[发明专利]掺杂金属纳米粒子的硅酸盐发光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及发光材料领域，尤其涉及一种掺杂金属纳米粒子的硅酸盐发光材料及其制备方法。

背景技术

白光LED(1ight emitting diodes)具有效率高、寿命长、体积小、响应快速、无污染、节能等优点得到了越来越广泛的重视。目前实现白光的主要方式之一为蓝色GaN芯片与黄色YAG：Ce荧光粉组合产生白光。该方法的缺点是显色指数低。而利用近紫外LED芯片与红、绿、蓝三基色荧光粉组合成白光LED，其发光效率高、色温可调且显色指数高，已被广泛研究，并成为当前发展的主流。因此，可被紫光、近紫外光有效激发的LED三基色荧光粉正被广泛研究。。其中，以硅酸盐体系为基体的发光材料具有原料来源丰富、价格便宜、工艺适应性广泛、合成温度适中、稳定性较高等特点一直吸引着人们的目光。

二价铕离子激活的碱土金属硅酸盐荧光粉,它是一种很好的绿色荧光粉,与YAG荧光粉相比,它的激发光谱更宽、色纯度更好。但目前这种荧光粉存在发光效率低的问题。

发明内容

本发明所要解决的问题在于提供一种结构稳定、发光较强的掺杂金属纳米粒子的硅酸盐绿光发光材料。

本发明的技术方案如下：

一种掺杂金属纳米粒子的硅酸盐发光材料，其化学通式为Li₂Ca_2-xSi₂O₇:Eu_x,M_y，其中，M为掺杂金属纳米粒子，选自Ag、Au、Pt、Pd、Cu金属纳米粒子中的至少一种，x为Eu原子取代Ca原子的摩尔数数，x的取值范围为0＜x≤0.1，y为M与Si的摩尔之比，y的取值范围为0＜y≤1×10^-2；Li₂Ca_2-xSi₂O₇:Eu_x,M_y中，Li₂Ca_2-xSi₂O₇:Eu_x为发光材料，冒号“：”表示为Eu的掺杂。

所述掺杂金属纳米粒子的硅酸盐发光材料，优选，x的取值范围为0.001≤x≤0.05，y的取值范围为1×10^-5≤y≤5×10^-3。

本发明还提供上述掺杂金属纳米粒子的硅酸盐发光材料的制备方法，包括步骤如下：

将M的盐溶液、起分散作用的助剂和还原剂混合反应后，制得M纳米粒子胶体溶液；

将SiO₂气凝胶溶解到M纳米粒子胶体溶液中，在50～75℃下搅拌0.5～3h，接着超声处理10min后再进行干燥处理，随后将干燥处理后的原料研磨均匀，研磨粉体在600～1200℃下煅烧0.5～4h，得到含M纳米粒子的SiO₂气凝胶；

按照化学通式Li₂Ca_2(1-x)Si₂O₇:Eu_x,M_y中各元素的化学计量比，称取Li、Ca和Eu各自对应的固体化合物，再与含M纳米粒子的SiO₂气凝胶研磨混合均匀，升温至500℃～800℃煅烧2～15小时，再于800℃～1200℃的温度下还原处理0.5～6小时，随炉冷却降温至室温，将所得到的样品研磨为粉末，即得得化学通式为Li₂Ca_2(1-x)Si₂O₇:Eu_x,M_y的掺杂金属纳米粒子的硅酸盐发光材料；

上述步骤中，M为掺杂金属纳米粒子，选自Ag、Au、Pt、Pd、Cu金属纳米粒子中的至少一种，x为Eu原子取代Ca原子的化学计量系数，x的取值范围为0＜x≤0.1，y为M与Si的摩尔之比，y的取值范围为0＜y≤1×10^-2。

所述掺杂金属纳米粒子的硅酸盐发光材料的制备方法，优选，所述M的盐溶液的浓度为0.8×10^-4mol/L～1×10^-2mol/L。