[发明专利]一种蓝光激发的Mn4+掺杂氟铋酸盐红光材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及LED用荧光粉材料制备技术领域，具体涉及一种蓝光激发的Mn⁴⁺掺杂氟铋酸盐红光材料及其制备方法。

背景技术

与传统的照明光源白炽灯和荧光灯相比，白光LED具有节能环保、响应快、无频闪、使用寿命长等突出优点，被誉为新一代固态照明光源。当前主流商用白光LED由蓝光芯片与黄色荧光粉Y₃Al₅O₁₂:Ce³⁺(YAG:Ce³⁺)组合封装而成，此类白光LED发射光谱中缺少红光成分，导致光源色温较高(CCT>4000K)、显色指数较低(CRI,Ra<80)，难以满足室内照明以及宽色域液晶显示(LCD)背光源的要求。

为提高白光LED的显色性能，需要向器件中添加适量的红光发光材料。Mn⁴⁺掺杂氟化物红光材料可被300～400nm近紫外光和400～500nm蓝光有效激发，在575～675nm范围产生窄带红光发射。最强吸收峰与蓝光LED芯片发射峰(430～470nm)相匹配，是理想的白光LED用红光材料。Mn⁴⁺掺杂氟化物红色荧光粉已有报道，主要包括A₂MF₆:Mn⁴⁺、BMF₆:Mn⁴⁺、A₃NF₆:Mn⁴⁺、ALnF₄:Mn⁴⁺(A：Li、Na、K、Rb、Cs、NH₄；B：Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Zn；M:Si、Ge、Sn、Ti、Zr、Hf；N:Al、Ga、In；Ln:正三价稀土离子)系列类型，大部分都具有较高的发光效率、可以应用于白光LED(氟化物荧光粉体材料及其半导体发光器件，CN 102827601A；氟化物荧光粉体材料的制备方法，CN 103980896A)。

然而Mn⁴⁺离子掺杂在不同基质时，所处晶体场环境会发生改变，其光学性质、发光效率以及化学稳定性等都会因基质材料的不同而发生改变。目前，具有高发光效率以及优异化学稳定性的红光材料依然匮乏，因此开发新型Mn⁴⁺掺杂的氟化物红光材料十分迫切。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种白光LED用氟铋酸盐红光材料，具体为一种蓝光激发的Mn⁴⁺掺杂氟铋酸盐红光材料。该Mn⁴⁺掺杂氟铋酸盐红光材料具有良好的发光效率，能被蓝光激发产生红光，可用于改善白光LED的光色性能。

本发明的目的还在于提供所述的一种蓝光激发的Mn⁴⁺掺杂氟铋酸盐红光材料的制备方法。该制备方法包括共沉淀法或离子交换法，制备工艺均简单易行、条件温和、氢氟酸用量少，有利于大规模工业化生产。

本发明的目的通过如下技术方案实现。

一种蓝光激发的Mn⁴⁺掺杂氟铋酸盐红光材料，为粉体材料，粒径为0.01～50μm，化学式为A_xBi_yF_z:Mn⁴⁺，其中，A为Li、Na、K、Rb、Cs、NH₄、Be、Mg、Ca、Sr、Ba和Zn中的一种以上，x、y、z分别为A、Bi、F元素之间相对所占的摩尔比系数，0＜x≤0.5，0.5＜y≤1，2＜z≤3。

进一步地，所述Mn⁴⁺掺杂氟铋酸盐红光材料能被300～400nm的紫外光或400～500nm的蓝光有效激发，产生位于575～675nm波长范围的红光发射，其中，最强发射峰位于620～640nm波段。

制备所述的一种蓝光激发的Mn⁴⁺掺杂氟铋酸盐红光材料的方法，包括共沉淀法或离子交换法。

进一步地，采用共沉淀法制备，具体包括如下步骤：

按Mn⁴⁺掺杂氟铋酸盐红光材料的化学式，将含Bi元素的化合物加入到溶剂中，加入A₂MnF₆进行反应，再加入含A元素的化合物进行沉淀，并继续搅拌30～240分钟，过滤，获得的沉淀经过洗涤、干燥，得到所述Mn⁴⁺掺杂氟铋酸盐红光材料。

进一步地，采用离子交换法制备，具体包括如下步骤：