專利名稱：一種含堿土金屬元素的氮化物和氧氮化物熒光粉的制備方法
技術領域：
本發明涉及熒光粉領域，尤其涉及一種含堿土元素的氮化物和氧氮化物熒光粉的
制備方法。
背景技術：
氮化物和氧氮化物熒光粉由于在近紫外和藍光激發下具有高的發光效率，而應用 于白光發光二極管(LED)的制造領域。迄今為止，堿土氮化物和氧氮化物的制備方法主要 為高溫固相法，所需的燒成溫度高于140(TC，特別是氮化物，燒成溫度更高，且需使用空氣 中不穩定的堿土氮化物為原料于高溫高壓下燒成。如在中國發明專利公開號CN101220272A 中所述的氮化物的制備方法，以氮化鍶、氮化鋁和氮化硅為原料在1600-190(TC的高溫下燒 成多次燒成。中國發明專利公開號CN1974713A中公開了一種氮化物和氧氮化物的制備方 法，其是將納米級的氮化物原料和堿土碳酸鹽于1100-120(TC氮氣氛下預燒后再在1400°C 以上燒結而成。為了獲得高純度的氮化物熒光粉，日本特開平4-60050號公報公開了一 種制備方法，其是在氧化硅、氧化鋁和堿土金屬氧化物中添加碳粉末的混合物于氮氣流中 140(TC以上燒制而成。
發明內容
本發明的目的是為了克服現有制備技術的問題，提供一種采用堿土金屬氨氰化物 和稀土摻雜的堿土金屬氨氰化物為原料的含堿土金屬的氮化物和氧氮化物熒光粉的新的 制備方法，可以使燒成溫度降低到140(TC以下。其技術關鍵在于含堿土金屬的氮化物和氧 氮化物熒光粉中的堿土金屬來源于堿土金屬氨氰化物或稀土摻雜的堿土金屬氨氰化物。其 制備方法是將所需的原料混合均勻后于還原氣氛中1200-140(TC燒成1-18小時而成。
所述的氮化物和氧氮化物的化學式為
Ma—x—3y/2EUxLnyAlbSicNdOe 其中，M為Sr、Ca和Ba中的一種或者它們的混合，Ln為Ce、Gd中的一種或兩種的 混合，且 0《x《0. 6 ;
0《y《0. 05 ;
1《a《3 ;
0《b《4 ;
1《c《10 ;
2《d《16 ;
0《e《5; 且它們需滿足如下等式2a+3b+4c = 3d+2e ; 制備上述熒光粉時，其中的堿土金屬來源于堿土氨氰化物或稀土摻雜堿土氨氰化物之一或者它們的混合；Si來源于純度大于等于99%的Si^4和Si02中的一種或者它們 的混合；Eu來源于稀土摻雜堿土氨氰化物或Ei^03 ;Ln來源于其氧化物；A1來源于純度大于 99 %的A1N和A1203中的一種或者它們的混合。 通過使用Si02和A1203作原料，可以控制熒光粉中的氧的含量，其中Si02的摩爾量 小于等于O摩爾量的50%，A1203的摩爾量小于等于O摩爾量的50%，iSi02和A1203的總 含氧量需等于熒光粉化學式中氧的摩爾量。 所述的堿土氨氰化物和稀土摻雜的氨氰化物的化學式為(Mha， EiOC^，其中，M為 Ca、 Sr和Ba之一或者它們的混合，O《a《0. 3， a超過0. 3則不為純相。
所述的熒光粉的制備方法是將混合后的原料在還原氣氛中在溫度為1200-1400°C 下灼燒1-18小時。溫度低于120(TC，則熒光粉純度低；高于140(TC，則耗能大。
所述的還原氣氛為氨氣或者N2和H2的混合氣體，其中H2占總體積的3-15%。
所述的稀土摻雜堿土氨氰化物的制備方法是將堿土碳酸鹽、Ei^03和活性炭于 700-100(TC，優選850-98(rC氨氣氣氛下燒成3-12小時，燒成后Eu以二價形式存在。
本發明所提出的制備方法具有方法簡單、燒成溫度低、易實現純相氮化物和氧氮 化物的制備的優點。
圖1為實施例1的樣品的XRD圖；
圖2為實施例2的樣品的XRD圖；
圖3為實施例3的樣品的XRD圖；
圖4為實施例4的樣品的XRD圖；
圖5為實施例4的樣品的XRD具體實施例方式
實施例1 :0. 96摩爾碳酸鍶和0. 02摩爾Eu203以及3摩爾活性炭于管式爐中氨氣 氣氛下95(TC燒成3小時，得到Sr。.96Eu。.。4CN2。將1摩爾Sr。.96Eu。.。4CN2、0. 833摩爾Si3N4粉 體混合均勻，于管式爐中氨氣氣氛下135(TC燒成6小時，冷卻至室溫后取出即為化學式為 SrL96Eu。.。4Si5N8的熒光粉。 實施例2 :0. 9摩爾碳酸鍶和0. 05摩爾Eu203以及5摩爾活性炭于管式爐中氨氣氣 氛下85(TC燒成16小時，得到Sr。.9。Eu。.1QCN2。將1摩爾Sr。.9。Eu。. 1QCN2、0. 333摩爾Si3N4粉 體混合均勻，于管式爐中氨氣氣氛下125(TC燒成12小時，冷卻至室溫后取出即為化學式為 Sru。Eu。.i。SiN2的熒光粉。 