專利名稱：一種Sr₂SiO₄:Eu²⁺,N熒光粉及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬Sr2Si04:Eu2+熒光粉及其制備領(lǐng)域，特別是涉及一種Sr2Si04:Eu2+，N熒 光粉及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著白光LED技術(shù)的發(fā)展以及固體照明的普及，傳統(tǒng)白光LED熒光粉已逐漸不 能滿足人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的需求。目前廣泛使用的Eu2+以及Ce3+摻雜氧化物熒光粉(例如 YAG:Ce熒光粉)，由于受氧化物晶體場(chǎng)強(qiáng)度的限制，發(fā)光很難拓展到長(zhǎng)波長(zhǎng)區(qū)域，這就 導(dǎo)致白光LED色溫偏高，顯色指數(shù)較低。為了解決這些問(wèn)題，人們相繼開(kāi)發(fā)出了硫系熒 光粉(例如SrS:Eu2+和CaS:Eu2+)以及氮化物熒光粉(例如Ca2Si5N8:Eu)，然而硫系熒光 粉穩(wěn)定性較差且易潮解，氮化物熒光粉雖然發(fā)光性能優(yōu)異，熱穩(wěn)定性好，但制備制備條 件過(guò)于苛刻且成本較高。因此，在現(xiàn)有氧化物基體上探索一條使其發(fā)光波長(zhǎng)紅移的途徑 顯得尤為重要。稀土摻雜硅酸鹽熒光粉為氧化物熒光粉中較為成熟的一個(gè)體系，其中 Sr2Si04:Eu2+熒光粉發(fā)光波長(zhǎng)較長(zhǎng)，在與藍(lán)光LED芯片配合使用過(guò)程中已顯現(xiàn)出良好 的應(yīng)用前景(A.Nag and T.R N.Kutty，J.Mater.Chem.，2004, 14，1598) 目前調(diào)節(jié) Sr2SiO4IEu2+熒光粉發(fā)光性能的途徑主要包含兩個(gè)方面。首先是改變Eu2+的含量(C.-H. Lu and P-C.Wu, J.Alloys Compd., 2008，466，457)。增加 Eu2+含量可以使發(fā)光波長(zhǎng)紅 移，但是過(guò)量增加容易引起濃度猝滅。其次是改變制備過(guò)程中的熱處理溫度(J.H.Leeand Y.J.Kim, Mater.Sci.Eng.B, 2008, 146，99)，然而增加熱處理溫度僅能使發(fā)光波長(zhǎng)向短 波長(zhǎng)移動(dòng)，即只能實(shí)現(xiàn)發(fā)光波長(zhǎng)的藍(lán)移，因此仍然缺乏使熒光粉發(fā)光紅移的有效手段。 另外Sr2Si04:Eu2+熒光粉激發(fā)波長(zhǎng)偏短，在藍(lán)光芯片發(fā)光范圍內(nèi)(即460nm左右)激發(fā)效 果仍不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種Sr2Si04:Eu2+，N熒光粉及其制備方法， 該N摻雜Sr2Si04:Eu2+熒光粉激發(fā)范圍寬，與藍(lán)光LED芯片(激發(fā)波長(zhǎng)在460nm左右) 配合的效果好，且制備方法簡(jiǎn)單，制備過(guò)程中可以方便實(shí)現(xiàn)發(fā)射波長(zhǎng)的調(diào)控，適合于工 業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的一種Sr2Si04:Eu2+，N熒光粉，其中Sr、Si、Eu、N的化學(xué)計(jì)量比為 2 1 χ y,其中 0.03<x<0.05, 0 < y<0.5o本發(fā)明的一種Sr2Si04:Eu2+，N熒光粉的制備方法，包括(4)以碳酸鍶，氧化硅，氧化銪為原料，按摩爾比2 1 0.03 0.05混合均 勻，過(guò)篩，干燥；(5)將上述干燥后的混合物在流動(dòng)的氨氣氣流中氮化；(6)將氮化后的產(chǎn)物粉碎，得到亮黃色熒光粉體。
3
