，冷却即得所述氟硅酸盐红色纳米荧光粉；
[0025] 其中，助熔剂的添加量为原料重量的0.8%，所述助熔剂为硫化钠和硼酸的混合 物，硫化钠和硼酸的重量比为7:1。
[0026] 进一步地，所述还原气氛为一氧化碳还原气氛。
[0027]本发明的优点：
[0028] 本发明提供的氟硅酸盐红色纳米荧光粉分散性好，发光强度高，稳定性高，这些优 点与助熔剂中硫化钠和硼酸重量比有关，硫化钠和硼酸的重量比为5~7:1时，发光强度最 尚。
【具体实施方式】
[0029] 下面结合实施例进一步说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明保护范 围。尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对 本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
[0030] 实施例1:氟硅酸盐红色纳米荧光粉的制备
[0031] 化学组成为Mgl-xSi02F 2: xMn2+;其中，X取值0.10，通过如下步骤制备而成：
[0032] 步骤S1，按化学组成Mgl-xSi02F2:xMn 2+的化学计量比称取原料，所述原料为碳酸 镁、氟化钠、硅酸和二氧化锰的混合物，其中，X取值〇. 10;
[0033] 步骤S2，加入助熔剂进行研磨，研磨混匀得到混合物；
[0034] 步骤S3,将步骤S2得到的混合物装入坩埚，在高温炉内于还原气氛和1400°C条件 下烧结4小时，冷却即得所述氟硅酸盐红色纳米荧光粉；
[0035] 其中，助熔剂的添加量为原料重量的0.7%，所述助熔剂为硫化钠和硼酸的混合 物，硫化钠和硼酸的重量比为6:1。
[0036] 实施例2:氟硅酸盐红色纳米荧光粉的制备
[0037] 化学组成为Mgi-xSi〇2F2: xMn2+;其中，X取值0.06，通过如下步骤制备而成：
[0038] 步骤S1，按化学组成Mgl-xSi02F2:xMn 2+的化学计量比称取原料，所述原料为碳酸 镁、氟化钠、硅酸和二氧化锰的混合物，其中，X取值〇. 06;
[0039] 步骤S2，加入助熔剂进行研磨，研磨混匀得到混合物；
[0040] 步骤S3,将步骤S2得到的混合物装入坩埚，在高温炉内于还原气氛和1300°C条件 下烧结5小时，冷却即得所述氟硅酸盐红色纳米荧光粉；
[0041] 其中，助熔剂的添加量为原料重量的0.6%，所述助熔剂为硫化钠和硼酸的混合 物，硫化钠和硼酸的重量比为5:1。
[0042] 实施例3:氟硅酸盐红色纳米荧光粉的制备
[0043] 化学组成为Mgl-xSi02F2: xMn2+;其中，X取值0.20，通过如下步骤制备而成：
[0044] 步骤S1，按化学组成Mgl-xSi02F2:XMn 2+的化学计量比称取原料，所述原料为碳酸 镁、氟化钠、硅酸和二氧化锰的混合物，其中，X取值〇. 20;
[0045] 步骤S2，加入助熔剂进行研磨，研磨混匀得到混合物；
[0046] 步骤S3,将步骤S2得到的混合物装入坩埚，在高温炉内于还原气氛和1500°C条件 下烧结3小时，冷却即得所述氟硅酸盐红色纳米荧光粉；
[0047] 其中，助熔剂的添加量为原料重量的0.8%，所述助熔剂为硫化钠和硼酸的混合 物，硫化钠和硼酸的重量比为7:1。
[0048] 实施例4:氟硅酸盐红色纳米荧光粉的制备
[0049] 化学组成为Mgl-xSi02F2: xMn2+;其中，X取值0.10，通过如下步骤制备而成：
[0050] 步骤S1，按化学组成Mgl-xSi02F2:XMn 2+的化学计量比称取原料，所述原料为碳酸 镁、氟化钠、硅酸和二氧化锰的混合物，其中，X取值〇. 10;
