[发明专利]一种四价锰离子掺杂季胺盐红光材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种四价锰离子掺杂季胺盐红光材料及其制备方法和应用。该材料以有机胺氟钛酸盐为基质，四价锰离子Mn⁴⁺为激活剂，化学组成为[N(CH₃)₄]₂Ti_1‑xF₆:xMn⁴⁺，x的取值为0.1％～5％；在紫外光和蓝光激发下该荧光粉发出明亮的红光，发光强度高、稳定性和显色性好。本发明所采用的制造方法简单，所得产品质量稳定，不但可补充商用冷白光LED的红光缺失部分，用以提高其显色指数，而且可与柔性有机胶充分复合，提高荧光材料的抗湿性能，能满足白光LED照明的需求。

技术领域

本发明属于荧光材料技术领域，涉及一种红色荧光发光材料及其制备方法及应用，特别涉及一种在紫外光及蓝光激发下可以发射红色荧光的荧光粉及其制备方法，它可应用于LED白光照明和显示。

背景技术

白光LED照明技术由于效率高，成本低且具有显著的节能效果，目前已广泛应用于人们的日常生活中。传统的白光LED产品是基于黄色荧光粉YAG:Ce与蓝光LED封装而成的冷白光LED，缺少暖色的红光部分，显色指数偏低，无法满足室内照明要求。

近十年来，为提高白光LED的显色指数，多种可被蓝光芯片激发的红色荧光材料陆续被开发出来，如二价铕掺杂的氮化物体系荧光粉，具有稳定性高，发光性能优越(量子效率≥70％)等特点，[Appl.Phys.Lett.88 (2006)161908；J.Solid State Chem.181(2008)515]但氮化物的制备条件需要高压、高温以及还原气氛等极端特殊的合成条件，对设备的要求很高，导致产品的价格居高不下。

四价锰掺杂全无机氟化物材料是近年来逐渐兴起的一类红光材料， 2008年日本学者Sadao Adachi在荧光多孔硅的HF刻蚀实验中，发现了一种Mn⁴⁺掺杂的K₂SiF₆材料，具有近紫外区至蓝光区超宽带吸收，可发出明亮的红光[J.Appl.Phys.104(2008)023512]。国内学者潘跃晓、陈学元等人通过温和的溶液合成方法，分别成功合成了BaSiF₆：Mn⁴⁺、K₂TiF₆:Mn⁴⁺荧光粉[J.Mater.Chem.C 2(2014)2301；Nat.Commun.5(2014)4312]；这类红色荧光粉通过市售蓝光LED芯片就可有效激发，具有色纯度高，发光峰窄，量子效率高，合成简易，无需稀土掺杂等优势，对传统Eu²⁺氮化物红粉的市场形成强有力的冲击。但是Mn⁴⁺掺杂全无机氟化物荧光粉耐湿性较差，通过外加有机配体修饰或外嵌无机材料形成壳核结构等手段可提高室温潮湿环境下的荧光稳定性，然而由于非均相混合会引入较多的光散射，荧光强度不可避免会有衰减，表面修饰配体调控的工艺复杂性也会增加合成的难度和成本。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，提供一种可以通过市售蓝光LED激发，并可与有机树脂充分混合，抗湿性能好的零维有机-无机杂化红光材料及其制备方法和应用。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：

一种四价锰离子掺杂季胺盐红光材料，以[N(CH₃)₄]₂TiF₆为基质，四价锰离子为发光中心，化学组成为[N(CH₃)₄]₂TiF₆：Mn⁴⁺。该材料在紫外光或蓝光LED的激发下，可以发出最高峰在630nm的红色荧光。

作为优选，Mn⁴⁺部分取代Ti⁴⁺作为发光中心，Mn⁴⁺的摩尔掺杂浓度为 Ti⁴⁺的0.1％～5％。