一种氮氧化物蓝绿色荧光粉及其制备方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201310098110.1

申请日:

2013.03.26

公开号:

CN104073253A

公开日:

2014.10.01

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):C09K 11/64申请日:20130326|||公开

IPC分类号:

C09K11/64

主分类号:

C09K11/64

申请人:

合肥诗瑞电子技术有限公司

发明人:

尹良军; 刑旭华

地址:

230000 安徽省合肥市庐阳区颍上路8号上元公寓1栋1906室

优先权:

专利代理机构:

代理人:

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内容摘要

本发明提供一种氮氧化物蓝绿色荧光粉,它的化学式为:Eu3y/2Mg3x/2Al(64+z)/3-x-yO(32-z)Nz,其中:0‹x‹5,0‹y‹5,0‹z‹7。其制备方法如下:把Al(NO3)3、Eu(NO3)3、Mg(NO3)2和柠檬酸溶解在水中,搅拌,蒸干;把蒸干的混合物放在马弗炉中,煅烧半个小时,得到超细的纳米粉体;把所得粉体装进坩埚,放入碳管炉中,高温煅烧;把所得粉体加以研磨,既得到蓝绿色荧光粉。制得的荧光粉的发光波段在蓝-绿光波段,发光亮度高,同时具有良好的稳定性,该荧光粉制备具有工艺简单、原料廉价易得、制备成本低的优点。

权利要求书

1.  一种氮氧化物蓝绿色荧光粉,其特征在于它的化学式为:Eu3y/2Mg3x/2Al(64+z)/3-x-yO(32-z)Nz ,其中: 0?x?5,0?y?5,0?z?7。

2.
  根据权利要求1所述的氮氧化物蓝绿色荧光粉的制备方法,其特征在于:把Al(NO33、Eu(NO33、Mg(NO32和柠檬酸溶解在水中,搅拌,蒸干;把蒸干的混合物放在马弗炉中,煅烧半个小时,得到超细的纳米粉体;把所得粉体装进坩埚,放入碳管炉中,高温煅烧;把所得粉体加以研磨,既得到蓝绿色荧光粉。

3.
  根据权利要求2所述的氮氧化物蓝绿色荧光粉的制备方法,其特征在于:所述Al(NO33、Eu(NO33、Mg(NO32按化学式计量比混合,柠檬酸的摩尔量为上述全部阳离子的0.5-1.5倍。

4.
  根据权利要求2所述的氮氧化物蓝绿色荧光粉的制备方法,其特征在于:Al(NO33、Eu(NO33、Mg(NO32和柠檬酸混合溶解的温度为60-100oC。

