一种窄发射带红色荧光粉及其制备方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201610227012.7 (22)申请日 2016.04.13 (71)申请人 厦门大学 地址 361005 福建省厦门市思明南路422号 (72)发明人 解荣军周天亮庄逸熙李烨 (74)专利代理机构 厦门南强之路专利事务所 (普通合伙) 35200 代理人 马应森 (51)Int.Cl. C09K 11/67(2006.01) (54)发明名称 一种窄发射带红色荧光粉及其制备方法 (57)摘要 一种窄发射带红色荧光粉及其制备方法， 属 于发光材料技术领域。 所述窄发射带红色。

2、荧光粉 的化学通式为： D2Ti2-xMnxSi2O9； 其中， 0x2； 所 述D为Na与K等中的至少一种， 其中Na是必须的。 所述窄发射带红色荧光粉的制备方法如下： 将D 前驱体、 Ti前驱体、 Mn前驱体与Si前驱体混合， 进 行高温固相反应， 得到化学通式为D2Ti2-xMnxSi2O 的荧光粉。 制备的窄发射带红色荧光粉具有全新 的化学组成， 以Mn4+为激活剂， 原料及最终荧光 粉均不含氟等有害物质， 该荧光粉能被紫蓝光激 发而发射窄发射带红光， 从而使该荧光粉可将紫 蓝光转化为红光。 权利要求书1页 说明书4页 附图4页 CN 105838367 A 2016.08.10 CN。

3、 105838367 A 1.一种窄发射带红色荧光粉， 其特征在于其化学通式如式(I)所示： D2Ti2-xMnxSi2O9(I)； 其中， 0x2； 所述D为Na、 K中的至少一种， 其中Na是必须的。 2.如权利要求1所述一种窄发射带红色荧光粉， 其特征在于所述x为0.021.02。 3.如权利要求1所述一种窄发射带红色荧光粉的制备方法， 其特征在于其具体步骤如 下： 将D前驱体、 Ti前驱体、 Mn前驱体与Si前驱体混合， 进行高温固相反应， 得到化学通式如 式(I)所示的荧光粉； D2Ti2-xMnxSi2O9(I)。 4.如权利要求3所述一种窄发射带红色荧光粉的制备方法， 其特征在于。

4、所述D前驱体、 Ti前驱体、 Mn前驱体、 Si前驱体中D、 Ti、 Mn、 Si的摩尔比为2(2-x)x2； 0 x2； 所述D为 Na、 K中的至少一种， 其中Na是必须的。 5.如权利要求3所述一种窄发射带红色荧光粉的制备方法， 其特征在于所述D前驱体、 Ti前驱体、 Mn前驱体、 Si前驱体的纯度均不低于99.5。 6.如权利要求3所述一种窄发射带红色荧光粉的制备方法， 其特征在于所述D前驱体为 D的碳酸盐、 D的草酸盐、 D的硝酸盐中的至少一种。 7.如权利要求3所述一种窄发射带红色荧光粉的制备方法， 其特征在于所述Ti前驱体 为Ti的氧化物。 8.如权利要求3所述一种窄发射带红色荧。

5、光粉的制备方法， 其特征在于所述Mn前驱体 为Mn的碳酸盐与Mn的氧化物中的至少一种。 9.如权利要求3所述一种窄发射带红色荧光粉的制备方法， 其特征在于所述Si前驱体 为Si的氧化物。 10.如权利要求3所述一种窄发射带红色荧光粉的制备方法， 其特征在于所述高温固相 反应采用在压片后， 进行高温烧结； 所述高温烧结的温度可为5001000， 高温烧结的时 间可为28h。 权利要求书 1/1 页 2 CN 105838367 A 2 一种窄发射带红色荧光粉及其制备方法 技术领域 0001 本发明属于发光材料技术领域， 尤其是涉及一种窄发射带红色荧光粉及其制备方 法。 背景技术 0002 依靠L。

6、ED转换实现白光主要有以下几种方式： 0003 1)多芯片LED。 将RGB三基色LED芯片封装在一起来产生白光。 利用RGB三色LED组合 构成白光LED的技术是最高效的， 避免了荧光粉发光转换过程中斯托克斯位移造成的能量 损失， 可获得最高的发光效率， 同时可分开控制3种不同的光色LED的光强， 实现全彩变色的 效果。 但该方法制成的白光LED的各个光色随驱动电流和温度变化不一致， 随时间的衰减速 度也不相同， 且其散热问题也比较突出， 生产成本居高不下。 0004 2)三基色荧光粉转换LED。 三基色荧光粉转换LED可以在较高发光效率的前提下， 有效地提升LED的显色性， 它具有较高的光。

