专利名称：一种氮化物红色荧光粉的制备方法
技术领域：
本发明涉及电子材料领域，具体是一种氮化物红色荧光粉的制备方法。
背景技术：
白光LED的传统实现方式是蓝光芯片叠加黄色荧光粉，这种方式得到的白光显色 指数低、色温高，而采用蓝光芯片或紫外芯片叠加多颜色体系荧光粉如红色荧光粉、绿色荧 光粉等，可实现各种更高性能白光LED，包括全光谱、高显色指数、及各种色温-特别是暖白 光LED等等。因此，氮化物红色荧光粉可应用于制备高性能的白光LED，被广泛认为未来重 要的荧光材料。与硅酸盐、硼酸盐及硫化物等荧光粉相比，氮化物红色荧光粉的化学稳定 性、热稳定性明显较好，目前，氮化物红色荧光粉制备技术亦是产业化开发热点之一。其中， 氮化物MhAlSiN3 = Eux (M为碱土金属Ca，Sr，Ba中至少一种元素)红色荧光粉主要受200 500nm范围内蓝光和紫外激发发光，发射光主波长分布在590 720nm范围内，具备显色性 好的突出特点，并且发光效率高，安全性能好、无毒、环保，市场潜力大，是极其重要的一种 氮化物荧光粉。但是，氮化物MhAlSiN3 = Eux红色荧光粉制备困难，产业化生产技术尚未成 熟，市场供应量极少且价格昂贵。MhAlSiN3 = Eux主晶格基于共价键强、结合金属离子的三维 网状交联四面体SiN4而形成，可通过固相反应一步合成。碱土金属及稀土金属氮化物化学 性质活泼，与水、氧等易形成杂质而影响合成产物组分，因此，必须严格控制合成过程的环 境气氛，结合氮气可以增加共价键和配体场分裂的比例，结果将促使激发和发射光谱往长 波偏移。
发明内容
本发明的目的是提供一种氮化物红色荧光粉的制备方法，该红色荧光粉制备方法 简单，容易操作，可得到较高纯度的氮化物红色荧光粉。本发明具体采用如下技术方案一种氮化物红色荧光粉的制备方法，其特征在于， 该氮化物红色荧光粉MhAlSiN3: Eux，其中M为碱土金属Ca、Sr或Ba中至少一种元素，0 < χ <0.5，通过以下方法制备1)将M、Al、Eu元素分别在氮气气氛下于750 900°C氮化2 8h，氮化后分别在 氮气或氩气气氛下研磨、过300 500目筛；2)在氮气或氩气气氛下，将上述过筛的氮化M、Al、Eu元素与Si3N4粉体，按原子个 数比M Eu Al Si = (1-x) χ 1 1进行称量、研磨混合，研磨后150目丝网过 筛，其中0 < χ < 0. 5 ；3)上述过筛后混和物在氮气气氛下1400 1600°C煅烧8 20h，煅烧后研磨、过 筛、酸洗和烘干，即得氮化物红色荧光粉。所述Al或Eu元素含量>99. 9% ；所述M元素含量> 99. 5 % ；所述Si3N4含量> 99. 5%。所述Si3N4粉体为20nm至5 μ m粒径的α相Si3N4粉体。
所述丝网为非金属材质丝网。所述酸洗是指浸泡在浓度10 15%的HNO3或HCl溶液中浸泡10 30min，再用 无水乙醇清洗10 30min。所述烘干是在80 100°C鼓风干燥箱中烘30 60min。本发明通过固相法制备氮化物红色荧光粉，严格控制合成过程的环境气氛，使用 氮气可增加共价键和配体场分裂的比例，促使激发和发射光谱往长波偏移，实现理想的红 光发射波长。并且本发明方法采用的设备简单，容易操作，能满足大批量的生产要求，可实 现较高纯度的氮化物红色荧光粉MhAlSiN3 = Eux的制备，应用于白光LED。
图1是本发明的红色荧光粉荧光发射光谱图。
