硅酸鹽熒光材料及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及功能材料領(lǐng)域，主要是發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及硅酸鹽熒光材料 及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 功能材料是指通過光、電、磁、熱、化學、生化等作用后具有特定功能的材料。功能 材料涉及面廣，具體包括光功能、電功能，磁功能，分離功能，形狀記憶功能，等等。稀土功能 材料主要有磁性材料、儲氫材料、發(fā)光材料、陶瓷材料、催化劑材料等。稀土發(fā)光材料吸收 能力強，光轉(zhuǎn)換效率高，可發(fā)射從紫外線到紅外光的光譜，特別在可見光區(qū)有很強的發(fā)射能 力。稀土發(fā)光材料已廣泛應(yīng)用在新光源照明、顯示顯像、X射線增光屏等各個方面。
[0003] LED被稱為第四代光源，具有節(jié)能、環(huán)保、安全、長壽命、低功耗、低熱、高亮度、防 水、微型、防震、易調(diào)光、光束集中、維護簡便等特點，可以廣泛應(yīng)用于各種指示、顯示、裝飾、 背光源、普通照明等領(lǐng)域。
[0004] 目前，在商業(yè)領(lǐng)域中，LED照明的白光主要通過藍光芯片與YAG黃色熒光粉組合的 方式獲得，但是該方式得到的白光顯色指數(shù)（Ra = 70~80)不高；藍光激發(fā)紅色和綠色熒 光粉的方式能夠獲得較高顯色指數(shù)的白光，這種白光的獲得方式促進了硅酸鹽類熒光粉的 研究。硅酸鹽類熒光粉的基質(zhì)有很多種，在藍光激發(fā)下，不同基質(zhì)的熒光粉呈現(xiàn)不同的發(fā)光 波段，發(fā)光顏色從綠色到橙紅色。此外，該類熒光粉所用原料成本低廉，制備工藝簡單，因此 受到越來越多的關(guān)注和研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明解決的技術(shù)問題是：目前市場上銷售的硅酸鹽綠色熒光材料存在發(fā)光強度 不尚，穩(wěn)定性$父差等缺點。
[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種功能材料的化學組成以及該功能材料的制備方法，該功 能材料可有效被460nm的藍光激發(fā)，并且可以發(fā)出503nm~557nm，尤其是505nm~550nm 的可見光。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種功能材料，是一種硅酸鹽熒光材料，所述 熒光材料含有具有以下組成的材料：Ma+exNeSi1+b02+a+2bX 3。： xEu，其中，所述M選自Ba、Sr、Ca 和Mg組成的元素組中的一種或兩種以上；所述N選自Li、Na、K和Rb組成的元素組中的一 種或兩種以上；所述X選自F、Cl、Br和I組成的元素組中的一種或兩種以上；其中，a、b、c 和 X 為配比參數(shù)，且 1. 8 彡 a 彡 2. 2,0〈b 彡 0· l，0〈c〈0. 3,0〈χ〈0· 5。
[0008] 本發(fā)明中，所述"熒光材料含有具有以下組成的材料:Ma+。xNJi 1+b02+a+2bX3。： xEu" 指的是：焚光材料的原料中各元素的配比為：Ma+"NJi1+b0 2+a+2bX3。： xEu。
[0009] 本專利提出的組成中，不同堿土金屬的加入可以在晶格中形成不同的晶格格位， 少量的異種晶體格位產(chǎn)生的發(fā)光會調(diào)節(jié)主晶格格位發(fā)光，使其發(fā)生輕微的紅移或藍移，紅 移或藍移的程度與共摻雜元素的比例有關(guān)。鹵素化合物的加入一方面可以作為助熔劑降低 焙燒溫度，優(yōu)化晶粒生長過程，細化晶粒，使晶粒球化；另一方面可以影響晶格參數(shù)，使晶格 產(chǎn)生畸變，從而調(diào)節(jié)發(fā)光波長。低電荷堿金屬離子半徑較小，可以填補晶格中Eu取代Sr或 Ba而形成的空位缺陷，使晶體結(jié)構(gòu)更加完善，有利于提高產(chǎn)物的發(fā)光強度和穩(wěn)定性。
[0010] 具體來說，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：
[0011] -種硅酸鹽熒光材料，其特征在于，所述熒光材料含有具有以下組成的材料： Ma+cxNcSi1+b02+a+2bX 3c : xEu，其中，所述M選自Ba、Sr、Ca和Mg組成的元素組中的一種或兩種 以上；所述N選自Li、Na、K和Rb組成的元素組中的一種或兩種以上；所述X選自F、Cl、Br 和I組成的元素組中的一種或兩種以上；其中，a、b、c和X為配比參數(shù)，且1. 8 < a < 2. 2， 0〈b < 0· l，0〈c〈0. 3,0〈χ〈0· 5。