7、视效能和显色指数。 三基色白光LED实现的常用 方法是， 利用紫外光(UV)LED激发一组可被紫外光有效激发的黄、 绿、 蓝(RGB)三基色荧光 粉， 其特点为光谱的可见光部分完全由荧光分产生。 不过， 它存在以下缺点： 电光转化效率 较低； 粉体混合较困难， 有待研发高效率的荧光粉； 封装材料在紫外光照射下容易老化， 寿 命较短， 存在紫外线泄露的隐患； 高效功率型UVLED不易制备。 0005 3)黄色荧光粉转化LED。 目前蓝光GaN芯片+掺杂Ce3+、 发黄光的钇铝石榴石 (Y3Al5O12:Ce3+， YAG)荧光粉是最常见的二基色荧光粉转换LED。 作为目前商业上最成熟、 最 容易。

8、实现的白光LED技术， 其具有耗能小、 体积小、 重量轻、 结构紧凑等优点而引起了人们的 广泛关注。 在该装置中， GaN发出的蓝色光激发了YAG而得到黄色光， 未被吸收的蓝光和黄光 复合得到白光， 因此在蓝光或紫光激发下发黄光的YAG荧光粉是目前使用量最大的一类荧 光粉。 不过由于黄色荧光粉转化LED的光谱中缺乏红光， 所以此类LED的显色性较差， 物体在 此类光源照射下所呈现的颜色与物体在自然光(太阳光)照射下所呈现的颜色会有一定的 偏差。 0006 当然在黄色荧光粉中适当地添加(橙)红色荧光粉， 可以明显提高黄色荧光粉转化 白光LED的显色性。 0007 对于发红色光的荧光粉， 有如K2。

9、SiF6:Mn4+(RyotaKasaandSadaoAdachi， JournalofTheElectrochemicalSociety， Vol.159， No.4， J89-J95， 2012)等。 但合成 K2SiF6:Mn4+的原料中含有毒的氟化物， 合成之后的K2SiF6:Mn4+仍然有一定的毒性， 且氟化物 荧光粉易溶于水， 使用操作比较繁琐。 0008文献(MarkkuR.Sundberg， MarttiLehtinenandRaikkoAmerican Mineralogist， Vol.72， No.1-2， 173-177， 1987)报道了一种化学成分为Na2Ti2Si。

10、2O9的材料， 可以制作玻璃， 其用途与本发明申请属于不同的技术领域。 0009 中国专利CN1278926A公开一种分子式为Na2Ti2Si2O9的材料， 可以制作折射材料， 其用途与本发明申请属于不同的技术领域。 说明书 1/4 页 3 CN 105838367 A 3 0010 至今， Na2Ti2Si2O9还未见其关于在发光材料方面的公开报道或专利申请。 发明内容 0011 本发明的目的之一是提供一种窄发射带红色荧光粉。 0012 本发明的另一目的是提供一种窄发射带红色荧光粉的制备方法。 0013 所述窄发射带红色荧光粉的化学通式如式(I)所示： 0014 D2Ti2-xMnxSi2O。

11、9(I)； 0015 其中， 0x2； 所述D为Na与K等中的至少一种， 其中Na是必须的。 0016 优选的， 所述x为0.021.02。 0017 所述窄发射带红色荧光粉的制备方法如下： 0018 将D前驱体、 Ti前驱体、 Mn前驱体与Si前驱体混合， 进行高温固相反应， 得到化学通 式如式(I)所示的荧光粉； 0019 D2Ti2-xMnxSi2O9(I)； 0020 所述D前驱体、 Ti前驱体、 Mn前驱体与Si前驱体中D、 Ti、 Mn与Si的摩尔比为2(2-x) x2； 0 x2； 所述D为Na与K等中的至少一种， 其中Na是必须的。 0021 所述D前驱体、 Ti前驱体、 Mn。

