一种Dy³⁺、Eu³⁺掺杂的TiAlON荧光材料及其制备方法

一种Dy³⁺、Eu³⁺掺杂的TiAlON荧光材料及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种Dy3+、Eu3+掺杂的TiAlON荧光材料及其制备方法，其通式为Dy2xEu2yTi2?3(x+y)/2Al4O4N4，其中，0.01≤x≤0.05、0.01≤y≤0.05，该荧光材料是以Ti3N4、AlN、Al2O3、Eu2O3和Dy2O3为原料，于硝酸中搅拌混合，干燥处理后经球磨得到素坯；再将所得素坯进行烧结，即得到Dy3+、Eu3+掺杂的TiAlON荧光材料。本发明所得TiAlON荧光材料具有优异的力学稳定性、热稳定性和发光性能，在363 nm LED激发下，可通过调节Dy3+与Eu3+的掺杂浓度比而产生红、黄、蓝等光，适于白光LED领域并有利于产业化。
【专利说明】
一种Dy3+、Eu3+掺杂的T i AI ON荧光材料及其制备方法
技术领域
[0001]本发明属于荧光材料制备技术领域，具体涉及一种Dy3+、Eu3+掺杂的TiAlON荧光材料及其制备方法。【背景技术】
[0002] SiAlON是Si3N4中Si和N原子被A1和0置换形成的一大类固溶体的总称。由于大量的共价键存在使得该体系材料具有优异的力学性能、温度性能和光谱性能，而Re3+-SiA10N (此3+=￡113+，1133+，073+‘")荧光材料是稀土离子掺杂进入5141(^的统称。相对于传统的荧光材料，氮化物基发光材料可以被更长波段激发从而发出多种需要波长的可见光，因此被广泛应用于白光LED领域。
[0003]迄今为止，关于SiAlON系的文献和专利较多，涵盖制备和应用多方面，但对于 TiAlON荧光材料却没有相关报道。而Ti4+离子半径(0.53埃)比Si4+(0.24埃)大，使得稀土离子更容易掺杂，稳定性更高；因此，我们设计利用Ti4+离子取代Si4+，从而获得TiAlON系固溶体。
【发明内容】

[0004]本发明的目的在于提供一种Dy3+、Eu3+掺杂的TiAlON荧光材料及其制备方法，该荧光材料具有优异的光谱性能，弥补了市场空白。
[0005]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:一种 Dy3+、Eu3+掺杂的 TiAlON 荧光材料，其通式为 Dy2XEu2YTi2-3(x+y)/2Al4〇4N4,其中，0.01 彡 x彡 0.05、0.0Ky 彡 0.05〇
[0006]所述Dy3+、Eu3+掺杂的TiAlON荧光材料的制备方法包括如下步骤:1)选择纯度高、大小均匀度接近的1^办4 411412〇3 4112〇3和072〇3，将各原料按照如下方程式进行配比:[2/3-(x+y)/2]Ti3N4+[4/3+2(x+y)]AlN+[4/3_(x+y) ]Al2〇3+xDy2〇3+yEu2〇3^Dy2xEU2yTi2-3(x+y)/2Al4〇4N4；2)按配比将各原料放入硝酸中，料酸配比按5mL/g，常温下搅拌混合24h，经干燥后再放入球磨罐中干磨4-8h，得到Dy3+、Eu3+掺杂的TiAlON素坯;其中，球料比为1:1，转速为100-250r/min；3)将步骤2)所得素坯装入刚玉坩埚中，再将刚玉坩埚放置于压力炉中，在1750°C、0.5-1.5MPa氮气气氛下烧结2h，然后冷却至室温，即得粉状Dy3+、Eu3+掺杂的TiAlON荧光材料。
[0007]所用Ti3N4的纯度为99.95%，细度为0.5-1_41邮勺纯度为99.95%，细度为0.5_; AI2O3的纯度为99.95%，细度为0.1-0.5_; Eu2〇3的纯度为99.95-99.99%，细度为0.5-1_; Dy2〇3的纯度为99 ? 8%，细度为0 ? 5-1mi。