實施例3 :0. 92摩爾碳酸f丐和0. 04摩爾Eu203以及10摩爾活性炭于管式爐中氨 氣氣氛下95(TC燒成3小時，得到Ca。.92Eu。.。8CN2。將1摩爾Ca。.92Eu_。.。8CN2、0. 333摩爾Si3N4 粉體、1摩爾A1N粉體混合均勻，于管式爐中氨氣氣氛下140(TC燒成10小時，冷卻至室溫后 取出即為化學式為Cai.92Eu。.。8AlSiN3的熒光粉。 實施例4 :0. 9摩爾碳酸f丐和0. 10摩爾Eu203以及10摩爾活性炭于管式爐中氨氣 氣氛下IOO(TC燒成2小時，得到Ca。.8Eu。.2CN2。將1摩爾Ca。.8Eu。.2CN2、3. 3摩爾Si3N4粉體 和0. 1摩爾SiO"AlN粉體和0. 01摩爾Ce02混合均勻，于管式爐中85% N2+15% H2氣氛下
4140(TC燒成18小時，冷卻至室溫后取出即為化學式為Ca。.785Eu。.2Ce。.Q1Al2Si1QN15.870。.2的熒光 粉。 實施例5 :0. 92摩爾碳酸鋇和0. 04摩爾Eu203以及10摩爾活性炭于管式爐中氨 氣氣氛下80(TC燒成24小時，得到Ba。.92Eu。.。8CN2。將1摩爾Ba。.92Eu-。.。8CN2、 1摩爾Si3N4粉 體、0. 5摩爾AIN粉體和0. 333摩爾A1203混合均勻，于管式爐中氨氣氣氛下120(TC燒成3 小時，冷卻至室溫后取出即為化學式為Bai.92Eu。.。8AlSi3N60的熒光粉。
權利要求
一種含堿土金屬元素的氮化物和氧氮化物熒光粉的制備方法，其特征在于堿土金屬元素的來源為堿土氨氰化物和稀土摻雜的堿土氨氰化物，其制備方法是將氮化物和氧氮化物的原料在還原氣氛中于1200-1400℃燒成1-18小時而成。
2. 根據權利要求書1所述的制備方法，其特征在于氮化物和氧氮化物的表達式為Ma—x—3y/2EuxLnyAlbSicNdOe其中，M為Sr、Ca和Ba中的一種或者它們的混合，Ln為Ce、Gd中的一種或兩種的混合，且0《x《0. 6 ; 0《y《0. 05 ;1《a《3 ; 0《b《4 ;1《C《10 ;2《d《16 ; 0《e《5 ;且需滿足如下等式2a+3b+4c = 3d+2e。
3. 根據權利要求書1和2，其特征在于堿土金屬來源于堿土氨氰化物或稀土摻雜堿土 氨氰化物之一或者它們的混合。
4. 根據權利要求書1和2所述的氮化物熒光粉的制備方法，其特征在于Si來源于純度 大于等于99^的Si3^和Si(^中的一種或者它們的混合；Eu來源于稀土摻雜堿土氨氰化物 或EuA ;Ln來源于其氧化物；A1來源于純度大于99%的A1N和A1203中的一種或者它們的 混合。
5. 權利要求1、2、3和4中所指的堿土氨氰化物或稀土摻雜堿土氨氰化物具有如下化學式(M卜z， Euz) CN2其中，M為Ca、 Sr和Ba之一或者它們的混合，O《z《0. 3
6. 根據權利要求書1、3、4和5所述的氮化物和氧氮化物熒光粉的制備方法，其特征在 于將混合后的原料在還原氣氛中在溫度為1200-140(TC下灼燒1-18小時。
7. 權利要求書1和6所述的制備方法中還原氣氛之一所指的是NH3或者是N2和H2的 混合物，其中H2占總體積為3-15%。
8. 權利要求書1、3、4和5所指的稀土摻雜堿土氨氰化物的制備方法是將堿土碳酸 鹽、Eu203和活性炭于700-100(TC在氨氣中燒成2-24小時。
9. 權利要求書15中的堿土碳酸鹽為CaC03、 SrC03和BaC03的一種或者它們的混合。
10. 權利要求書1、6和8所指的燒成可以進行1次或者以上。
全文摘要
本發明公開了一種在還原氣氛下使用堿土金屬氨氰化物和稀土摻雜堿土金屬氨氰化物作為堿土金屬的來源來制備含堿土金屬元素的氮化物和氧氮化物熒光粉的新的制備方法。該方法可以在1200-1400℃合成出單一相的化學式為Ma-x-3y/2EuxLnyAlbSicNdOe的熒光粉體，其中，M為Sr、Ca和Ba中的一種或者它們的混合，Ln為Ce、Gd中的一種或兩種的混合，且0≤x≤0.6；0≤y≤0.05；1≤a≤3；0≤b≤4；1≤c≤10；2≤d≤16；0≤e≤5；且它們需滿足等式2a+3b+4c＝3d+2e。通過選用二氧化硅和氧化鋁，可以控制熒光粉中氧的含量。
文檔編號C09K11/79GK101775291SQ20101010034
公開日2010年7月14日 申請日期2010年1月25日 優先權日2010年1月25日
發明者崔兆鳳, 曾慧丹, 楊云霞, 章向華, 袁雙龍, 陳國榮 申請人:華東理工大學