12、前驱体与Si前驱体的纯度均不低于99.5。 0022 所述D前驱体可为D的碳酸盐、 D的草酸盐与D的硝酸盐等中的至少一种； 0023 所述Ti前驱体可为Ti的氧化物； 0024 所述Mn前驱体可为Mn的碳酸盐与Mn的氧化物等中的至少一种； 0025 所述Si前驱体可为Si的氧化物。 0026 所述高温固相反应可采用在压片后， 进行高温烧结。 0027 所述高温烧结的温度可为5001000， 高温烧结的时间可为28h。 0028 本发明提供了一种窄发射带红色荧光粉及其制备方法。 该荧光粉的化学成分为 D2Ti2-xMnxSi2O9； 其中， 0x2； 所述D为Na与K等中的至少一种， 其中Na是。

13、必须的。 本发明的优 点是， 本发明荧光粉具有全新的化学组成， 以Mn4+为激活剂， 原料及最终荧光粉均不含氟等 有害物质， 该荧光粉能被紫蓝光激发而发射窄发射带红光， 从而使该荧光粉可将紫蓝光转 化为红光。 附图说明 0029 图1为本发明实施例1中得到的荧光粉的X射线衍射图谱； 0030 图2为本发明实施例1中得到的荧光粉的激发光谱图； 0031 图3为本发明实施例1中得到的荧光粉的发射光谱图； 0032 图4为本发明实施例2中得到的荧光粉的激发光谱图； 0033 图5为本发明实施例2中得到的荧光粉的发射光谱图； 0034 图6为本发明实施例3中得到的荧光粉的激发光谱图； 0035 图7为。

14、本发明实施例3中得到的荧光粉的发射光谱图。 具体实施方式 0036 下面将结合本发明实施例和附图， 对本发明的技术方案进行清楚、 完整地描述， 显 说明书 2/4 页 4 CN 105838367 A 4 然， 所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。 基于本发明中的实 施例， 本领域普通技术人员可以做出其他实施例。 0037 本发明提供了一种窄发射带红色荧光粉， 该荧光粉的化学通式如式(I)所示： 0038 D2Ti2-xMnxSi2O9(I)； 0039 其中， 0 x2， 优选为0.021.02， 更优选为0.020.2， 在本发明提供的一些实 施例中， 所述x优选。

15、为0.02； 在本发明提供的一些实施例中， 所述x优选为0.2； 在本发明提供 的另一些实施例中， 所述x优选为1.02； 所述D为Na与K等中的至少一种， 其中Na是必须的； 在 本发明提供的一些实施例中， 所述D优选为Na； 在本发明提供的另一些实施例中， 所述D优选 为Na和K。 0040 本发明荧光粉以Mn4+为激活剂， 该荧光粉在紫蓝光激发下发射出红光， 从而使该荧 光粉可将紫蓝光转化红光， 从而应用于黄色荧光粉转化白光LED， 并提高其显色性。 0041 本发明还提供了一种上述荧光粉的制备方法， 包括： 将D前驱体、 Ti前驱体、 Mn前驱 体与Si前驱体混合， 进行高温固相反应，。

16、 得到荧光粉； 0042 所述D前驱体、 Ti前驱体、 Mn前驱体与Si前驱体中D、 Ti、 Mn与Si的摩尔比为2(2-x) x2； 0 x2； 所述D为Na与K等中的至少一种， 其中Na是必须的。 0043 其中， 所述x和D均同上所述， 在此不再赘述。 0044 所述D前驱体为本领域熟知的包含D的化合物即可， 并无特殊的限制， 本发明中优 选为D的碳酸盐、 D的草酸盐与D的硝酸盐等中的至少一种， 更优选为D的碳酸盐； 所述Ti前驱 体为Ti的氧化物； 所述Mn前驱体为Mn的碳酸盐与Mn的氧化物等中的至少一种， 更优选为Mn 的氧化物； 所述Si前驱体为的Si氧化物。 0045 所述D前驱。

17、体、 Ti前驱体、 Mn前驱体与Si前驱体的纯度优选各自独立地不低于 99.5， 纯度越高， 得到的荧光粉的杂质越少。 0046 将D前驱体、 Ti前驱体、 Mn前驱体与Si前驱体混合， 优选采用研磨进行混合； 混合 后， 优选进行压片， 更优选干燥后进行压片； 所述压片的压力优选为13MPa。 0047 压片后， 进行高温烧结； 所述高温烧结的温度优选为5001000， 更优选为600 800； 在本发明提供的一些实施例中， 所述高温烧结的温度优选为600； 在本发明提供的 另一些实施例中， 所述高温烧结的温度优选为800。 0048 所述高温烧结的时间优选为28h， 更优选为35h； 在本。