[0012] 優(yōu)選的，上述熒光材料中，所述M為Ba和Sr的組合。
[0013] 優(yōu)選的，上述熒光材料中，所述M選自Ba或Sr。
[0014] 優(yōu)選的，上述熒光材料中，所述N為Na。
[0015] 優(yōu)選的，上述熒光材料中，所述X選自Cl或F。
[0016] 優(yōu)選的，上述熒光材料中，0 < c彡0. 1。
[0017] 優(yōu)選的，上述熒光材料中，2彡a彡2.2。
[0018] 優(yōu)選的，上述熒光材料中，0 < X彡0. 3。
[0019] 優(yōu)選的，上述熒光材料中，所述熒光材料在460nm激發(fā)光下的發(fā)射光譜主發(fā)射峰 位為 503-557nm。
[0020] 優(yōu)選的，上述熒光材料中，所述熒光材料在150°C下的發(fā)光維持率為67-92%。
[0021] 優(yōu)選的，上述熒光材料中，所述熒光材料為：
[0022] Sr0 9Ba〇 9Na〇 jSij 〇5〇4.iCl〇 3 ： 0. 3Eun Sr j J5Ba1 JNa0 JSi105O4 3C10 3 ： 0. 05Eun
[0023] SrBaNa0 jSij Q5O4 JCl0 3 ： 0.1 Eun Sr 115Ba0 9Na〇 JSi105O4 JCl0 3 ： 0. 05Eun
[0024] SrnBaNao.iSiuOudu : 0· 05Eu 或者 Sr HBaNaaiSih05Oi1Cltl3 : 0· 05Eu。
[0025] 優(yōu)選的，上述熒光材料中，所述熒光材料通過含有配比如下述化學式所示的化合 物復(fù)合而成：Ma+。xNeSi1+b0 2+a+2bX3。： xEu，其中，所述M選自Ba、Sr、Ca和Mg組成的元素組中 的一種或兩種以上；所述N選自Li、Na、K和Rb組成的元素組中的一種或兩種以上；所述 X選自F、C1、Br和I組成的元素組中的一種或兩種以上；其中，a、b、c和X為配比參數(shù)，且 L 8 彡 a 彡 2. 2,0〈b 彡 0· l，0〈c〈0. 3,0〈χ〈0· 5。
[0026] 優(yōu)選的，上述熒光材料中，所述熒光材料采用含有M元素、N元素、X元素、Si元素、 O元素和Eu元素的化合物的原料復(fù)合而成，且原料中M、N、Si、0、X和Eu元素的摩爾比例為 (a+c-x) :c : (1+b) : (2+a+2b) :3c，其中，1. 8 彡 a 彡 2. 2,0〈b 彡 0· l，0〈c〈0. 3,0〈χ〈0· 5。
[0027] 本發(fā)明還提供上述熒光材料的制備方法，包括下述步驟：
[0028] 按照化學計量比將含有組成元素的化合物原料與助熔劑混合后，在還原氣氛下進 行焙燒得到所述熒光材料；
[0029] 其中，含有M元素的化合物選自碳酸鹽、硝酸鹽、醋酸鹽、氧化物和鹵化物組成的 組中的一種或兩種以上；含有N元素的化合物選自碳酸鹽、硝酸鹽、醋酸鹽、氧化物和鹵化 物組成的組中的一種或兩種以上；含有X元素的化合物為金屬或非金屬鹵化物。
[0030] 優(yōu)選的，上述制備方法中，所述助熔劑選自硼酸、堿金屬鹵化物、堿金屬碳酸鹽、硝 酸銨和鹵化銨組成的組中的一種或兩種以上。
[0031] 優(yōu)選的，上述制備方法中，所述助熔劑的質(zhì)量占原料總質(zhì)量的1-10%，優(yōu)選為 3-6 % 〇
[0032] 優(yōu)選的，上述制備方法中，所述還原氣氛選自碳粉、一氧化碳氣氛或含氫氣的氫氮 混合氣；所述氫氮混合氣中氫氣的體積分數(shù)為60-100%。
[0033] 優(yōu)選的，上述制備方法中，所述焙燒的溫度為1200-1450°C，優(yōu)選為1250-1350°C。
[0034] 優(yōu)選的，上述制備方法中，所述焙燒過程的升溫速率為5-10°C /min。
[0035] 優(yōu)選的，上述制備方法中，所述焙燒的時間為3-11小時，優(yōu)選為6-8小時。
[0036] 優(yōu)選的，上述制備方法中，所述焙燒之前還包括預(yù)燒的過程，所述預(yù)燒的溫度為 700-1100 °C，優(yōu)選為 850-950 °C。
[0037] 優(yōu)選的，上述制備方法中，所述預(yù)燒過程的升溫速率為5-10°C /min，優(yōu)選為 6-8°C /min〇
[0038] 優(yōu)選的，上述制備方法中，所述預(yù)燒的時間為5-10小時，優(yōu)選為6-9小時。
[0039] 本發(fā)明還提供上述熒光材料在LED照明器件領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0040]