[发明专利]一种CaSi2O2N2:Eu2+荧光纳米纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于荧光纳米纤维的制备领域，特别涉及一种CaSi₂O₂N₂:Eu²⁺荧光纳米纤维的制 备方法。

背景技术

1997年，日本日亚公司利用蓝光LED芯片，配合黄色YAG:Ce荧光粉合成了第一支白光 LED，开始了半导体照明时代。

光致发光材料(即荧光材料)技术是白光LED中的关键性技术之一，直接决定着白光LED 照明器件的色温、显色指数、发光效率和使用寿命等指标。目前广泛使用的YAG:Ce荧光粉， 由于受氧化物基体的限制，显色指数较低，热稳定性差，色温偏高，难以适应照明领域日益 增长的需求。为了解决这一问题，热稳定性优异，高显色指数的氧氮化物荧光粉受到了广泛 的关注。如申请人在《发光学报》Vol.29(2008)pp.689-694报道的CaSi₂O₂N₂:Eu²⁺荧光粉就 是其中性能较为优异的一种。随后申请人在Mater.Lett.Vol.63(2009)pp.1448-1450报道了 Eu²⁺，Y³⁺共掺杂提高CaSi₂O₂N₂:Eu²⁺荧光粉的发光强度，并且配合460nm LED芯片得到显色 指数为82的白光。

除了成分之外，荧光粉的形貌对其发光性能也有很大影响。申请人在J.Electrochem.Soc. Vol.157(2010)pp.B388-B391报道了多孔球形CaSi₂O₂N₂:Eu²⁺荧光粉的制备。球形的荧光粉体 一方面可以减小激发光的损失，另一方面有利于实现粉体的紧密堆积，有利于提高光色均匀 性。另外，一维纳米结构同样可以赋予荧光粉特别的性能，例如荧光纳米纤维可以形成均匀 的网络结构，在保持高透过率的同时还有助于发光效率的提高。然而如何调控氧氮化物荧光 粉的形貌，制备荧光纳米纤维仍是一个重大挑战。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种CaSi₂O₂N₂:Eu²⁺荧光纳米纤维的制备方法，该方 法与CaSi₂O₂N₂:Eu²⁺荧光粉固相法相比，反应温度更低，反应时间更短。

本发明的一种CaSi₂O₂N₂:Eu²⁺荧光纳米纤维的制备方法，包括：

(1)将摩尔比为20～30∶1的硝酸钙和硝酸铕溶于醇水混合溶剂中，在搅拌下加入与硝酸钙摩 尔比为2～3∶1的正硅酸四乙酯，搅拌0.5～2h后加入聚乙烯吡咯烷酮，继续搅拌0.5-2h，最终 得到均匀透明的纺丝液；

(2)将上述纺丝液灌入针筒，经0.5-4h的静电纺丝后，在接收铝箔上收集到一层均匀的白色 纤维；

(3)将上述白色纤维放入高温管式气氛炉内，通入N₂/O₂混合气，先升温至600℃，保温2-3 h，之后将气氛换为NH₃，升温至1250～1350℃，保温2-4h，最后随炉降温得CaSi₂O₂N₂:Eu²⁺荧 光纳米纤维。

所述步骤(1)中的醇水混合溶剂中醇和水的体积比为8.5～9.5∶0.5～1.5。

所述步骤(1)中的纺丝液中，硝酸钙的浓度为0.07～0.10M，硝酸铕的浓度为 3.5×10^-3～5.0×10^-3M，正硅酸四乙酯的浓度为0.14-0.20M。

所述步骤(1)中的聚乙烯吡咯烷酮加入量为占醇水混合溶剂的8-10wt％， M_w＝40000～1300000。

所述步骤(2)中的静电纺丝具体参数为：电压8-12kV，纺丝针头与接收铝箔之间的距 离15-20cm，蠕动泵的推速8-20μl/min。