[发明专利]一种阿尔发型赛隆荧光粉的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种荧光粉的制备方法，尤其是涉及一种阿尔发型赛隆(α-Sialon)荧光粉的制备方法。

背景技术

白色LED光源作为新一代光源具有节能、高效等优点，引起了人们的广泛关注。在白光LED照明技术中，荧光粉的种类和制备决定了白光LED的发光光谱、发光效率、显色指数、色温以及使用寿命等关键技术参数。因此，荧光粉在白光LED技术中具有举足轻重的地位。也就是说，荧光粉必须具有与LED芯片匹配的吸收光谱、发射光谱，并且必须具有高的光转换效率，优良的热、化学稳定性，低衰减，粉体颗粒细小、均匀等特点。

目前国际上商业应用最广泛的白光LED用荧光粉是YAG:Ce荧光粉，但是该荧光粉存在以下缺点：显色指数低、色湿高，衰减严重等缺点。还应用的其它体系荧光粉，比如硫化物[(Sr，Ca)S:Eu²⁺]、硅酸盐[M₂SiO₄:Eu²⁺(M＝Ca，Sr，Ba)]和铝酸盐(BaMgAl₁₀O₁₇:Eu²⁺，Mn²⁺)等，但是这些材料体系仍存在热稳定差、发光效率低、存在染污等缺点。

近年来，(氧)氮化物荧光粉材料由于具有发光效率高、可被可见光有效激发(～450nm)、热稳定性好、化学稳定和环境友好等优点，受到广泛关注和重视，它们具有稳定的晶体结构以及良好的光谱可调性。

其中，α-Sialon是Si-Al-O-N体系中的一个稳定单相固溶体，与六方α-Si₃N₄具有相同的晶体结构，化学表达式为(M₁)_x(M₂)_ySi_12-(m+n)Al_m+nO_nN_16-n。在该结构中，m+n个Si-N键被m个Al-N键和n个Al-O键取代，由此引起的电荷不平衡通过引入稳定离子M来补偿，单位晶胞中(M₁+M₂)的总相对含量为x＝m/(M₁和M₂平均化合价)，M₁和M₂均占据着α-Sialon晶格中的间隙位，其中M₁是选自Li、Mg、Ca、Y、Sr、Gd中的一种及一种以上元素，M₂是选自Eu、Ce、Pr、Tb、Yb、Dy、Er中的一种及一种以上元素。稀土元素可以作为稳定离子进入晶格间隙中，作为发光中心，使α-Sialon具有荧光性。

由于α-Sialon荧光粉里面含有氮，所以合成过程中必须应用氮气来保护或者引入氮，所以对合成方法要求很高。现在α赛隆荧光粉的制备方法有三种。一种是以金属氮化物为原料的高温固相反应工艺来制备α赛隆荧光粉。但是该工艺所用原料价格昂贵，原料在空气中容易氧化、燃烧、潮解，所以工艺复杂、烦琐(见非专利文献：Xie R.J.et al.，Eu²⁺-doped Ca-α-SiAlON：A yellow phosphor for whitelight-emitting diodes，Appl.Phys.Lett.，84：5404(2004).)。第二种是以氮化硅和氮化铝为原料，经过和其它原料混合均匀，然后在高温下合成。但是这个工艺需要高的合成温度，以使扩散充分、反应完全(详见专利文献：荧光粉及其制备方法以及使用该荧光粉的照明器具，中国发明专利，申请号：200780021389.6；赛隆荧光粉及其制备方法以及使用该荧光粉的照明器具和发光元件，中国发明专利，申请号：200780016969.6)。第三种是采用氨气气相还原氮化工艺合成α赛隆荧光粉，该工艺可以采用湿化学法等方法制备出粒径达纳米级的氧化物前驱体，这种前驱体粒径小、反应活性大，所以合成温度低；然后，在氨气和甲烷混合气氛和较高温度下合成，高温下气氛具有一定的还原性，并且还可以提供氮气成分，从而完成荧光粉的合成。这种办法也需要高温，并且混合气体具有可燃性所以操作烦琐。

虽然以上制备方法可以成功制备出α赛隆荧光粉，但是都需要高温反应，合成时间长，操作烦琐等缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种阿尔发型赛隆(α-Sialon)荧光粉的制备方法。该方法反应时间短、设备投入小、工艺操作简单、且生产成本低，适于大规模工业化生产。