5.
  根据权利要求2所述的氮氧化物蓝绿色荧光粉的制备方法,其特征在于:马弗炉中的煅烧温度为150-300oC。

6.
  根据权利要求2所述的氮氧化物蓝绿色荧光粉的制备方法,其特征在于:碳管炉中温度为1500-2000oC。

说明书

一种氮氧化物蓝绿色荧光粉及其制备方法
技术领域
本发明涉及荧光粉材料领域,具体地一种氮氧化物蓝绿色荧光粉及其制备方法。 
背景技术
随着世界能源危机的日益严重,新兴能源项目和节能环保产业成为了世界普遍关注的课题。白光LED因为其发光效率高、能源消耗少、工作电压低、响应时间短、使用寿命长、产品体积小等突出的优点,在室内照明方面拥有着无与伦比的竞争力,显示出了巨大的市场价值。单一的LED芯片是不可能发出连续光谱的白光的,因而目前获得白光的方法一般是通过荧光粉来转换LED发出的单色光,组合获得人眼所需的白光(如传统的蓝光+黄粉技术和紫外激发三基色技术等)。 
现阶段主流白光LED的实现方式是LED芯片加上荧光转换材料,通过蓝光和黄光,或者蓝、绿、红三基色相互复合产生白光。例如,在紫外LED上涂覆可被紫外光激发的蓝粉BAM:Eu2+,绿粉BaSiO4:Eu2+,红粉Y2O2S:Eu3+,这种实现方式在显色性上具有很大优势,显色指数可达到96,但是需要三种不同类型荧光粉的调配,工艺复杂,很难保持产品一致性。这种铝酸盐和硅酸盐荧光粉,化学稳定性、热稳定性都较差。氧氮化物陶瓷作为一类结构陶瓷,O/N形成稳定的刚性骨架,具有出色的物理和化学稳定性。稀土掺杂氧氮化物就以其优异的发光性能、物理和化学稳定性吸引全世界研究人员的广泛注意,其在显色性和热稳定性方面拥有很大的优势,逐渐成为高档场所照明的首选材料。 
氮氧化铝作为Al2O3和AlN的固溶体,是一类透明陶瓷,具有优良的光学、机械、物理和化学稳定性,强度高,硬度大,是一类优异的高温结构陶瓷,广泛应用于激光、装甲和红外探测等领域。基于氮氧化铝基质的稀土掺杂荧光粉氮氧化铝:Eu2+具有优异的物理、化学稳定性和光学性质,氮氧化铝的带隙在5eV以上,稀土发光离子的能带便可存在于基质能带之中,在受到高能量光子激发时,发出蓝绿光。可在LED芯片上涂覆蓝绿粉和红粉的方式直接获取白光。 
蓝绿粉同时具有蓝光和绿光的波段特征,发射波长具有大的半高宽,从而和红光结合,形成良好的显色性。 
但是传统的高温固相反应法制备氮氧化铝:Eu2+荧光粉,条件比较苛刻,要在高温1800oC以上,进行长时间保温,设备和能源的投入大,成本高。 
发明内容
本发明的目的是提供一种低成本的蓝绿色荧光粉制备方法。采用柠檬酸法,以原料易得、价格低廉的硝酸盐,用Al(NO33、Eu(NO33、Mg(NO32和柠檬酸作为起始原料,在较低温度短时保温即可得到高效率氮氧化物蓝绿色荧光粉。 
本发明通过以下技术方案实现: 
本发明的氮氧化物蓝绿色荧光粉,其特征在于它的化学式为:Eu3y/2Mg3x/2Al(64+z)/3-x-yO(32-z)Nz ,其中: 0x5,0y5,0z7。
本发明的氮氧化物蓝绿色荧光粉的制备方法,步骤如下: 
1.按照计量比,把Al(NO33、Eu(NO33、Mg(NO32和柠檬酸溶解在水中,在磁力搅拌器中,60-100oC下恒温搅拌,蒸干,得到干凝胶;其中柠檬酸的摩尔量为全部阳离子摩尔数的0.5-2.5倍。
2.把上述干凝胶放在马弗炉中,在150-300oC下煅烧半个小时,得到超细的纳米粉体。 
3.把所得粉体装进BN坩埚,放入碳管炉中,在1500-3000oC下煅烧,保温1-3h,保温结束后,把所得粉体加以研磨,既得到蓝绿色荧光粉。 
本发明的有益效果是:本项目采用稀土离子掺杂氮氧化铝基质,通过柠檬酸法,利用价格低廉的Al(NO3)3、Eu(NO3)3、柠檬酸作为起始粉料,柠檬酸热处理时分解残留的C作为还原C源。由于原料中没有昂贵的AlN,这种方法制备成本较固相反应法降低了60%以上,这种荧光粉的发光波段在蓝-绿光波段,发光亮度高,同时具有氧氮化物优异的稳定性。 
附图说明
图1为蓝绿色荧光粉在365nm激发下的发射光谱图 
具体实施方式
根据结构式Eu3y/2Mg3x/2Al(64+z)/3-x-yO(32-z)Nz, 0x5,0y5,0z7,称量所需要的粉体Al(NO33、Eu(NO33、Mg(NO32,所需柠檬酸的摩尔量为全部阳离子摩尔数的1.5倍。 
把所有粉体放入水溶液中,充分搅拌、溶解,在磁力搅拌器中,80oC下恒温搅拌,蒸干,得到干凝胶。 
把上述所得干凝胶放入氧化铝瓷舟中,放进马弗炉中,在200oC煅烧半个小时,得到超细的纳米粉体。 
柠檬酸分解产生大量的C,所得粉体为褐色。粉体中包含了硝酸盐和C的混合物,利用这种液相法合成的起始粉体,粒径达到纳米量级,元素达到原子级别间的充分混合,粉体的烧结活性特别高。因此,可以再低温下进行固相反应得到目标产物。 
把所得超细粉体装进BN坩埚,放入碳管炉中,以燃烧残留的C作为还原剂,在温度1650oC下保温2h,等炉体自然冷却,即可得到块状粉体。
把所得粉体放入研钵中,加以研磨10分钟,既得到蓝绿色荧光粉。本实施例制得的荧光粉在365nm激发下的发射光谱图如图1所示。 

