[发明专利]常压低温下制备氮氧硅酸盐发光材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种常压低温下制备氮氧硅酸盐发光材料的方法，属于发光材料技术领域。

背景技术

氮氧化物荧光粉由于具有独特的激发光谱(激发范围涵盖紫外、近紫外、蓝光甚至绿光)以及优异的发光特性(发射蓝、绿、黄、红光，热淬灭小，发光效率高)，材料本身无毒、稳定性好等优点，被广泛应用于白光LED中。

现有技术中，氮化物和氮氧化物大多是利用高温固相法把氧化物或氮化物原料放入高温高压氮气或氨气气氛中烧结而成(氮气或氨气气氛的作用是确保氮化物原料不被氧化并防止氮化物或氮氧化物产物被氧化)。这些方法所需要的温度都在1500℃以上，并且需要长时间的反复烧结。例如LiuRu-Shi等人于2011年在Chem.Mater.上报道了利用高温固相法在压力为0.92MPa、温度为1950℃的条下制备出了β-SiAlON:Pr³⁺荧光粉；JingXi-Ping等人于2012年在Inorg.Chem.上报道了利用高温固相法在1550℃下制备得到了Sr₃Si₂O₄N₂:Eu²⁺/Ce³⁺发光材料。虽然，这些方法制备的发光材料具有较好的发光性能，但是制备过程烧结温度高、烧结时间长，限制了LED荧光粉的进一步研究和开发，并且采用氮化硅为原料，增加了制备成本。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中制备氮氧硅酸盐发光材料的方法所需温度高、耗时长、成本高的技术问题，提供一种常压低温下制备氮氧硅酸盐发光材料的方法。

本发明的常压低温下制备氮氧硅酸盐发光材料的方法，包括以下步骤：

(1)以金属的硝酸盐作为金属离子来源，以正硅酸乙酯为硅源，加入配位剂和交联剂，通过溶胶凝胶法制备溶胶；

所述金属的硝酸盐为基质金属的硝酸盐，或者为基质金属的硝酸盐和掺杂离子的硝酸盐的混合物；

(2)将步骤(1)得到的溶胶在60-90℃加热蒸干，然后在400-600℃预烧1-6h，然后700-800℃烧结3-5h，得到氮氧硅酸盐发光材料的前驱体；

(3)将步骤(2)中得到的前驱体置于容器中，通入氨气，升温至1150-1200℃，常压下煅烧4-12h，冷却，即得到氮氧硅酸盐发光材料。

优选的，步骤(3)在加压条件下煅烧4-12h，更优选的，在压强为0.11-1.0MPa下煅烧4-12h。

优选的，所述基质金属的硝酸盐为Y(NO₃)₃，所述掺杂离子的硝酸盐为Ce(NO₃)₃、Eu(NO₃)₃、Tb(NO₃)₃中的一种或几种的混合。

优选的，所述氮氧硅酸盐发光材料为Y_4(1-x)Si₂N₂O₇:xA³⁺或者Y_5(1-x)Si₃O₁₂N:xA³⁺，其中，A为Ce、Eu、Tb中一种或几种的混合，x为0-0.1。

优选的，所述配位剂为一水合柠檬酸或者水杨酸。

优选的，所述交联剂为聚乙二醇(PEG)，聚乙二醇的分子量为10000-20000。

优选的，所述溶胶的制备方法为：

(1)将金属的硝酸盐加入去离子水，搅拌均匀，得到溶液；

(2)向上述溶液中加入配位剂，搅拌均匀，使配位剂与金属离子完全配位，得到配位后溶液；

(3)向上述配位后溶液中加入溶有正硅酸乙酯的溶液，搅拌均匀，得到混合溶液；

(4)再向混合溶液中加入交联剂，室温下300rpm以上搅拌，得到溶胶。

优选的，所述步骤(4)的搅拌转速为300-500rpm。

优选的，所述金属的硝酸盐与配位剂的摩尔比为1∶2，交联剂在混合溶液中的浓度为0.1-0.12g/mL。

本发明的有益效果：

(1)本发明以非氮化物原料制备溶胶，通过步骤(2)煅烧除去体系中的碳，然后以氨气气氛提供氮源和还原性气氛，在较低温度、常压下煅烧得到氮氧硅酸盐发光材料；