一種二價錳離子摻雜球形氮化鋁紅光熒光粉及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及應(yīng)用于固態(tài)照明的Α1Ν:Μη2+紅光熒光粉及其制備方法，屬于固態(tài)照明技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]自20世紀(jì)90年代以來，隨著發(fā)光二極管技術(shù)的進步，特別是白光LED的開發(fā)，LED已從特種光源應(yīng)用領(lǐng)域，如大屏幕顯示、指示燈、景觀照明、背光源等，逐漸步入普通照明，為人們的生產(chǎn)生活帶來了更大的便利，提高了照明品質(zhì)。由于LED具有高亮度、高顯色指數(shù)、節(jié)能、環(huán)保、壽命長、體積小、響應(yīng)快、可靠性高、無輻射等綜合優(yōu)點，因此被認(rèn)為是繼白熾燈、熒光燈和高強度氣體放電燈之后的第四代照明光源。
[0003]LED作為環(huán)保型新一代照明光源，主要是指白光LED。目前，白光LED器件主要由LED芯片激發(fā)熒光粉來實現(xiàn)白色發(fā)光，因此，用于LED照明的熒光粉一直是國內(nèi)外研究的熱點。氮化物/氮氧化物熒光粉由于氮原子與金屬離子成鍵能力強、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，因而具有優(yōu)良的熱穩(wěn)定性和理化穩(wěn)定性等優(yōu)點。國內(nèi)外已研制開發(fā)了多種類型的稀土摻雜氮化物/氮氧化物熒光粉，但應(yīng)用于LED照明的氮化物/氮氧化物熒光粉還存在著紅光發(fā)光效率不高、合成條件要求苛刻等不足。因此，在較低溫度下合成高發(fā)光效率的氮化物/氮氧化物紅光熒光粉具有重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡單，成本低廉，適合工業(yè)化生產(chǎn)的應(yīng)用于固態(tài)照明的紫外激發(fā)二價錳離子摻雜球形氮化鋁紅光熒光粉(Α1Ν:Μη2+)及其制備方法。
[0005]本發(fā)明的二價錳離子摻雜球形氮化鋁紅光熒光粉，它是由AlN= Mn2+微球構(gòu)成的粉體，微球直徑為50nm?ΙΟΟμπι。
[0006]二價錳離子摻雜球形氮化鋁紅光熒光粉的制備方法，包括如下步驟:
1)按質(zhì)量比結(jié)晶氯化鋁:氯化錳:改性劑:乙醇:去離子水:甲酰胺:I，2_環(huán)氧丙烷=I:0.001?0.02:0?0.50:0.35?1.32:0.22?1.45:0?0.20:0.77?1.79，稱取結(jié)晶氯化鋁、氯化錳、改性劑、乙醇、去離子水、甲酰胺和I，2-環(huán)氧丙烷；
2)在25-80°C恒溫水浴的條件下，將結(jié)晶氯化鋁、氯化錳以及改性劑充分溶解于去離子水、乙醇和甲酰胺的混合溶液中，然后加入I，2_環(huán)氧丙烷，攪拌均勻、靜置，得到凝膠；
3)將凝膠于60?90°C恒溫條件下干燥2?10小時，然后研磨分散，將其放置在氮化還原性氣氛下于800?1500°C熱處理I?8小時。
[0007]本發(fā)明中所述的改性劑可以是聚氧化乙烯、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚山梨酯、聚丙烯酰胺、十六烷基三甲基溴化銨、硬脂酸、十二烷基苯磺酸鈉、氯化鈉、氯化鉀、氯化鋰、硫酸鈉、亞硫酸鈉、硝酸鉀、葡萄糖、檸檬酸銨或檸檬酸鈉。
[0008]本發(fā)明中所述的氮化還原性氣氛為氨氣。
[0009]本發(fā)明制備工藝簡單，制備過程周期短，熱處理溫度較低，能顯著降低能耗，且原料及設(shè)備成本低廉，非常適合工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)，極具實際應(yīng)用價值。本發(fā)明制得的Α1Ν:Μη2+微球具有形狀規(guī)則，微球直徑在50nm?I ΟΟμπι范圍可調(diào)，尺寸分布均勻、結(jié)晶性好、純度高、發(fā)光性能優(yōu)異等特點，可廣泛用于制作白光LED照明及顯示器件。