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1、10申请公布号CN104073253A43申请公布日20141001CN104073253A21申请号201310098110122申请日20130326C09K11/6420060171申请人合肥诗瑞电子技术有限公司地址230000安徽省合肥市庐阳区颍上路8号上元公寓1栋1906室72发明人尹良军刑旭华54发明名称一种氮氧化物蓝绿色荧光粉及其制备方法57摘要本发明提供一种氮氧化物蓝绿色荧光粉,它的化学式为EU3Y/2MG3X/2AL(64Z)/3XYO(32Z)NZ,其中0X5,0Y5,0Z7。其制备方法如下把AL(NO3)3、EU(NO3)3、MG(NO3)2和柠檬酸溶解在水中,搅拌,蒸干。

2、;把蒸干的混合物放在马弗炉中,煅烧半个小时,得到超细的纳米粉体;把所得粉体装进坩埚,放入碳管炉中,高温煅烧;把所得粉体加以研磨,既得到蓝绿色荧光粉。制得的荧光粉的发光波段在蓝绿光波段,发光亮度高,同时具有良好的稳定性,该荧光粉制备具有工艺简单、原料廉价易得、制备成本低的优点。51INTCL权利要求书1页说明书2页附图1页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书2页附图1页10申请公布号CN104073253ACN104073253A1/1页21一种氮氧化物蓝绿色荧光粉,其特征在于它的化学式为EU3Y/2MG3X/2AL(64Z)/3XYO(32Z)NZ,其中0X5,。

3、0Y5,0Z7。2根据权利要求1所述的氮氧化物蓝绿色荧光粉的制备方法,其特征在于把AL(NO3)3、EU(NO3)3、MG(NO3)2和柠檬酸溶解在水中,搅拌,蒸干;把蒸干的混合物放在马弗炉中,煅烧半个小时,得到超细的纳米粉体;把所得粉体装进坩埚,放入碳管炉中,高温煅烧;把所得粉体加以研磨,既得到蓝绿色荧光粉。3根据权利要求2所述的氮氧化物蓝绿色荧光粉的制备方法,其特征在于所述AL(NO3)3、EU(NO3)3、MG(NO3)2按化学式计量比混合,柠檬酸的摩尔量为上述全部阳离子的0515倍。4根据权利要求2所述的氮氧化物蓝绿色荧光粉的制备方法,其特征在于AL(NO3)3、EU(NO3)3、MG。

4、(NO3)2和柠檬酸混合溶解的温度为60100OC。5根据权利要求2所述的氮氧化物蓝绿色荧光粉的制备方法,其特征在于马弗炉中的煅烧温度为150300OC。6根据权利要求2所述的氮氧化物蓝绿色荧光粉的制备方法,其特征在于碳管炉中温度为15002000OC。权利要求书CN104073253A1/2页3一种氮氧化物蓝绿色荧光粉及其制备方法技术领域0001本发明涉及荧光粉材料领域,具体地一种氮氧化物蓝绿色荧光粉及其制备方法。背景技术0002随着世界能源危机的日益严重,新兴能源项目和节能环保产业成为了世界普遍关注的课题。白光LED因为其发光效率高、能源消耗少、工作电压低、响应时间短、使用寿命长、产品体积。

5、小等突出的优点,在室内照明方面拥有着无与伦比的竞争力,显示出了巨大的市场价值。单一的LED芯片是不可能发出连续光谱的白光的,因而目前获得白光的方法一般是通过荧光粉来转换LED发出的单色光,组合获得人眼所需的白光(如传统的蓝光黄粉技术和紫外激发三基色技术等)。0003现阶段主流白光LED的实现方式是LED芯片加上荧光转换材料,通过蓝光和黄光,或者蓝、绿、红三基色相互复合产生白光。例如,在紫外LED上涂覆可被紫外光激发的蓝粉BAMEU2,绿粉BASIO4EU2,红粉Y2O2SEU3,这种实现方式在显色性上具有很大优势,显色指数可达到96,但是需要三种不同类型荧光粉的调配,工艺复杂,很难保持产品一致。

