專利名稱：硅酸鹽發(fā)光材料及其制備方法
硅酸鹽發(fā)光材料及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)光材料，尤其涉及一種硅酸鹽發(fā)光材料及其制備方法。背景技術：
LED (Light Emitting Diode)照明器件具有體積小、節(jié)能、耐震動、發(fā)光效率高、適用性強、無污染等優(yōu)點，其已成為一種新型的發(fā)光元件，應用于各種適合于多變環(huán)境的發(fā)光器件。例如以第三代半導體材料氮化鎵作為半導體照明光源，在同等亮度下耗電量僅為普通白熾燈的1/10，壽命達到10萬小時以上。因此，LED廣泛應用于各種指示、顯示、裝飾、背光源及普通照明等光電子和照明工程技術領域。傳統(tǒng)的商業(yè)化的白光LED照明器件主要是采用藍光LED芯片配合受藍光激發(fā)能夠發(fā)出黃光的YAG:Ce熒光粉，生成白光。由于YAG:Ce熒光粉的發(fā)光光譜缺少紅色成分，造成白光LED的顯色性不高。傳統(tǒng)的橙紅色熒光粉主要有氮化物和硅酸鹽兩個系列，然而，傳統(tǒng)的硅酸鹽系列橙紅色熒光粉的發(fā)光亮度有待進一步提高。

發(fā)明內(nèi)容基于此，有必要提供一種發(fā)光亮度較高的硅酸鹽發(fā)光材料及其制備方法。一種硅酸鹽發(fā)光材料，其組成通式為(SivyAy)3_xSi05Eux，Mz，其中A為Ba、 Mg、Ca中的一種或者兩種；M為Ag、Au、Pt中的一種；0. 001彡χ彡0. 1 ;0 < y彡0. 15 ； 0. 00001 ^ Z ^ 0. 005。其中，0.001 彡 χ 彡 0. 08。其中，0<y<0.1。其中，0.00001 彡 ζ 彡 0. 001。一種硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法，包括如下步驟制備含有M顆粒的硅氣凝膠，其中，M為Ag、Au、Pt中的一種；按照組成通式(Sr1^yAy)3-XSiO5IEux, Mz的化學計量稱取Sr、A、 Eu的原料及含有M顆粒的硅氣凝膠，混合均勻；其中A為Ba、Mg、Ca中的一種或者兩種； 0. 001 ^ X ^ 0. 1 ；0 < y ^ 0. 15 ；0. 00001彡ζ彡0. 005 ；將上述混合物于還原性氣氛下進行熱處理，冷卻至室溫。其中，制備含有M顆粒的硅氣凝膠的步驟包括稱取硅氣凝膠溶解于含有M原料的溶液中，在50 75°C下攪拌0. 5 3小時，然后使用超聲波處理10分鐘，再于60 150°C 下干燥，研磨均勻，于600 1300°C下煅燒0. 5 3小時。其中，制備含有M顆粒的硅氣凝膠的步驟中，硅氣凝膠的孔徑為20 100納米，氣孔率為92 98% ；M原料為AgN03、HAuCl4, HPtCl4中的一種或M的納米膠粒。其中，所述稱取Sr、A、Eu的原料的步驟中，Sr和A的原料為Sr和A的碳酸鹽、草酸鹽中的一種；Eu的原料為Eu的氧化物、乙酸鹽、碳酸鹽、草酸鹽中的一種。其中，所述還原性氣氛是95% N2+5% H2的混合還原氣氛。其中，所述熱處理是于1200 1550°C保溫燒結1 10小時。
性能測試結果表明，上述硅酸鹽發(fā)光材料的穩(wěn)定性較好，且在520 660納米的波長區(qū)間具有較高的光發(fā)射強度。另外，上述硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法具有工藝簡單、設備要求低及制備周期短等優(yōu)點。

圖1為實施例2的硅酸鹽發(fā)光材料與傳統(tǒng)的硅酸鹽發(fā)光材料的激發(fā)光譜圖。具體實施方式
下面將結合附圖及實施方式對硅酸鹽發(fā)光材料及其制備方法詳細說明。本實施方式的硅酸鹽發(fā)光材料的組成通式為(SivyAy)3_xSi05:Eux，Mz，其中A為 Ba、Mg、Ca 中的一種或者兩種；M 為 Ag、Au、Pt 中的一種；0. 001 ^ χ ^ 0. 1 ；0 < y ^ 0. 15 ； 0. 00001 ^ Z ^ 0. 005。更為優(yōu)選的實施方式中，0. 001彡χ彡0. 08 ;0 < y彡0. 1 ；0. 00001彡ζ彡0. 001。上述硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法可用高溫固相法，其包括如下幾個步驟(1)制備含有M顆粒的硅氣凝膠?？墒紫确Q取一定量的硅氣凝膠溶解至含有M原料的乙醇溶液中，并在50 75°C下攪拌0. 5 3小時，然后使用超聲波處理10分鐘，再于 60 150°C下干燥，研磨均勻，于600 1300°C下煅燒0. 5 3小時，即得到含有M顆粒的硅氣凝膠。其中，所使用的硅氣凝膠的孔徑為20 100納米，氣孔率為92 98%。M原料為AgN03、HAuCl4, HPtCl4中的一種或M的納米膠粒。