[0051 ] 步骤S2，加入助熔剂进行研磨，研磨混匀得到混合物；
[0052]步骤S3,将步骤S2得到的混合物装入坩埚，在高温炉内于还原气氛和1400°C条件 下烧结4小时，冷却即得所述氟硅酸盐红色纳米荧光粉；
[0053]其中，助熔剂的添加量为原料重量的0.7%，所述助熔剂为硫化钠和硼酸的混合 物，硫化钠和硼酸的重量比为5:1。
[0054]实施例5:氟硅酸盐红色纳米荧光粉的制备
[0055] 化学组成为Mgi-xSi〇2F2:xMn2+;其中，X取值0.10,通过如下步骤制备而成：
[0056] 步骤S1，按化学组成Mgl-xSi02F2:xMn 2+的化学计量比称取原料，所述原料为碳酸 镁、氟化钠、硅酸和二氧化锰的混合物，其中，X取值〇. 10;
[0057] 步骤S2，加入助熔剂进行研磨，研磨混匀得到混合物；
[0058]步骤S3,将步骤S2得到的混合物装入坩埚，在高温炉内于还原气氛和1400Γ条件 下烧结4小时，冷却即得所述氟硅酸盐红色纳米荧光粉；
[0059] 其中，助熔剂的添加量为原料重量的0.7%，所述助熔剂为硫化钠和硼酸的混合 物，硫化钠和硼酸的重量比为7:1。
[0060] 实施例6:对比实施例，硫化钠和硼酸的重量比为4:1
[0061 ] 化学组成为Mgl-xSi02F 2: xMn2+;其中，X取值0.10，通过如下步骤制备而成：
[0062] 步骤S1，按化学组成Mgl-xSi02F 2:XMn2+的化学计量比称取原料，所述原料为碳酸 镁、氟化钠、硅酸和二氧化锰的混合物，其中，X取值〇. 10;
[0063] 步骤S2，加入助熔剂进行研磨，研磨混匀得到混合物；
[0064] 步骤S3,将步骤S2得到的混合物装入坩埚，在高温炉内于还原气氛和1400°C条件 下烧结4小时，冷却即得所述氟硅酸盐红色纳米荧光粉；
[0065] 其中，助熔剂的添加量为原料重量的0.7%，所述助熔剂为硫化钠和硼酸的混合 物，硫化钠和硼酸的重量比为4:1。
[0066] 实施例7:对比实施例，硫化钠和硼酸的重量比为8:1
[0067] 化学组成为Mgi-xSi〇2F2:xMn2+;其中，X取值0.10,通过如下步骤制备而成：
[0068] 步骤S1，按化学组成Mgl-xSi02F 2:XMn2+的化学计量比称取原料，所述原料为碳酸 镁、氟化钠、硅酸和二氧化锰的混合物，其中，X取值〇. 10;
[0069] 步骤S2，加入助熔剂进行研磨，研磨混匀得到混合物；
[0070] 步骤S3,将步骤S2得到的混合物装入坩埚，在高温炉内于还原气氛和1400°C条件 下烧结4小时，冷却即得所述氟硅酸盐红色纳米荧光粉；
[0071] 其中，助熔剂的添加量为原料重量的0.7%，所述助熔剂为硫化钠和硼酸的混合 物，硫化钠和硼酸的重量比为8:1。
[0072]实施例8:效果实施例
[0073]分别测试实施例1~7制备的荧光粉的发光性能，不同实施例荧光粉的激发和发射 光谱的位置基本一致，但发光强度、发光稳定性和分散性有较大不同，结果如表1。其中，发 光强度以实施例1为基准，设为100,其余实施例为相对于实施例1的相对发光强度。
[0074]表1不同实施例荧光粉的发光性能和分散性
[0076] 实施例2、3的测试结果与实施例4、5基本一致。
[0077] 上述实验结果表明，本发明提供的氟硅酸盐红色纳米荧光粉分散性好，发光强度 高，稳定性高，这些优点与助熔剂中硫化钠和硼酸重量比有关，硫化钠和硼酸的重量比为5 ~7:1时，发光强度最高。