【附圖說明】
[0010]圖1是AlN= Mn2+紅光熒光粉的X射線衍射圖譜；
圖2是Α1Ν:Μη2+紅光熒光粉的掃描電子顯微鏡照片；
圖3是AlN = Mn2+紅光熒光粉的透射電子顯微鏡照片；
圖4是AlN = Mn2+紅光熒光粉的元素分布圖；
圖5是Α1Ν:Μη2+紅光熒光粉的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜。圖中實線為600nm監(jiān)控下的激發(fā)光譜，虛線為277nm激發(fā)獲得的發(fā)射光譜。
【具體實施方式】
[0011]實施例1
1)按質(zhì)量比結(jié)晶氯化鋁:氯化錳:乙醇:去離子水:1，2-環(huán)氧丙烷=1:0.001:1.15:1.06:1.54,稱取結(jié)晶氯化鋁、氯化錳、乙醇、去離子水和I，2-環(huán)氧丙烷；
2)在40°C恒溫水浴的條件下，將結(jié)晶氯化鋁和氯化錳充分溶解于去離子水和乙醇混合溶液中，然后加入I，2-環(huán)氧丙烷，攪拌10秒后靜置，得到白色凝膠；
3)將凝膠置于60°C恒溫條件下干燥5小時，然后研磨分散，將其在氨氣氣氛下1200°C保溫2小時，冷卻后獲得AlN: Mn2+微球粉體。
[0012]圖1為AlN:Mn2+微球的X射線衍射圖譜，表明制得的AlN: Mn2+微球具有優(yōu)異的結(jié)晶度及純度，無其他雜相。圖2是AlN = Mn2+微球的掃描電子顯微鏡照片，由圖可見，AlN = Mn2+微球形狀規(guī)則，尺寸分布均勾，直徑分布為0.5?2μηι，其中以Ιμπι微球為主。圖3是Α1Ν:Μη2+微球的透射電子顯微鏡照片，表明AlN:Mn2+微球為實心球。圖4是AlN:Mn2+微球的兀素分布圖，Mn元素均勻地分布于微球表面，說明實現(xiàn)了 Mn2+的均勻摻雜。圖5為Α1Ν:Μη2+微球的激發(fā)光譜和發(fā)射光譜，由圖可見，本發(fā)明制備得到的球形Α1Ν:Μη2+熒光粉在277nm紫外光激發(fā)下發(fā)出600nm的紅光。
[0013]實施例2
1)按質(zhì)量比結(jié)晶氯化鋁:氯化錳:聚氧化乙烯:乙醇:去離子水:甲酰胺:I，2_環(huán)氧丙烷=1:0.002:0.02:0.35:1.45:0.10:1.45,稱取結(jié)晶氯化鋁、氯化錳、聚氧化乙烯、乙醇、去離子水、甲酰胺和1，2_環(huán)氧丙烷；
2)在30°C恒溫水浴的條件下，將結(jié)晶氯化鋁、氯化錳和聚氧化乙烯充分溶解于去離子水、甲酰胺和乙醇混合溶液中，然后加入I，2_環(huán)氧丙烷，攪拌10秒后靜置，得到白色凝膠；
3)將凝膠置于70°C恒溫條件下干燥5小時，然后研磨分散，將其在氨氣氣氛下1100°C保溫2小時，冷卻后獲得AlN: Mn2+微球粉體，微球直徑分布為0.5~3.0ym，形狀規(guī)則，尺寸分布均勻。
[0014]實施例3
I)按質(zhì)量比結(jié)晶氯化鋁:氯化錳:聚乙二醇:乙醇:去離子水:甲酰胺:I，2_環(huán)氧丙烷=1:0.001:0.1:1.32:0.88:0.10:0.77，稱取結(jié)晶氯化鋁、氯化錳、聚氧化乙烯、乙醇、去離子水、甲酰胺和1，2-環(huán)氧丙烷；
2)在40°C恒溫水浴的條件下，將結(jié)晶氯化鋁、氯化錳和聚乙二醇充分溶解于去離子水、甲酰胺和乙醇混合溶液中，然后加入I，2_環(huán)氧丙烷，攪拌10秒后靜置，得到白色凝膠；
3)將凝膠置于80°C恒溫條件下干燥5小時，然后研磨分散，將其在氨氣氣氛下1300°C保溫4小時，冷卻后獲得AlN: Mn2+微球粉體，微球直徑分布為0.5?2.5μηι，形狀規(guī)則，尺寸分布均勻。
[0015]實施例4
1)按質(zhì)量比結(jié)晶氯化鋁:氯化錳:聚丙烯酰胺:乙醇:去離子水:甲酰胺:I，2_環(huán)氧丙烷=1:0.004:0.04:0.43:1.11:0.05:1.20,稱取結(jié)晶氯化鋁、氯化錳、聚丙烯酰胺、乙醇、去離子水、甲酰胺和1，2_環(huán)氧丙烷；
2)在60°C恒溫水浴的條件下，將結(jié)晶氯化鋁、氯化錳和聚丙烯酰胺充分溶解于去離子水、甲酰胺和乙醇混合溶液中，然后加入I，2_環(huán)氧丙烷，攪拌10秒后靜置，得到