(2)按照組成通式(SivyAy) 3_xSi05:Eux，Mz的化學計量稱取Sr、A、Eu的原料及步驟 (1)合成的含有M顆粒的硅氣凝膠，混合均勻。其中A為Ba、Mg、Ca中的一種或者兩種。Sr、 A的原料為Sr和A的碳酸鹽、草酸鹽中的一種。Eu的原料為Eu的氧化物、乙酸鹽、碳酸鹽、 草酸鹽中的一種。0. 001 彡 χ 彡 0. 1。0 < y ^ 0. 15。0. 00001 彡 ζ 彡 0. 005。(3)將上述混合物于還原性氣氛下進行熱處理，冷卻至室溫，即得到硅酸鹽發(fā)光材料。其中，還原性氣氛優(yōu)選為95%隊+5% H2的混合還原氣氛。熱處理的步驟為在1200 1550°C保溫燒結1 10小時。下面通過多種實施例對上述硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法作進一步說明。下列所有試劑均為分析純。實施例1 高溫固相法制備(Sr0Ui92SiO5 = Eiw Pt0.001。首先稱取硅氣凝膠0. 3g，溶解到5ml含有HPtCl4I X 10^mol/L的乙醇溶液中，在50 度下攪拌3小時，然后超聲10分鐘，再在60°C干燥，將干燥后的樣品研磨均勻，在600°C下預煅燒 3 小時。然后稱取 SrC2O4 1. 8463g，BaC2O4 0. 2632g, Eu2 (CO3) 30· 0774g 和含有 Ag 的硅氣凝膠0. 2404g混合均勻，再在95% N2+5% H 2弱還原氣氛下1200°C保溫燒結10小時， 所得到產(chǎn)物冷卻至室溫，即得到(Sra9Biiai)2. JiO5 = Euac^Ptacicil發(fā)光材料，其在470nm激發(fā)下發(fā)射橙紅光。實施例2 高溫固相法制備 Sr2.96Si05:Euatl4, Ag0.0004o首先稱取硅氣凝膠0. 37g，溶解到20ml含有AgNO3 1. 2X10"4mol/L的乙醇溶液中，在60°C下攪拌2小時，然后超聲10分鐘，再在90°C干燥，將干燥后的樣品研磨均勻， 在800°C下預煅燒2小時。然后稱取SrCO3 1. 7476g，Eu2O3 0. (^81g和含有細的硅氣凝膠
40. 2404g混合均勻，再在95% N2+5% H2弱還原氣氛下1500°C保溫燒結4小時，所得到產(chǎn)物冷卻至室溫，即得到Sr2.96Si05 = Euatl4，Ag0.0004發(fā)光材料，其在470nm激發(fā)下發(fā)射橙紅光。實施例3 高溫固相法制備(Sra85BiiaiM^ci5)2J9SiO5 = Euacicil, A^.。?！?。首先稱取硅氣凝膠0. 6g，溶解到30ml含有納米Ag膠粒3. 3X 10_6mOl/L的乙醇溶液中，在70°C下攪拌0.5小時，然后超聲10分鐘，再在150°C干燥，將干燥后的樣品研磨均勻，在 1000°C下預煅燒 1. 5 小時。然后稱取 BaCO3 0. 2367g，SrC2O4L 7909g, MgO 0. 0242g, Eu (CH3CO2) 3 0. 0013g和含有Ag的硅氣凝膠0. 2404g混合均勻，再在95% N2+5% H2弱還原氣氛下1400°C保溫燒結8小時，所得到產(chǎn)物冷卻至室溫，即得到(Sra85BiiaiM^1. J 2.999Si05:E Uo.ooi' Ag0.00001發(fā)光材料，在470nm激發(fā)下發(fā)射橙紅光。實施例4高溫固相法制備Sr2.9Si05:Euai，Aua。。5。首先稱取硅氣凝膠0. 37g，溶解到15ml含有納米Au膠粒2 X 10_3mOl/L的乙醇溶液中，在65°C下攪拌1小時，然后超聲10分鐘，再在80°C干燥，將干燥后的樣品研磨均勻，在 1200°C下預煅燒1小時。然后稱取SrCO3 1. 7121g，Eu2O3 0. 0704g和煅燒后含有Au的硅氣凝膠0. 2404g混合均勻，再在95% N2+5% H2弱還原氣氛下1550°C保溫燒結1小時，所得到產(chǎn)物冷卻至室溫，即得到Sr2.9Si05:Euai，Auatltl5發(fā)光材料，在470nm激發(fā)下發(fā)射橙紅光。實施例5高溫固相法制備(Sr。. 95^ . 05) 2. 94S1O5 Eli0. 06' All?！?0001。首先稱取硅氣凝膠0. 43g，溶解到25ml含有小時AuC142. 8X 10_5mOl/L的乙醇溶液中，在75°C下攪拌0. 5小時，然后超聲10分鐘，再在120°C干燥，將干燥后的樣品研磨均勻，在 1300°C下預煅燒 0. 5 小時，然后稱取 SrC2O4 1. 9622g，CaC2O4 0. 0753g, Eu2(C2O4)3 0. 0681g和煅燒后含Au的硅氣凝膠0. 2404g混合均勻，再在95% N2+5% H2弱還原氣氛下 1450°C保溫燒結1小時，所得到產(chǎn)物冷卻至室溫，即得到(Sr0.95Ca0.05) 2.94Si05:Eu0.06, Auaoooi 發(fā)光材料，在470nm激發(fā)下發(fā)射橙紅光。