一种蓝光激发的Mn4+掺杂的红光材料及制备方法

本申请属于发光材料合成，具体涉及一种蓝光激发的mn4+掺杂的红光材料及制备方法。

背景技术：

1、mn4+激活的氟化物具有制备成本低、化学稳定性好、光学性能优异等优点，被认为是最有前途的红色荧光粉候选材料之一。此外，mn4+激活的氟化物在紫外-蓝光（300 ~ 550nm）激发下可产生630 nm左右的高纯度红光，与蓝光led芯片(如gan芯片)的发射波长匹配良好。然而，传统合成方法中使用有毒的氢氟酸阻碍了其发展和商业化。

2、mn4+激活的氟化物荧光粉通常通过湿化学方法合成，其中氢氟酸用作氟化物源，不幸的是，hf溶液具有高度挥发性和毒性，即使在较低的暴露水平下，也会对操作人员的皮肤、眼睛和骨骼构成严重风险。此外，由于溶液中会残留一些mn4+离子，不能准确控制mn4+的含量，而液相法中往往使用过量的反应物来保证反应的完整性，这可能会导致原料的浪费。因此，有必要开发一种新型的绿色方法来有效地合成掺mn4+的氟化物荧光粉。

技术实现思路

1、为解决以上问题，本发明应用固相法合成了蓝光激发下mn4+掺杂的氟钇酸盐红色发光材料cs2rby1-xf6:xmn4+，x为相应掺杂mn4+离子相对于y3+离子所占的摩尔百分比系数，为0.3% ≤ x ≤ 1.5%。应用蓝光（450 ~ 480 nm）激发该红色发光材料，在红光波段产生一系列窄带发射峰，其中最强发射峰在628纳米附近。该红光材料由固相法制备而得，固相法是一种相对直接和简单的研磨工艺，其制备条件容易控制，原料浪费较少，适合大规模生产。其优点是整个过程不需要使用有毒和腐蚀性的hf试剂，可以实现自动化生产，提高了生产效率，降低了人工成本，非常符合绿色化学的原则，适用于大规模工业化的生产。另外，固相法不需要使用过量的反应物来保证反应的完整性，避免了原料的浪费。

2、具体地，本发明应用铵盐辅助合成的固相法制备上述红光材料。铵盐辅助合成一方面能为物质的合成提供氟元素，且不引入新的杂质元素。另一方面对cs2rbyf6参与反应的原料来说，铵盐也可以过量使其他原料反应充分完成，而过量的铵盐在反应过程中会随温度的升高直接分解。

3、另一方面，本发明还提供了蓝光激发的mn4+掺杂的红光材料的制备方法，包括如下步骤：

4、步骤1、将碳酸铯、碳酸铷、三氧化二钇、氟氢化铵、六氟锰酸铯加入聚四氟乙烯研钵中研磨至颜色分布均匀；

5、步骤2、加入无水乙醇，研磨后，放置在真空干燥箱中干燥；

6、步骤3、再一次加入无水乙醇，研磨后、放置在真空干燥箱中干燥，得到黄色粉末为最终产品。

7、更进一步地，在步骤1中，碳酸铯、碳酸铷、三氧化二钇、氟氢化铵和六氟锰酸铯的质量百分含量分别为：44.5 ~ 44.8%、15.7 ~ 15.9%、15.4 ~ 15.5%、23.3 ~ 23.8%、0.17 ~0.87%。

8、更进一步地，在步骤2中和步骤3中，真空干燥箱的温度为70 ~ 120℃。

9、更进一步地，在步骤2和3中，在真空干燥箱中干燥的时间为3 ~ 5h。

10、本发明的有益效果：

11、本发明所涉及的红色荧光材料工艺简单、成本低、能耗小、没有使用有害物质hf，非常适用于大规模工业化的生产。另外，本发明所制备的荧光粉与y3al5o12:ce3+黄色荧光粉进行混合封装在gan蓝光芯片上，表现出优异的发光性能，如色温：3504 k和显色指数：91.3。

技术特征：

1.一种蓝光激发的mn4+掺杂的红光材料，其特征在于：其化学式为cs2rby1-xf6:xmn4+，x为mn4+掺杂离子相对于y3+离子所占的摩尔百分比系数，为0.3% ≤ x ≤ 1.5%。

2.如权利要求1所述的蓝光激发的mn4+掺杂的红光材料，其特征在于：所述蓝光激发波长为450 ~ 480 nm。

3.如权利要求1所述的蓝光激发的mn4+掺杂的红光材料，其特征在于：所述红光材料由铵盐辅助合成的固相法制备而成。

4.如权利要求1所述的蓝光激发的mn4+掺杂的红光材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

5.如权利要求4所述的蓝光激发的mn4+掺杂的红光材料的制备方法，其特征在于：在步骤1中，碳酸铯、碳酸铷、三氧化二钇、氟氢化铵和六氟锰酸铯的质量百分含量分别为：44.5~ 44.8%、15.7 ~ 15.9%、15.4 ~ 15.5%、23.3 ~ 23.8%、0.17 ~ 0.87%。

6.如权利要求5所述的蓝光激发的mn4+掺杂的红光材料的制备方法，其特征在于：在步骤2中和步骤3中，真空干燥箱的温度为70 ~ 120℃。

7.如权利要求6所述的蓝光激发的mn4+掺杂的红光材料的制备方法，其特征在于：在步骤2和3中，在真空干燥箱中干燥的时间为3 ~ 5h。

技术总结本发明涉及发光材料合成技术领域，公开了一种蓝光激发的Mn<supgt;4+</supgt;掺杂的氟钇酸盐红色荧光粉及其制备方法，红色荧光粉材料的化学组成为Cs<subgt;2</subgt;RbY<subgt;1‑x</subgt;F<subgt;6</subgt;:xMn<supgt;4+</supgt;，x为Mn<supgt;4+</supgt;掺杂离子相对于Y<supgt;3+</supgt;离子所占的摩尔百分比系数，为0.3%≤x≤1.5%。本发明所述的蓝光激发波长为450~480 nm，本发明所涉及的红色荧光材料在蓝光激发可以得到一系列窄带发射峰，其中628 nm左右的v<subgt;6</subgt;峰强度最高。本发明所涉及的红色荧光材料的制备方法是铵盐辅助合成的低温固相法，在70~120℃下进行，工艺简单、成本低、能耗小、没有使用有害物质HF，非常适用于大规模工业化的生产。技术研发人员：汪正良,高立,周强,程铭,龙浩啟,任鹏,王凯民,唐怀军受保护的技术使用者：云南民族大学技术研发日：技术公布日：2024/10/17