所述步驟(1)混合方式為球磨混合，乙醇為球磨介質(zhì)。所述步驟(1)中過(guò)篩為150 200目篩。所述步驟(1)中干燥條件為50 70°C、真空干燥6 12小時(shí)。所述步驟(2)中氮化條件為反應(yīng)溫度控制在1200 1500°C，升溫速率為2 4°C/分鐘，氨氣氣流量為100 300ml/分鐘，保溫時(shí)間1 2小時(shí)。所述步驟(3)中的粉碎為手工粉碎，或是利用球磨粉碎。有益效果(1)與Sr2Si04:Eu2+熒光粉相比，本發(fā)明的N摻雜Sr2Si04:Eu2+熒光粉激發(fā)范圍更 寬，與藍(lán)光LED芯片(激發(fā)波長(zhǎng)在460nm左右)配合的效果更好。(2)本發(fā)明的制備過(guò)程中可以方便實(shí)現(xiàn)發(fā)射波長(zhǎng)的調(diào)控，通過(guò)改變氮化溫度可以 得到不同發(fā)射波長(zhǎng)的熒光粉。


圖1氨氣氣流中1200°C氮化2小時(shí)所得N摻雜Sr2Si04:Eu2+熒光粉的X射線衍射 圖；圖2氨氣氣流中1200°C氮化2小時(shí)所得N摻雜Sr2Si04:Eu2+熒光粉的激發(fā)光譜 (發(fā)射波長(zhǎng)為560nm)；圖3氨氣氣流中1200°C氮化2小時(shí)所得N摻雜Sr2Si04:Eu2+熒光粉的發(fā)射光譜 (激發(fā)波長(zhǎng)為450nm)； 圖4氨氣氣流中1400°C氮化2小時(shí)所得N摻雜Sr2Si04:Eu2+熒光粉的X射線衍射 圖；圖5氨氣氣流中1400°C氮化2小時(shí)所得N摻雜Sr2Si04:Eu2+熒光粉的激發(fā)光譜 (發(fā)射波長(zhǎng)為560nm)；圖6氨氣氣流中1400°C氮化2小時(shí)所得N摻雜Sr2Si04:Eu2+熒光粉的發(fā)射光譜 (激發(fā)波長(zhǎng)為450nm)；圖7氨氣氣流中1500°C氮化1小時(shí)所得N摻雜Sr2Si04:Eu2+熒光粉的X射線衍射 圖；圖8氨氣氣流中1500°C氮化1小時(shí)所得N摻雜Sr2Si04:Eu2+熒光粉的發(fā)射光譜 (激發(fā)波長(zhǎng)為450nm)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本 發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng) 域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要 求書所限定的范圍。實(shí)施例1取碳酸鍶11.84g，氧化硅2.4g，氧化銪0.70g，以乙醇為球磨介質(zhì)球磨混料?；?合均勻后將原料于70°C真空干燥6小時(shí)，之后過(guò)200目篩。將得到的配料放入氧化鋁瓷 舟中，裝入管式氣氛爐，通入氨氣，氨氣流量為300ml/分鐘，升溫至1200°C，升溫速率 為4°C/分鐘，在此溫度下，保溫2小時(shí)。在流動(dòng)氨氣下，自然冷卻至室溫后取出，利用手工粉碎，最后得到N摻雜Sr2Si04:Eu2+熒光粉。其中，Sr、Si、Eu、N的化學(xué)計(jì)量比 為 2 1 0.05 0.12。圖1為氨氣氣流中1200°C氮化2小時(shí)所得N摻雜Sr2Si04:Eu2+熒光粉的X射 線衍射圖，可見(jiàn)氮化后產(chǎn)物物相與卡片PDF#39-1256和卡片PDF#38-0271相符合，為 α -Sr2SiO4和β -Sr2SiO4的混合相。圖2為所得N摻雜Sr2Si04:Eu2+熒光粉的激發(fā)光譜， 其峰值在375nm并且在375 450nm范圍內(nèi)具有一個(gè)明顯的肩帶。圖3為所得N摻雜 Sr2Si04:Eu2+熒光粉的發(fā)射光譜，其峰值位于542nm。實(shí)施例2取碳酸鍶11.84g，氧化硅2.4g，氧化銪0.42g，以乙醇為球磨介質(zhì)球磨混料。混 合均勻后將原料于50°C真空干燥12小時(shí)，之后過(guò)150目篩。將得到的配料放入氧化鋁瓷 舟中，裝入管式氣氛爐，通入氨氣，氨氣流量為IOOml/分鐘，升溫至1400°C，升溫速率 為2°C/分鐘，在此溫度下，保溫2小時(shí)。在流動(dòng)氨氣下，自然冷卻至室溫后取出，利用 球磨粉碎，最后得到N摻雜Sr2Si04:Eu2+熒光粉。其中，Sr、Si、Eu、N的化學(xué)計(jì)量比 為 2 1 0.03 0.36。圖4為氨氣氣流中1400°C氮化2小時(shí)所得N摻雜Sr2Si04:Eu2+熒光粉的X射線衍 射圖，氮化后產(chǎn)物物相與卡片PDF#39-1256和卡片PDF#38-0271相符合，為α-Sr2SiO4 和β -Sr2SiO4的混合相，與1200°C氮化產(chǎn)物相比，β -Sr2SiO4所占比例明顯減少。