[发明专利]一种锰掺杂的金属硫化物红色荧光粉及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种荧光发光材料，特别涉及一种在近紫外至蓝绿光激发下发射红色荧光的荧光粉及其制备方法，属于发光材料技术领域。

技术背景

随着低能耗发光二极管LED(LightEmittingDiode)的发明，照明领域中常用的白炽灯和荧光灯正逐渐被LED灯所取代。商业化的白光LED灯主要由蓝光LED芯片和具有黄光发射能力的Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺荧光粉复合而成。虽然蓝光与黄光的复合能够实现白光发射，但是红色发光体的缺失使得商用LED灯在显色性能上存在不足。在蓝光、黄光混合光体系中引入具有红色发光特性的荧光粉是提高其显色系数的有效方法。较高的显色系数有利于白光LED灯营造出暖色调的光照氛围，能大大提升LED在室内的应用。因此，红色荧光粉的开发具有较高的现实意义。

常见的红色荧光粉主要以稀土Eu³⁺掺杂或Mn⁴⁺掺杂氧化物为主。该类化合物的合成需要使用较高的反应温度(反应温度高至1000℃)，反应设备条件苛刻（部分反应需要使用惰性保护气体）。同时，大多数氧化物为宽带半导体，需要较高的激发能量实现掺杂离子的发光，这大大增加了相关芯片的使用成本(激发能量越高，激发波长越短，使用的芯片价格越高)。此外，由于稀土的稀缺与提纯困难，这导致以稀土作为发光离子的红色荧光粉的应用成本较高。因此，开发一种反应条件温和且无需使用稀土离子的红色荧光粉及其制备方法具有重要意义。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种反应条件温和、不使用稀土离子，在近紫外光或蓝光激发下具有红光发射特性的红色荧光粉及其制备方法。

为达到以上发明目的，本发明采用的技术方案是提供一种锰掺杂的金属硫化物红色荧光粉，它的化学式为Mn_xM_7-xIn₂₈S₅₂(SH)₄·[H⁺-DBN]₈·[H⁺-PR]₄，式中，M为Cd²⁺或Zn²⁺，DNB为1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯，分子式为C₇H₁₂N₂；PR为哌啶，分子式为C₅H₁₁N；x为锰的掺杂量，0＜x≤7；所述荧光粉在365～550纳米的近紫外至蓝绿光激发下，最大激发波长为610～650纳米的红色荧光。

本发明技术方案还包括制备上述锰掺杂的金属硫化物红色荧光粉的方法，以含有铟、镉、锰的铟源、镉源、锰源，或含有铟、锌、锰的铟源、锌源、锰源，硫粉为原料，按化学式Mn_xM_7-xIn₂₈S₅₂(SH)₄·[H⁺-DBN]₈·[H⁺-PR]₄中各元素的比例称取原料，其中，M为Cd²⁺或Zn²⁺，x为锰的掺杂量，0＜x≤7；原料混合后，与体积比为1:1:1.2的反应溶剂1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯，水，哌啶加入到聚四氟乙烯反应釜内衬中，搅拌后将内衬置于不锈钢反应釜壳内密闭，在温度为160～220℃的条件下反应1～10天，所得产物经冷却、超声去除杂质、洗涤，抽滤后干燥，即得到一种锰掺杂的金属硫化物红色荧光粉。

本发明技术方案中所述的锰源为金属锰、乙酸锰、硝酸锰、卤化锰、硫化锰或氧化锰中的一种。

所述的铟源为金属铟、乙酸铟、硝酸铟、卤化铟、硫化铟或氧化铟中的一种。

所述的镉源为金属镉、乙酸镉、硝酸镉、卤化镉、硫化镉或氧化镉中的一种。

所述的锌源为金属锌、乙酸锌、硝酸锌、卤化锌、硫化锌或氧化锌中的一种。

本发明提供的制备方法，反应条件温和，设备简单，原料经济，所获产品的激发能量低、发光效率高，是一种新型的、经济的、具有发展前景的红荧光粉材料合成工艺。

与现有技术相比，本发明技术方案的优点在于：