圖1是傳統(tǒng)的Sr2.96Si05:Eua(14熒光粉與實施例2制備的硅酸鹽發(fā)光材料的發(fā)光光譜對比圖。測試該光譜使用的儀器為島津RF-5301PC熒光光譜儀，發(fā)射光譜的激發(fā)波長為470nm。圖1中10代表的是實施例2制備的硅酸鹽發(fā)光材料，11代表的是傳統(tǒng)的 Sr2.96Si05:Euatl4-光粉熒光粉。由圖1可以看出，實施例2制備的發(fā)光材料在520 660nm 內(nèi)有較強的寬帶發(fā)射譜，峰值在572nm，發(fā)光強度超出傳統(tǒng)的Sr2.96Si05:Eua(l4熒光粉的 10%，由此說明該硅酸鹽發(fā)光材料具有穩(wěn)定性好、發(fā)光效率較高的優(yōu)點，可與高光效的黃綠色YAG熒光粉共同使用得到高光效、高顯色的白光LED光源。另外，本領域技術人員還可以在本發(fā)明精神內(nèi)作其它變化，當然，這些依據(jù)本發(fā)明精神所作的變化，都包含在本發(fā)明要求保護的范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種硅酸鹽發(fā)光材料，其特征在于，組成通式為(SivyAy)3_xSi05:Eux，Mz，其中A為Ba、Mg、Ca中的一種或者兩種；M為Ag、Au、Pt中的一種；0. 001 彡 X 彡 0. 1 ；0 < y ^ 0. 15 ；0. 00001 ^ ζ ^ 0. 005。
2.如權利要求1所述的硅酸鹽發(fā)光材料，其特征在于0.001 ^x^ 0. 08。
3.如權利要求1所述的硅酸鹽發(fā)光材料，其特征在于0< y < 0. 1。
4.如權利要求1所述的硅酸鹽發(fā)光材料，其特征在于0.00001 ^ z^O. OOl0
5.一種如權利要求1所述的硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟制備含有M顆粒的硅氣凝膠，其中，M為Ag、Au、Pt中的一種；按照組成通式(SivyAy) 3_xSi05:Eux，Mz的化學計量稱取Sr、A、Eu的原料及所述含有M 顆粒的硅氣凝膠，混合均勻；其中A為Ba、Mg、Ca中的一種或者兩種；0. 001 ^ χ ^ 0. 1 ；0 < y ^ 0. 15 ；0. 00001 彡 ζ 彡 0. 005 ；將上述混合物于還原性氣氛下進行熱處理，冷卻至室溫。
6.如權利要求5所述的硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，所述制備含有M顆粒的硅氣凝膠的步驟包括稱取硅氣凝膠溶解于含有M原料的溶液中，在50 75°C下攪拌 0. 5 3小時，然后使用超聲波處理10分鐘，再于60 150°C下干燥，研磨均勻，于600 1300°C下煅燒0. 5 3小時。
7.如權利要求6所述的硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，所述制備含有M顆粒的硅氣凝膠的步驟中，所述硅氣凝膠的孔徑為20 100納米，氣孔率為92 98% ；M原料為AgN03、HAuCl4, HPtCl4中的一種或M的納米膠粒。
8.如權利要求5所述的硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，所述稱取Sr、A、Eu 的原料的步驟中，Sr和A的原料為Sr和A的碳酸鹽、草酸鹽中的一種；Eu的原料為Eu的氧化物、乙酸鹽、碳酸鹽、草酸鹽中的一種。
9.如權利要求5所述的硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，所述還原性氣氛是 95% N2+5% H2的混合還原氣氛。
10.如權利要求5所述的硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法，其特征在于，所述熱處理是于 1200 1550°C保溫燒結1 10小時。
全文摘要
一種硅酸鹽發(fā)光材料，其組成通式為(Sr1-yAy)3-xSiO5:Eux，Mz，其中A為Ba、Mg、Ca中的一種或者兩種；M為Ag、Au、Pt中的一種；0.001≤x≤0.1；0＜y≤0.15；0.00001≤z≤0.005。該硅酸鹽發(fā)光材料具有發(fā)光效率較高的優(yōu)點。本發(fā)明還提供一種上述硅酸鹽發(fā)光材料的制備方法。
文檔編號C09K11/59GK102337121SQ20101023349
公開日2012年2月1日 申請日期2010年7月21日 優(yōu)先權日2010年7月21日
發(fā)明者周明杰, 時朝璞, 王榮, 馬文波 申請人:海洋王照明科技股份有限公司, 深圳市海洋王照明技術有限公司