一种随温度产生结构变化的锰掺杂红光荧光粉及其制备方法和应用

技术领域

本发明属于荧光材料合成技术领域，具体涉及一种随温度产生结构变化的锰掺杂红光荧光粉及其制备方法和应用。

背景技术

相较于传统光源，LED具有高效率，寿命长，体积小，成本低以及其他众多优势。在固态照明，背光显示以及信息检测等领域具有广泛应用。黄色荧光粉(YAG:Ce

非稀土过渡金属Mn

Li

目前，关于随烧结温度产生结构变化的非稀土Mn掺杂红色荧光粉的报道非常少。在低温和高温烧结的荧光粉都能发射出红光，且在经过高温烧结后，单斜相转变为正交相，在发光强度上有了极大的提升。综上所述，对于研究Mn掺杂荧光粉结构变化与发光机理及其应用于暖白光和植物栽培LED领域有着深远意义。

发明内容

本发明的目的在于克服传统技术中存在的上述问题，提供一种随着合成温度升高结构由单斜向正交转变的红色锰掺杂钨酸盐荧光粉的制备方法及其在暖白光、植物栽培LED等领域的应用。该方法采用传统的高温固相法在空气气氛下制备了一种热稳定性良好、内量子效率较高以及在不同合成温度下呈现出不同结构的荧光粉用。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：

本发明提供一种随温度产生结构变化的锰掺杂红光荧光粉，其特征在于，该荧光粉的化学式为Li

本发明还提供一种低温单斜相的锰掺杂红光荧光粉的制备方法，包括如下步骤：

1)将碱式碳酸镁、碳酸锂、三氧化钨和锰源称量倒入玛瑙研钵，并配合研杵研磨均匀；碱式碳酸镁、碳酸锂、三氧化钨和锰源的纯度不小于99.5％，锰源为二氧化锰或碳酸锰；

2)将研磨均匀后地混合粉末置入氧化铝坩埚中，进行低温烧结；

3)保温一段时间充分反应，冷却后将产物研磨均匀得到低温单斜相的锰掺杂荧光粉。

进一步地，低温烧结反应温度为600～750℃，该反应保温时间为1～4h。

进一步地，在700℃烧结得到的低温单斜相的锰掺杂荧光粉具有岩盐结构，空间群为C2/m。

进一步地，低温烧结反应仪器为马弗炉或管式炉。

本发明还提供一种高温正交相的锰掺杂红光荧光粉的制备方法，包括如下步骤：

1)将碱式碳酸镁、碳酸锂、三氧化钨和锰源称量倒入玛瑙研钵，并配合研杵研磨均匀；碱式碳酸镁、碳酸锂、三氧化钨和锰源的纯度不小于99.5％，锰源为二氧化锰或碳酸锰；

2)将研磨均匀后地混合粉末置入氧化铝坩埚中，进行低温烧结；

3)保温一段时间充分反应，冷却后将产物研磨均匀得到低温烧结的荧光粉；

4)将低温烧结的荧光粉置入氧化铝坩埚中，进行高温烧结；

5)保温一段时间充分反应，冷却后将产物再次研磨均匀，得到高温正交相的锰掺杂荧光粉。

进一步地，高温烧结反应温度为900～1000℃，该反应保温时间为60～70h。

进一步地，在950℃烧结得到的高温正交相的锰掺杂红光荧光粉具有有序岩盐型晶体对称性，空间群为Fddd，阴离子和阳离子相互八面体配位。

进一步地，高温烧结反应仪器为管式炉或高温升降炉。

本发明还提供一种锰掺杂红色荧光粉在植物栽培LED、暖白光LED中的应用。

本发明的有益效果是：

1、本发明通过在不同温度下进行烧结，在空气气氛下获得了由单斜结构向正交结构转变的荧光粉；具体地说，在低温下烧结获得的荧光粉具有单斜结构，能够发射出红光，在高温下烧结的荧光粉具有正交结构，红光发射强度得到了极大的提升。

2、本发明方法合成条件简单、生成产物纯度高、成本低廉且易于大规模制备。

3、本发明所制备的荧光粉热稳定性较好，在低温和高温烧结条件下呈现出不同的结构且都能发射出红光且发光强度较高，因此适用于发光材料用于植物栽培LED和暖白光LED。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上的所有优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例1-2制备的荧光粉的X射线衍射(XRD)图谱；

图2为实施例1制备的荧光粉的激发光谱；

图3为实施例1制备的荧光粉的发射光谱；

图4为实施例2制备的荧光粉的激发光谱；

图5为实施例2制备激发波长为355nm的荧光粉的发射光谱；

图6为实施例2制备激发波长为457nm的荧光粉的发射光谱；

图7为实施例2制备的荧光粉涂覆在电流为500mA的365nm紫外LED芯片上所制备器件的发射光谱；

图8为实施例2制备的荧光粉涂覆在电流为10mA的460nm蓝光LED芯片上所制备器件的发射光谱；

图9为实施例2制备的荧光粉与YAG:Ce

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

称取0.0018mol纯度为99.8％的碱式碳酸镁(MgCO

将上述原料放入玛瑙研钵用研杵充分研磨后，放入刚玉坩埚，并将坩埚放入马弗炉中烧结，以10℃/分钟的速率从室温升至700℃，并在700℃下保温1h～4h，待实验体系自然冷却至室温后取出样品，在玛瑙研钵中研磨均匀即可得到目标产物Li

实施例1

称取0.0018mol纯度为99.8％的碱式碳酸镁(MgCO

将上述原料放入玛瑙研钵用研杵充分研磨后，放入刚玉坩埚，并将坩埚放入马弗炉中烧结，以10℃/分钟的速率从室温升至700℃，并在700℃下保温2h，待实验体系自然冷却至室温后取出坩埚，在玛瑙研钵中研磨均匀即可得到目标产物Li

图1包含实施例1中所得最终产物粉末的XRD图谱，数据表明所制备的样品成相良好，成单斜相，结晶度质量较高。

图2是实施例1中所得最终目标产物粉末的激发光谱，由图看出，样品在280～400nm紫外光区域有激发峰，表明样品能被紫外光有效激发。

图3是实施例1中所得最终目标产物粉末的发射光谱，根据发射强度可以看出，当Mn元素的掺杂含量为0.1mol％时，在355nm激光激发时的671nm处的红光发射达到最大强度。

实施例2

一种具有高温正交相的锰掺杂荧光粉的制备方法，所述荧光粉的化学式为Li

图1包含实施例2中所得最终产物粉末的XRD图谱，数据表明所制备的样品成相良好，成正交相，结晶度质量较高。

图4是实施例2所得最终目标产物粉末的激发光谱，由图看出，样品在300nm～500nm的紫外光和蓝光区域有激发峰，说明样品能够被紫外光和蓝光有效激发。

图5和图6是实施例2所得最终目标产物粉末的发射光谱，根据发射强度可以看出，当Mn元素的掺杂含量为0.1mol％时，在355nm和457nm激发时的657nm处的红光发射达到最大强度。

图7是实施例2中所得最终目标产物粉末与涂覆在工作电流为500mA的365nm紫外LED芯片上所制备器件的发射光谱，图中表明，所制备荧光粉能够被近紫外LED芯片激发，并在656nm处发出明显的红光。

图8是实施例2中所得最终目标产物粉末与涂覆在工作电流10mA的460nm蓝光LED芯片上所制备器件的发射光谱，图中表明，所制备荧光粉能够被蓝光LED芯片激发，并在656nm处发射出红光。

图9是实施例2中所得最终目标产物粉末与YAG:Ce

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。