圖5 為所得N摻雜Sr2Si04:Eu2+熒光粉的激發(fā)光譜，其峰值在377nm，特別在400 450nm范 圍的肩帶強(qiáng)度明顯增強(qiáng)。圖6為所得N摻雜Sr2Si04:Eu2+熒光粉的發(fā)射光譜，其峰值位于 546nm。實(shí)施例3取碳酸鍶11.84g，氧化硅2.4g，氧化銪0.42g，以乙醇為球磨介質(zhì)球磨混料。混 合均勻后將原料于70°C真空干燥6小時(shí)，之后過(guò)200目篩。將得到的配料放入氧化鋁瓷 舟中，裝入管式氣氛爐，通入氨氣，氨氣流量為300ml/分鐘，升溫至1500°C，升溫速率 為2°C/分鐘，在此溫度下，保溫1小時(shí)。在流動(dòng)氨氣下，自然冷卻至室溫后取出，利用 球磨粉碎，最后得到N摻雜Sr2Si04:Eu2+熒光粉。其中，Sr、Si、Eu、N的化學(xué)計(jì)量比 為 2 1 0.03 0.42。圖7為氨氣氣流中1500°C氮化1小時(shí)所得N摻雜Sr2Si04:Eu2+熒光粉的X射線衍 射圖，氮化后產(chǎn)物物相與卡片PDF#39-1256相符合，為單一 α-Sr2SiO4。圖8為所得N 摻雜Sr2Si04:Eu2+熒光粉的激發(fā)光譜，其峰值在380nm，特別在400 450nm范圍的肩帶 強(qiáng)度明顯增強(qiáng)。圖9為所得N摻雜Sr2Si04:Eu2+熒光粉的發(fā)射光譜，其峰值位于548nm， 且575nm左右出現(xiàn)一個(gè)明顯肩帶。
權(quán)利要求
1.一種Sr2Si04:Eu2+，N熒光粉，其中Sr、Si、Eu、N的化學(xué)計(jì)量比為2 1 χ y, 其中 0.03<x<0.05, 0 < y<0.5o
2.—種Sr2Si04:Eu2+，N熒光粉的制備方法，包括(1)以碳酸鍶，氧化硅，氧化銪為原料，按摩爾比2 1 0.03 0.05混合均勻，過(guò) 篩，干燥；(2)將上述干燥后的混合物在流動(dòng)的氨氣氣流中氮化，氮化溫度為1200 1500°C；(3)將氮化后的產(chǎn)物粉碎，得到亮黃色熒光粉體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種Sr2Si04:EU2+，N熒光粉的制備方法，其特征在于所 述步驟(1)混合方式為球磨混合，乙醇為球磨介質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種Sr2Si04:Eu2+，N熒光粉的制備方法，其特征在于所 述步驟(1)中過(guò)篩為150 200目篩。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種Sr2Si04:EU2+，N熒光粉的制備方法，其特征在于所 述步驟(1)中干燥條件為50 70°C、真空干燥6 12小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種Sr2Si04:EU2+，N熒光粉的制備方法，其特征在于所 述步驟(2)中氮化溫度的升溫速率為2 4°C /分鐘，氨氣氣流量為100 300ml/分鐘， 保溫時(shí)間1 2小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種Sr2SiO4:Eu2+，N熒光粉及其制備方法，其中Sr、Si、Eu、N的化學(xué)計(jì)量比為2∶1∶x∶y，其中0.03≤x≤0.05，0＜y≤0.5；制備包括以碳酸鍶，氧化硅，氧化銪為原料，混合均勻，過(guò)篩，干燥；將上述干燥后的混合物在流動(dòng)的氨氣氣流中氮化；將氮化后的產(chǎn)物粉碎，得到亮黃色熒光粉體。本發(fā)明的N摻雜Sr2SiO4:Eu2+熒光粉激發(fā)范圍寬，與藍(lán)光LED芯片配合的效果好，且制備方法簡(jiǎn)單，制備過(guò)程中可以方便實(shí)現(xiàn)發(fā)射波長(zhǎng)的調(diào)控，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C09K11/59GK102010708SQ20101050861
公開(kāi)日2011年4月13日 申請(qǐng)日期2010年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月15日
發(fā)明者張青紅, 李耀剛, 王宏志, 谷鋆鑫 申請(qǐng)人:東華大學(xué)