具体实施例方式下面结合具体实施例及附图对本发明做进一步说明。实施例11)首先，将 Ca( > 99. 5% )、Sr( > 99. 5% )、A1 ( > 99. 9% )、Eu( > 99. 9% )分 别在氮气气氛下850°C氮化6h，氮化后分别在氮气或氩气气氛下研磨、过筛300目筛；2)其次，在氮气或氩气保护气氛下，将上述过筛的氮化Ca、Sr、Al、Eu,与 纳米α相Si3N4 (> 99.5 % )粉体，按(Caa8Srai)AlSiN3 = Euai化学式中原子个数比 Ca Sr Eu Al Si = 0. 8 0. 1 0. 1 1 1进行称量、经三辊研磨机研磨混合， 研磨后150目丝网过筛；该丝网为非金属材质；所述Si3N4粉体为20nm至5 μ m粒径的α相 Si3N4粉体。3)最后，上述过筛后混和物在氮气气氛下1550°C煅烧16h，煅烧后经过球磨、过 筛、12%浓度稀硝酸清洗20min、无水乙醇清洗20min，最后在80°C鼓风干燥箱中烘30min， 即得氮化物红色荧光粉。实施例21)首先，将 Ca( > 99. 5% )、Sr( > 99. 5% )、A1 ( > 99. 9% )、Eu( > 99. 9% )分 别在氮气气氛下750°C氮化2h，氮化后分别在氮气或氩气气氛下研磨、过筛400目筛；2)其次，在氮气或氩气保护气氛下，将上述过筛的氮化Ba、Al、Eu，与纳 米α相Si3N4 ( > 99. 5 % )粉体，按(Caa4Baa1)AlSiN3 = Eua5化学式中原子个数比 Ca Ba Eu Al Si = 0. 4 0. 1 0. 5 1 1进行称量、经三辊研磨机研磨混合， 研磨后150目丝网过筛；该丝网为非金属材质；所述Si3N4粉体为20nm至5 μ m粒径的α相 Si3N4粉体。3)最后，上述过筛后混和物在氮气气氛下140(TC煅烧20h，煅烧后经过球磨、过 筛、10%浓度稀硝酸清洗30min、无水乙醇清洗30min，最后在90°C鼓风干燥箱中烘45min， 即得氮化物红色荧光粉。实施例31)首先，将 Ca( > 99. 5% )、Sr( > 99. 5% )、A1 ( > 99. 9% )、Eu( > 99. 9% )分 别在氮气气氛下90(TC氮化8h，氮化后分别在氮气或氩气气氛下研磨、过筛500目筛；
2)其次，在氮气或氩气保护气氛下，将上述过筛的氮化Sr、Al、Eu，与纳 米α相Si3N4 ( > 99. 5 % )粉体，按(Sra5Baa2)AlSiN3 = Eua3化学式中原子个数比 Sr Ba Eu Al Si = 0. 5 0. 2 0. 3 1 1进行称量、经三辊研磨机研磨混合， 研磨后150目丝网过筛；该丝网为非金属材质；所述Si3N4粉体为20nm至5 μ m粒径的α相 Si3N4粉体；3)最后，上述过筛后混和物在氮气气氛下1600°C煅烧8h，煅烧后经过球磨、过筛、 15%浓度稀硝酸清洗IOmiru无水乙醇清洗lOmin，最后在100°C鼓风干燥箱中烘60min，即 得氮化物红色荧光粉。实施例41)首先，将 Ca( > 99. 5% )、Sr( > 99. 5% )、A1 ( > 99. 9% )、Eu( > 99. 9% )分 别在氮气气氛下90(TC氮化8h，氮化后分别在氮气或氩气气氛下研磨、过筛500目筛；2)其次，在氮气或氩气保护气氛下，将上述过筛的氮化Sr、Al、Eu，与纳米α相 Si3N4( > 99.5% )粉体，按 Caa8AlSiN3:Eua2 化学式中原子个数比 Ca Eu Al Si = 0.8 0.2 1 1进行称量、经三辊研磨机研磨混合，研磨后150目丝网过筛；该丝网为 非金属材质；所述Si3N4粉体为20nm至5 μ m粒径的α相Si3N4粉体；3)最后，上述过筛后混和物在氮气气氛下1600°C煅烧8h，煅烧后经过球磨、过筛、 15%浓度稀硝酸清洗IOmiru无水乙醇清洗lOmin，最后在100°C鼓风干燥箱中烘60min，即 得氮化物红色荧光粉。实施例51)首先，将 Ca( > 99. 5% )、Sr( > 99. 5% )、A1 ( > 99. 9% )、Eu( > 99. 