[0008]本发明的优点在于:由于Ti4+离子半径(0.53埃)比Si4+(0.24埃)大，因此稀土离子更容易掺杂进去，可以有更高的离子掺杂浓度。本发明利用Ti4+代替Si4+，并使Ti3N4的Ti和N原子被A1和0置换，合成TiAlON系固溶体材料，再在TiAlON系固溶体材料中掺杂Dy3+、Eu3+。所得Dy3+、Eu3+掺杂的 TiAlON荧光材料不仅具有优异的力学稳定性、热稳定性和发光性能，且在363 nm LED激发下，可通过调节Dy3+与Eu3+的掺杂浓度比而产生红、黄、蓝等光，适于白光LED领域并有利于产业化。【附图说明】
[0009]图1为Dy3+、Eu3+掺杂的TiAlON荧光材料的粉末衍射图；图2为Dy3+、Eu3+掺杂的TiAlON荧光材料在高倍镜下的光学显微图谱；图3为利用363nm LED光源入射实施例1-3所得Dy3+、Eu3+不同掺杂浓度比的TiAlON荧光材料的发光谱图。【具体实施方式】
[0010]为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合【具体实施方式】对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。[0〇11] 所用Ti3N4的纯度为99.95%，细度为0.5-1_41邮勺纯度为99.95%，细度为0.5_; AI2O3的纯度为99.95%，细度为0.1-0.5_; Eu2〇3的纯度为99.95-99.99%，细度为0.5-1_; Dy2〇3的纯度为99 ? 8%，细度为0 ? 5-lum。[0〇12] 实施例1一种Dy3+、Eu3+掺杂的T i A10N荧光材料的制备方法，其制备方法包括如下步骤:1)选择纯度高、大小均匀度接近的1^必4 41141203 411203和07203，将其按照如下方程式进行配比:[2/3_(x+y)/2]Ti3N4+[4/3+2(x+y) ]AlN+[4/3_(x+y) ]Al2〇3+xDy2〇3+yEu2〇3— Dy2xEU2yTi2-3(x+y)/2Al4〇4N4，其中 x=0 ? 05，y=0 ? 01;2)按配比将各原料放入硝酸中，料酸配比为5mL/g，常温下搅拌混合24h，经干燥后再放入球磨罐中干磨4h，得到Dy3+、Eu3+掺杂的TiAlON素坯；其中，球料比为1:1，转速为250r/ min；3)将步骤2)所得素坯装入刚玉坩埚中，再将刚玉坩埚放置于压力炉中，在1750°C、 0.5MPa氮气气氛下烧结2h，然后冷却至室温，即得粉状Dy3+、Eu3+掺杂的TiAlON荧光材料。
[0013] 实施例2一种Dy3+、Eu3+掺杂的T i A10N荧光材料的制备方法，其制备方法包括如下步骤:1)选择纯度高、大小均匀度接近的1^必4 41141203 411203和07203，将其按照如下方程式进行配比:[2/3_(x+y)/2]Ti3N4+[4/3+2(x+y) ]AlN+[4/3_(x+y) ]Al2〇3+xDy2〇3+yEu2〇3— Dy2xEU2yTi2-3(x+y)/2Al4〇4N4，其中 x=0 ? 03，y=0 ? 01;2)按配比将各原料放入硝酸中，料酸配比按5mL/g，常温下搅拌混合24h，经干燥后再放入球磨罐中干磨6h，得到Dy3+、Eu3+掺杂的TiAlON素坯；其中，球料比为1:1，转速为200r/ min；3)将步骤2)所得素坯装入刚玉坩埚中，再将刚玉坩埚放置于压力炉中，在1750°C、 l.0MPa氮气气氛下烧结2h，然后冷却至室温，即得粉状Dy3+、Eu3+掺杂的TiAlON荧光材料。 [〇〇14] 实施例3一种Dy3+、Eu3+掺杂的T i A10N荧光材料的制备方法，其制备方法包括如下步骤:1)选择纯度高、大小均匀度接近的1^必4 41141203 411203和07203，将其按照如下方程式进行配比:[2/3_(x+y)/2]Ti3N4+[4/3+2(x+y) ]AlN+[4/3_(x+y) ]Al2〇3+xDy2〇3+yEu2〇3— Dy2xEU2yTi2-3(x+y)/2Al4〇4N4，其中 x=0 ? 