[0078] 上述实施例的作用在于说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明的保护 范围。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换， 而不脱离本发明技术方案的实质和保护范围。
【主权项】
1. 一种氟硅酸盐红色纳米荧光粉，其化学组成为Mg1-XSiO2F 2: XMn2+;其中，X取值范围为 0.06~0.20，其特征在于，通过如下步骤制备而成： 步骤Sl，按化学组成Mg1-XSiO2F2: xMn2+的化学计量比称取原料，所述原料为碳酸镁、氟化 钠、硅酸和二氧化锰的混合物，其中，X取值范围为0.06~0.20; 步骤S2，加入助熔剂进行研磨，研磨混匀得到混合物； 步骤S3,将步骤S2得到的混合物装入坩埚，在高温炉内于还原气氛和1300~1500°C条 件下烧结3~5小时，冷却即得所述氟硅酸盐红色纳米荧光粉； 其中，助熔剂的添加量为原料重量的0.6~0.8%，所述助熔剂为硫化钠和硼酸的混合 物，硫化钠和硼酸的重量比为5~7:1。2. 根据权利要求1所述的氟硅酸盐红色纳米荧光粉，其化学组成为Mg1-XSiO2F2: xMn2+;其 中，X取值0.10，其特征在于，通过如下步骤制备而成： 步骤Sl，按化学组成Mg1-XSiO2F2: xMn2+的化学计量比称取原料，所述原料为碳酸镁、氟化 钠、硅酸和二氧化锰的混合物，其中，X取值0.10; 步骤S2，加入助熔剂进行研磨，研磨混匀得到混合物； 步骤S3,将步骤S2得到的混合物装入坩埚，在高温炉内于还原气氛和1400°C条件下烧 结4小时，冷却即得所述氟硅酸盐红色纳米荧光粉； 其中，助熔剂的添加量为原料重量的0.7%，所述助熔剂为硫化钠和硼酸的混合物，硫 化钠和硼酸的重量比为6:1。3. 根据权利要求1所述的氟硅酸盐红色纳米荧光粉，其化学组成为Mg1-XSiO2F2: xMn2+;其 中，X取值0.06，其特征在于，通过如下步骤制备而成： 步骤Sl，按化学组成Mg1-XSiO2F2: xMn2+的化学计量比称取原料，所述原料为碳酸镁、氟化 钠、硅酸和二氧化锰的混合物，其中，X取值0.06; 步骤S2，加入助熔剂进行研磨，研磨混匀得到混合物； 步骤S3,将步骤S2得到的混合物装入坩埚，在高温炉内于还原气氛和1300°C条件下烧 结5小时，冷却即得所述氟硅酸盐红色纳米荧光粉； 其中，助熔剂的添加量为原料重量的0.6%，所述助熔剂为硫化钠和硼酸的混合物，硫 化钠和硼酸的重量比为5:1。4. 根据权利要求1所述的氟硅酸盐红色纳米荧光粉，其化学组成为Mg1-XSiO2F2: xMn2+;其 中，X取值0.20，其特征在于，通过如下步骤制备而成： 步骤Sl，按化学组成Mg1-XSiO2F2: xMn2+的化学计量比称取原料，所述原料为碳酸镁、氟化 钠、硅酸和二氧化锰的混合物，其中，X取值0.20; 步骤S2，加入助熔剂进行研磨，研磨混匀得到混合物； 步骤S3,将步骤S2得到的混合物装入坩埚，在高温炉内于还原气氛和1500°C条件下烧 结3小时，冷却即得所述氟硅酸盐红色纳米荧光粉； 其中，助熔剂的添加量为原料重量的0.8%，所述助熔剂为硫化钠和硼酸的混合物，硫 化钠和硼酸的重量比为7:1。5. 根据权利要求1~4任一所述的氟硅酸盐红色纳米荧光粉，其特征在于:所述还原气 氛为一氧化碳还原气氛。
【文档编号】C09K11/61GK105950139SQ201610494572
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月29日
【发明人】徐达, 王晶, 胡程, 尹向南
【申请人】东台市天源荧光材料有限公司