9% )分 别在氮气气氛下90(TC氮化8h，氮化后分别在氮气或氩气气氛下研磨、过筛500目筛；2)其次，在氮气或氩气保护气氛下，将上述过筛的氮化Sr、Al、Eu,与纳米 α 相 Si3N4 ( > 99. 5 % )粉体，按(Ca0.5Sr0.2Ba0. ^ AlSiN3:Eu0.2 化学式中原子个数比 Ca Sr Ba Eu Al Si = 0. 5 0. 2 0. 1 0. 2 1 1 进行称量、经三辊研磨 机研磨混合，研磨后150目丝网过筛；该丝网为非金属材质；所述Si3N4粉体为20nm至5μπι 粒径的α相Si3N4粉体；3)最后，上述过筛后混和物在氮气气氛下1600°C煅烧8h，煅烧后经过球磨、过筛、 15%浓度稀硝酸清洗lOmin、无水乙醇清洗lOmin，最后在100°C鼓风干燥箱中烘60min，即 得氮化物红色荧光粉。图1是本发明的红色荧光粉荧光发射光谱图，激发光为460nm波长的蓝光，使 用HORIBA JOBIN YVON FluoroMax-4荧光光谱仪测试所得。图中可见，本发明的红色荧 光粉荧光发射促使激发和发射光谱往长波偏移，可得到较高纯度的氮化物红色荧光粉 MhAlSiN3 = Eiv
权利要求
一种氮化物红色荧光粉的制备方法，其特征在于，该氮化物红色荧光粉M1 xAlSiN3:Eux，其中M为碱土金属Ca、Sr或Ba中至少一种元素，0＜x＜0.5，通过以下方法制备1)将M、Al、Eu元素分别在氮气气氛下于750～900℃氮化2～8h，氮化后分别在氮气或氩气气氛下研磨、过300～500目筛；2)在氮气或氩气气氛下，将上述过筛的氮化M、Al、Eu元素与Si3N4粉体，按原子个数比M∶Eu∶Al∶Si＝(1 x)∶x∶1∶1进行称量、研磨混合，研磨后150目丝网过筛，其中0＜x＜0.5；3)上述过筛后混和物在氮气气氛下1400～1600℃煅烧8～20h，煅烧后研磨、过筛、酸洗和烘干，即得氮化物红色荧光粉。
2.如权利要求1所述的一种氮化物红色荧光粉的制备方法，其特征在于，所述Al或Eu 元素含量>99. 9% ；所述M元素含量> 99. 5% ；所述Si3N4含量> 99. 5%。
3.如权利要求1所述的一种氮化物红色荧光粉的制备方法，其特征在于，所述Si3N4粉 体为20纳米至5微米粒径的α相Si3N4粉体。
4.如权利要求1所述的一种氮化物红色荧光粉的制备方法，其特征在于，所述丝网为 非金属材质丝网。
5.如权利要求1所述的一种氮化物红色荧光粉的制备方法，其特征在于，所述酸洗是 指浸泡在浓度10 15%的HNO3或HCl溶液中浸泡10 30min，再用无水乙醇清洗10 30mino
6.如权利要求1所述的一种氮化物红色荧光粉的制备方法，其特征在于，所述烘干是 在80 100°C鼓风干燥箱中烘30 60min。
全文摘要
本发明公开了一种氮化物红色荧光粉的制备方法，其特征在于，该氮化物红色荧光粉M1-xAlSiN3:Eux，其中M为碱土金属Ca、Sr或Ba中至少一种元素，0＜x＜0.5，通过以下方法制备1)将M、Al、Eu元素分别在氮气气氛下于750～900℃氮化2～8h，氮化后分别在氮气或氩气气氛下研磨、过300～500目筛；2)在氮气或氩气气氛下，将上述过筛的氮化M、Al、Eu元素与Si3N4粉体，按原子个数比M∶Eu∶Al∶Si＝(1-x)∶x∶1∶1进行称量、研磨混合，研磨后150目丝网过筛，其中0＜x＜0.5；3)上述过筛后混和物在氮气气氛下1400～1600℃煅烧8～20h，煅烧后研磨、过筛、酸洗和烘干，即得氮化物红色荧光粉。本发明方法简单，容易操作，可实现较高纯度的氮化物红色荧光粉M1-xAlSiN3:Eux的制备。
文档编号C09K11/64GK101948688SQ20101029308
公开日2011年1月19日 申请日期2010年9月27日 优先权日2010年9月27日
发明者余可 申请人:彩虹集团公司