18、发明提供的一些实施例 中， 所述高温烧结的时间优选为3h； 在本发明提供的另一些实施例中， 所述高温烧结的时间 优选为5h。 0049 所述高温烧结优选在高温炉内进行； 高温烧结后， 随炉冷却至室温， 即可得到荧光 粉。 0050 本发明以Mn4+为激活剂， 采用高温固相反应， 成功制备一种窄发射带红色荧光粉。 0051 为了进一步说明本发明， 以下结合实施例对本发明提供的一种窄发射带红色荧光 粉及其制备方法进行详细描述。 0052 以下实施例中所用的试剂均为市售。 0053 实施例1 0054 原料为Na2CO3(分析纯)、 TiO2(分析纯)、 MnO2(分析纯)和SiO2(分析纯)， 摩。

19、尔比为1 1.980.022， 将上述原料研磨混匀、 干燥后在2MPa的压力下压片， 装入坩埚， 在高温炉内， 说明书 3/4 页 5 CN 105838367 A 5 600烧结5h， 随炉冷却到室温， 得到理论化学成分为Na2Ti1.98Mn0.02Si2O9的荧光粉。 0055 利用X射线衍射对实施例1中得到的材料进行分析， 得到其X射线衍射图谱， 如图1 所示。 0056 利用荧光光谱仪对实施例1中得到的荧光材料进行分析， 得到其激发光谱图， 如图 2所示。 可见该荧光粉的激发带主要落在紫蓝光区。 0057 利用荧光光谱仪对实施例1中得到的荧光材料进行分析， 得到其发射光谱图， 如图 。

20、3所示。 可见该荧光粉能有效地被紫蓝光激发而发射窄发射带红光， 从而该荧光粉可将紫蓝 光转化为红光。 0058 实施例2 0059 原料为Na2CO3(分析纯)、 TiO2(分析纯)、 MnO2(分析纯)和SiO2(分析纯)， 摩尔比为1 0.981.022， 将上述原料研磨混匀、 干燥后在1MPa的压力下压片， 装入坩埚， 在高温炉内， 800烧结3h， 随炉冷却到室温， 得到理论化学成分为Na2Ti0.98Mn1.02Si2O9的荧光粉。 0060 利用荧光光谱仪对实施例2中得到的荧光材料进行分析， 得到其激发光谱图， 如图 4所示。 可见该荧光粉的激发带主要落在紫蓝光区。 0061 利用。

21、荧光光谱仪对实施例2中得到的荧光材料进行分析， 得到其发射光谱图， 如图 5所示。 可见该荧光粉能有效地被紫蓝光激发而发射窄发射带红光， 从而该荧光粉可将紫蓝 光转化为红光。 0062 实施例3 0063 原料为Na2CO3(分析纯)、 K2CO3(分析纯)、 TiO2(分析纯)、 MnO2(分析纯)和SiO2(分析 纯)， 摩尔比为0.750.251.80.22， 将上述原料研磨混匀、 干燥后在3MPa的压力下压片， 装入坩埚 ， 在高温炉内 ， 600烧结5h ， 随 炉冷却到室温 ， 得到理论化学成分为 Na1.5K0.5Ti1.8Mn0.2Si2O9的荧光粉。 0064 利用荧光光谱仪。

22、对实施例3中得到的荧光材料进行分析， 得到其激发光谱图， 如图 6所示。 可见该荧光粉的激发带主要落在紫蓝光区。 0065 利用荧光光谱仪对实施例3中得到的荧光材料进行分析， 得到其发射光谱图， 如图 7所示。 可见该荧光粉能有效地被紫蓝光激发而发射窄发射带红光， 从而该荧光粉可将紫蓝 光转化为红光。 说明书 4/4 页 6 CN 105838367 A 6 图1 图2 说明书附图 1/4 页 7 CN 105838367 A 7 图3 图4 说明书附图 2/4 页 8 CN 105838367 A 8 图5 图6 说明书附图 3/4 页 9 CN 105838367 A 9 图7 说明书附图 4/4 页 10 CN 105838367 A 10 。