02，y=0 ? 03;2)按配比将各原料放入硝酸中，料酸配比按5mL/g，常温下搅拌混合24h，经干燥后再放入球磨罐中干磨8h，得到Dy3+、Eu3+掺杂的TiAlON素坯；其中，球料比为1:1，转速为100r/ min；3)将步骤2)所得素坯装入刚玉坩埚中，再将刚玉坩埚放置于压力炉中，在1750°C、 1.5MPa氮气气氛下烧结2h，然后冷却至室温，即得粉状Dy3+、Eu3+掺杂的TiAlON荧光材料。
[0015]图1为Dy3+、Eu3+掺杂的TiAlON焚光材料的粉末衍射图。图中，各个衍射峰与参考谱图(JCPDS#22-0488)相似。[〇〇16]图2为Dy3+、Eu3+掺杂的TiAlON荧光材料在高倍镜下的光学显微图谱。从图中可以看出，所得颗粒的尺寸为50微米以上，在此尺度下，颗粒呈现透明状。[〇〇17] 图3为利用363nm LED光源入射实施例1-3所得Dy3+、Eu3+不同掺杂浓度比的TiAlON 荧光材料的发光谱图。从图中可以看出，在Dy3+/EU3+浓度比为5:1时，荧光最强发射峰位于 486nm蓝光位置；比例为3:1时，最强峰从486nm变为575nm;当浓度比为2:3时，最强峰位于 612nm。由此可以看出，随着Dy3+/Eu3+浓度比的变化，该荧光颗粒发光颜色也随着变化。
[0018]以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【主权项】
1 ?一种Dy3+、Eu3+掺杂的TiAlON荧光材料，其特征在于:其通式为Dy2xEu2yTi2—3(x+y)/ 2AI4O4N4,其中，0.01彡 x彡0.05、0.01<y<0.05。2.—种如权利要求1所述Dy3+、Eu3+掺杂的TiAlON荧光材料的制备方法，其特征在于:包 括如下步骤:1)选择纯度高、大小均匀度接近的Ti3N4，AlN，Al2〇3，Eu2〇4PDy2〇3;2)按配比将各原料放入硝酸中，料酸配比按5mL/g，常温下搅拌混合24h，经干燥后再放 入球磨罐中干磨4-8h，得到Dy3+、Eu3+掺杂的TiAlON素坯；3)将步骤2)所得素坯装入刚玉坩埚中，再将刚玉坩埚放置于压力炉中，在氮气气氛下 烧结2h，然后冷却至室温，即得粉状Dy3+、Eu3+掺杂的TiAlON荧光材料。3.根据权利要求2所述Dy3+、Eu3+掺杂的TiAlON荧光材料的制备方法，其特征在于:各原料配比为113他:八]^:八12〇3:￡112〇3:〇72〇3=[2/3-(叉+5〇/2]:[4/3+2(叉+5〇]:[4/3-(叉+5〇]:叉:7;其中，所用Ti3N4的纯度为99.95%，细度为0.5-1圓41_勺纯度为99.95%，细度为0.5圓； AI2O3的纯度为99.95%，细度为0.1-0.5_; Eu2〇3的纯度为99.95-99.99%，细度为0.5-1_; Dy2〇3的纯度为99 ? 8%，细度为0 ? 5-lum。4.根据权利要求2所述Dy3+、Eu3+掺杂的TiAlON荧光材料的制备方法，其特征在于:步骤2)中干磨时的球料比为1:1，转速为100_250r/min。5.根据权利要求2所述Dy3+、Eu3+掺杂的TiAlON荧光材料的制备方法，其特征在于:步骤3)中烧结温度为1750 °C，压力为0.5-1.5MPa。
【文档编号】C09K11/67GK105950144SQ201610533647
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年7月8日
【发明人】夏忠朝, 羊富贵, 乔亮, 任海科
【申请人】福建江夏学院