[发明专利]一种铝酸盐基红色荧光材料及其制备方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种荧光材料及其制备方法，具体地说是一种铝酸盐基红色荧光材料及其制备方法。

二、背景技术

由于LED具有体积小、节能、环保、发热量低、低电流低电压、寿命长等优点，白光LED作为新一代照明光源越来越受到人们的关注。目前市场上应用最为广泛的白光LED实现方法是用蓝光芯片激发YAG:Ce荧光粉发射的黄光与未被完全吸收的蓝光复合成白光。众所周知，这种白光LED的发射谱带较窄，而且其发光光谱中缺少红色部分，导致其显色指数偏低，色温较高，难以达到理想的照明效果，不适合用在显色性要求高的场合。

为解决这一问题，比较有效的解决方法有两种：一种方法是用紫外LED芯片激发红绿蓝三基色发光材料来产生白光；另一种方法是用蓝光LED芯片激发绿色、红色发光材料，经激发而产生的绿光和红光与未被发光材料完全吸收的蓝光复合成白光LED，这样可有效解决光谱中缺少红色波段而造成LED显色指数偏低的问题[张中太，张俊英.无机光致发光材料及应用.化学工业出版社.2005，3：189]。但是，上述两种解决方案均需添加可产生红光发射的材料。目前，已广泛应用的、可被紫外或蓝光有效激发的红色发光材料主要为掺Eu³⁺或Eu²⁺激活的发光材料[Materials Chemistry and Physics.2001，71，179；Mater.Res.Bull，1996，31，1355.]，这类发光材料的红光发射峰多在600nm～630nm范围内，且都是狭窄的发射峰，稀土原料昂贵，限制了它在白光LED中的应用[Phosphor Handbook，CRC Press，2006；Practical Applications of Phosphors，CRC Press，2006][Journal of Physics and Chemistry of Solids 61(12)，2001-2006(2000).]。其中Eu²⁺激活的氮化物或氮氧化物不但使用稀土，而且合成工艺复杂、生产成本较高。

三、发明内容

本发明是为了避免上述现有技术所存在的不足之处，旨在提供一种显色性高、成本低的铝酸盐基红色荧光材料及其制备方法，本发明红色荧光材料不含稀土元素，原料廉价，制备方法简单，可同时被紫外光和蓝光有效激发。

本发明解决技术问题采用如下技术方案：

本发明铝酸盐基红色荧光材料的特点在于其组成由以下通式(1)表达：

Sr_4-x-y-zM_zAl_p-m-n-qO₂₅:Mn_m，Fe_n，Cl_x，Pb_y，B_q……………………(1)

通式(1)中m、n、x、y、z、p、q为各元素在材料组分中所占的原子摩尔百分比，0＜m≤0.2，0≤n≤0.2，13≤p≤15，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤q≤3；M为Ca、Mg中的一种或几种。

本发明铝酸盐基红色荧光材料的制备方法的特点在于按以下步骤操作：以Sr、Ca、Mg、Al、Mn、Fe、B和Pb的氧化物、碳酸盐、草酸盐、醋酸盐、氢氧化物或氯化物为原料，不能形成化合物的除外，按配比量粉碎并混合均匀得混合料，然后加入混合料质量0.1-5％的助熔剂AlF₃或H₃BO₃，在空气气氛或氧化气氛中于1150-1400℃下煅烧2-8小时，冷却后破碎至粒径3-60μm即得成品。

所述配比量是按通式(1)所示的组成及其限定的比例计量后称取的量。

相对于昂贵的稀土原料，本发明中的Mn⁴⁺激活的发光材料价格低廉，且发射峰值在650nm附近的深红色红光区，与Eu²⁺/Eu³⁺掺杂的LED发光粉(460-620nm)相比，该发光粉拓展了白光LED的光谱范围，使其更接近太阳光，可以用于开发具有较高显色性的白光LED光源。而且Mn⁴⁺在空气气氛或弱氧化气氛中即可得到，不需要还原性气氛，因此大大降低了对生产设备的要求及成本，还提高了生产过程中的安全性。在本发明中，还掺入了少量的Fe、Cl、Pb等辅助激活剂，大幅度提高了发光强度。