一种高发光性和热稳定性的红色荧光粉及其制备方法

本发明涉及发光材料，特别是涉及一种高发光性和热稳定性的红色荧光粉及其制备方法

背景技术：

1、随着时代的发展和科学技术的进步，发展新型绿色、节能、环保、安全的照明显示技术已经成为当前研究的热点。在显示和照明技术等领域，荧光粉扮演着重要角色。红色荧光粉由于其独特的颜色特性，被广泛应用于各种显示和照明设备中。

2、高发光性和热稳定性的红色荧光粉在现代科技中发挥着至关重要的作用，尤其在显示技术和照明技术中。随着显示屏幕技术的不断发展，如高清电视、智能手机、平板电脑等设备的普及，对红色荧光粉的发光性和热稳定性需求也日益增强。这些设备中的显示屏幕常常需要在高温甚至极端条件下工作，如夏日阳光直射、汽车内部高温等环境。

3、传统的红色荧光粉在高温环境下，其荧光强度往往显著下降，颜色偏移严重，导致显示效果减弱，甚至失去实用价值。这严重限制了红色荧光粉在高温环境下的应用，尤其是在户外显示、汽车尾灯、夜间照明等领域。而逐步商用的caalsin3:eu2+红色荧光粉体也存在类似问题，其制备通常采用固相烧结工艺，需要施加较高的烧结温度(大于1400℃)，对烧结设备要求也较高，另外其在使用过程中很难同时保持高发光效率和和良好的热稳定性。

技术实现思路

1、针对上述现有技术缺陷，本发明的目的在于提供一种高发光性和热稳定性的红色荧光粉，以及提供一种高发光性和热稳定性的红色荧光粉的制备方法，目的是提高材料在大功率或高温环境下的稳定性以及降低生成制造成本。

2、本发明的技术方案为：

3、一种高发光性和热稳定性的红色荧光粉，化学通式为：ca1-xeuxal1-ybysin3，0<x≤0.05，0<y≤0.1。

4、本发明的另一技术方案为：

5、一种高发光性和热稳定性的红色荧光粉的制备方法，包括以下步骤：

6、按照荧光粉化学通式ca1-xeuxal1-ybysin3，0<x≤0.05，0<y≤0.1中各元素所需的化学计量比称量氮化钙、氮化铕、氮化铝、六方氮化硼和氮化硅原料；

7、将所述原料与助熔剂混合研磨为粉体；

8、将所述粉体置于1000～1200℃下煅烧2～4h；

9、煅烧完成后，将所得产物粉碎并过筛，并用稀盐酸进行重复清洗然后用去离子水重复清洗；

10、将清洗过后的样品进行烘干并冷却至室温得到荧光粉成品。

11、进一步地，所述助熔剂在原料与助熔剂的混合物的质量占比为5％～10％。

12、进一步地，所述助熔剂为氯化钠、氯化钾、氟化钡、氟化镁中的一种或多种。

13、进一步地，所述煅烧时升温速度为5～10℃/min。

14、进一步地，所述稀盐酸的浓度为0.5～2m。

15、进一步地，所述烘干的温度为60～80℃，烘干的时间为12～24h。

16、由于发光性能和热稳定性都与激活离子eu2+周围的环境有关，所以通过改变激活离子周围的环境来改善其发光性和热稳定性。本发明通过添加等摩尔六方氮化硼来替换原料中的氮化铝，从而实现硼取代了caalsin3主体晶格中铝的位置，在引入硼元素的同时保持了电荷平衡。硼掺杂后改善了荧光粉的结晶性，从而提高了荧光粉的发光效率，同时，硼掺杂提高了激活离子eu2+的热电离势垒，从而改善了其热稳定性。

17、本发明与现有技术相比的优点在于：

18、(1)本发明的红色荧光粉发光效率高，并且可以通过改变硼和铕元素的掺杂量有效调节其发光强度。

19、(2)本发明的红色荧光粉热稳定性能优异，通过硼掺杂明显改善了其热猝灭性能，在150℃下的发射强度与室温下的发射强度基本相同，适合其在大功率或高温环境下的应用。

20、(3)采用熔盐法制得的红色荧光粉可以明显降低合成温度和缩短反应时间，生产成本低；随后的清洗过程中也可以除去杂质，提高荧光粉的纯度。

21、(4)助熔剂不仅能促进烧结，还能在晶界处富集阻碍晶体的持续增长，使其能够得到较小的荧光粉颗粒；另一方面，在烧结过程中，助熔剂的存在也有利于晶体在某一个方向的主导增长，可以更容易控制荧光粉的形状。

技术特征：

1.一种高发光性和热稳定性的红色荧光粉，其特征在于，化学通式为：ca1-xeuxal1-ybysin3，0<x≤0.05，0<y≤0.1。

2.一种高发光性和热稳定性的红色荧光粉的制备方法，其特征在于，按照荧光粉化学通式ca1-xeuxal1-ybysin3，0<x≤0.05，0<y≤0.1中各元素所需的化学计量比称量氮化钙、氮化铕、氮化铝、六方氮化硼和氮化硅原料；

3.根据权利要求2所述的高发光性和热稳定性的红色荧光粉的制备方法，其特征在于，所述助熔剂在原料与助熔剂的混合物的质量占比为5％～10％。

4.根据权利要求2所述的高发光性和热稳定性的红色荧光粉的制备方法，其特征在于，所述助熔剂为氯化钠、氯化钾、氟化钡、氟化镁中的一种或多种。

5.根据权利要求2所述的高发光性和热稳定性的红色荧光粉的制备方法，其特征在于，所述煅烧时升温速度为5～10℃/min。

6.根据权利要求2所述的高发光性和热稳定性的红色荧光粉的制备方法，其特征在于，所述稀盐酸的浓度为0.5～2m。

7.根据权利要求2所述的高发光性和热稳定性的红色荧光粉的制备方法，其特征在于，所述烘干的温度为60～80℃，烘干的时间为12～24h。

技术总结本发明公开了一种高发光性和热稳定性的红色荧光粉，化学通式为：Ca<subgt;1‑x</subgt;Eu<subgt;x</subgt;Al<subgt;1‑y</subgt;B<subgt;y</subgt;SiN<subgt;3</subgt;，0<x≤0.05，0<y≤0.1。其制备方法为按照荧光粉化学通式中各元素所需的化学计量比称量氮化钙、氮化铕、氮化铝、六方氮化硼和氮化硅原料；将所述原料与助熔剂混合研磨为粉体；将所述粉体置于1000～1200℃下煅烧2～4h；煅烧完成后，将所得产物粉碎并过筛，并用稀盐酸进行重复清洗然后用去离子水重复清洗；将清洗过后的样品进行烘干并冷却至室温得到荧光粉成品。本发明红色荧光粉发光效率高且具有良好的热稳定性能，制备方法合成温度低，降低了生产成本。技术研发人员：李佳芮,翁启佳,府赟怡,叶宇航,刘宏,徐梓杰,盛子腾,周潘潘,王书昶受保护的技术使用者：常熟理工学院技术研发日：技术公布日：2024/7/11