專利名稱：硅酸鹽發光材料及其制備方法
硅酸鹽發光材料及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種發光材料，尤其涉及一種硅酸鹽發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、節能、耐震動、發光效率高、適用性強、無污染等優點，其已成為一種新型的發光元件，應用于各種適合于多變環境的發光器件。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。傳統的商業化的白光LED照明器件主要是采用藍光LED芯片配合受藍光激發能夠發出黃光的YAG:Ce熒光粉，生成白光。由于YAG:Ce熒光粉的發光光譜缺少紅色成分，造成白光LED的顯色性不高。傳統的橙紅色熒光粉主要有氮化物和硅酸鹽兩個系列，然而，傳統的硅酸鹽系列橙紅色熒光粉的發光亮度有待進一步提高。
發明內容基于此，有必要提供一種發光亮度較高的硅酸鹽發光材料及其制備方法。一種硅酸鹽發光材料，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，上述硅酸鹽發光材料的穩定性較好，且在520 660納米的波長區間具有較高的光發射強度。另外，上述硅酸鹽發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點。
圖1為實施例2的硅酸鹽發光材料與傳統的硅酸鹽發光材料的激發光譜圖。具體實施方式
下面將結合附圖及實施方式對硅酸鹽發光材料及其制備方法詳細說明。本實施方式的硅酸鹽發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。可首先稱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，即得到硅酸鹽發光材料。其中，還原性氣氛優選為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， 所得到產物冷卻至室溫，即得到(Sra9Biiai)2. JiO5 = Euac^Ptacicil發光材料，其在470nm激發下發射橙紅光。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，所得到產物冷卻至室溫，即得到Sr2.96Si05 = Euatl4，Ag0.0004發光材料，其在470nm激發下發射橙紅光。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，所得到產物冷卻至室溫，即得到(Sra85BiiaiM^1. J 2.999Si05:E Uo.ooi' Ag0.00001發光材料，在470nm激發下發射橙紅光。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，所得到產物冷卻至室溫，即得到Sr2.9Si05:Euai，Auatltl5發光材料，在470nm激發下發射橙紅光。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，所得到產物冷卻至室溫，即得到(Sr0.95Ca0.05) 2.94Si05:Eu0.06, Auaoooi 發光材料，在470nm激發下發射橙紅光。圖1是傳統的Sr2.96Si05:Eua(14熒光粉與實施例2制備的硅酸鹽發光材料的發光光譜對比圖。測試該光譜使用的儀器為島津RF-5301PC熒光光譜儀，發射光譜的激發波長為470nm。圖1中10代表的是實施例2制備的硅酸鹽發光材料，11代表的是傳統的 Sr2.96Si05:Euatl4-光粉熒光粉。由圖1可以看出，實施例2制備的發光材料在520 660nm 內有較強的寬帶發射譜，峰值在572nm，發光強度超出傳統的Sr2.96Si05:Eua(l4熒光粉的 10%，由此說明該硅酸鹽發光材料具有穩定性好、發光效率較高的優點，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明精神內作其它變化，當然，這些依據本發明精神所作的變化，都包含在本發明要求保護的范圍之內。
權利要求
1.一種硅酸鹽發光材料，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。該硅酸鹽發光材料具有發光效率較高的優點。本發明還提供一種上述硅酸鹽發光材料的制備方法。
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 優先權日2010年7月21日
發明者周明杰, 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