6、性。这种铝酸盐和硅酸盐荧光粉,化学稳定性、热稳定性都较差。氧氮化物陶瓷作为一类结构陶瓷,O/N形成稳定的刚性骨架,具有出色的物理和化学稳定性。稀土掺杂氧氮化物就以其优异的发光性能、物理和化学稳定性吸引全世界研究人员的广泛注意,其在显色性和热稳定性方面拥有很大的优势,逐渐成为高档场所照明的首选材料。0004氮氧化铝作为AL2O3和ALN的固溶体,是一类透明陶瓷,具有优良的光学、机械、物理和化学稳定性,强度高,硬度大,是一类优异的高温结构陶瓷,广泛应用于激光、装甲和红外探测等领域。基于氮氧化铝基质的稀土掺杂荧光粉氮氧化铝EU2具有优异的物理、化学稳定性和光学性质,氮氧化铝的带隙在5EV以上,稀土发。

7、光离子的能带便可存在于基质能带之中,在受到高能量光子激发时,发出蓝绿光。可在LED芯片上涂覆蓝绿粉和红粉的方式直接获取白光。0005蓝绿粉同时具有蓝光和绿光的波段特征,发射波长具有大的半高宽,从而和红光结合,形成良好的显色性。0006但是传统的高温固相反应法制备氮氧化铝EU2荧光粉,条件比较苛刻,要在高温1800OC以上,进行长时间保温,设备和能源的投入大,成本高。发明内容0007本发明的目的是提供一种低成本的蓝绿色荧光粉制备方法。采用柠檬酸法,以原料易得、价格低廉的硝酸盐,用AL(NO3)3、EU(NO3)3、MG(NO3)2和柠檬酸作为起始原料,在较低温度短时保温即可得到高效率氮氧化物蓝绿。

8、色荧光粉。0008本发明通过以下技术方案实现本发明的氮氧化物蓝绿色荧光粉,其特征在于它的化学式为EU3Y/2MG3X/2AL(64Z)/3XYO(32Z)NZ,其中0X5,0Y5,0Z7。说明书CN104073253A2/2页40009本发明的氮氧化物蓝绿色荧光粉的制备方法,步骤如下1按照计量比,把AL(NO3)3、EU(NO3)3、MG(NO3)2和柠檬酸溶解在水中,在磁力搅拌器中,60100OC下恒温搅拌,蒸干,得到干凝胶;其中柠檬酸的摩尔量为全部阳离子摩尔数的0525倍。00102把上述干凝胶放在马弗炉中,在150300OC下煅烧半个小时,得到超细的纳米粉体。00113把所得粉体装进BN。

9、坩埚,放入碳管炉中,在15003000OC下煅烧,保温13H,保温结束后,把所得粉体加以研磨,既得到蓝绿色荧光粉。0012本发明的有益效果是本项目采用稀土离子掺杂氮氧化铝基质,通过柠檬酸法,利用价格低廉的AL(NO3)3、EU(NO3)3、柠檬酸作为起始粉料,柠檬酸热处理时分解残留的C作为还原C源。由于原料中没有昂贵的ALN,这种方法制备成本较固相反应法降低了60以上,这种荧光粉的发光波段在蓝绿光波段,发光亮度高,同时具有氧氮化物优异的稳定性。附图说明0013图1为蓝绿色荧光粉在365NM激发下的发射光谱图具体实施方式0014根据结构式EU3Y/2MG3X/2AL(64Z)/3XYO(32Z)。

10、NZ,0X5,0Y5,0Z7,称量所需要的粉体AL(NO3)3、EU(NO3)3、MG(NO3)2,所需柠檬酸的摩尔量为全部阳离子摩尔数的15倍。0015把所有粉体放入水溶液中,充分搅拌、溶解,在磁力搅拌器中,80OC下恒温搅拌,蒸干,得到干凝胶。0016把上述所得干凝胶放入氧化铝瓷舟中,放进马弗炉中,在200OC煅烧半个小时,得到超细的纳米粉体。0017柠檬酸分解产生大量的C,所得粉体为褐色。粉体中包含了硝酸盐和C的混合物,利用这种液相法合成的起始粉体,粒径达到纳米量级,元素达到原子级别间的充分混合,粉体的烧结活性特别高。因此,可以再低温下进行固相反应得到目标产物。把所得超细粉体装进BN坩埚,放入碳管炉中,以燃烧残留的C作为还原剂,在温度1650OC下保温2H,等炉体自然冷却,即可得到块状粉体。0018把所得粉体放入研钵中,加以研磨10分钟,既得到蓝绿色荧光粉。本实施例制得的荧光粉在365NM激发下的发射光谱图如图1所示。说明书CN104073253A1/1页5图1说明书附图CN104073253A。

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