[发明专利]一种氮化硼包覆M2Si5N8:Eu2+发光材料的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及发光材料的合成方法，尤其是涉及LED照明光源用的一种氮化硼包覆M₂Si₅N₈:Eu²⁺发光材料的合成方法。

背景技术

二价稀土铕离子具有4f-5d电子结构，最外层5d电子与基质晶体场环境作用密切，二价铕离子激活的发光材料，可以通过基质选择实现对其发射光谱的设计和裁剪。二价铕离子激活的氮化物发光材料具有较高光谱热稳定性，且能被蓝光或近紫外光高效激发、发射，与近紫光蓝光有效匹配形成暖白型光谱，获得与日光相近色温，使得被照物体颜色纯正不失真，作为室内照明、医用照明白光光源，满足人类对新型电光源的节能、环保要求。

氮化物发光材料合成过程需获得N源，由于碱性氮给与体不能有效取代稀土金属与氧结合，因此稀土激活氮化物发光材料需采用直接固相高温合成，或需非水液相介质辅助合成。1995年Schlieper研究小组开辟Si(NH₂)₂、碱土金属、稀土铕为原料固相合成M₂Si₅N₈:Eu²⁺(M=Ca，Sr，Ba)，其优异的发光性能引起科技界广泛关注，但Si(NH₂)₂极不稳定，带来储存和使用中氧化分解问题，一些研究者以Si₃N₄替代Si(NH₂)₂相继开发碳热还原氮化，气体还原氮化，二元氮化物直接高温氮化方法合成M₂Si₅N₈ :Eu²⁺(M=Ca，Sr，Ba)，MAlSi₄N₇:Eu²⁺(M=Ca， Sr， Ba)，MAlSiN₃:Eu²⁺(M=Ca，Sr，Ba)，MSiN₂:Eu²⁺(M=Ca，Sr，Ba)等多种系列产品。研究发现不同基质离子对发光材料在后期涂覆中的稳定性有较大的影响，基质为MSiN系列的发光材料抗氧化能力相对较弱，尤其潮湿环境极大影响材料发光性能；高温固相法需较高合成温度(1500～2000℃)，长时间保温，高温长时间合成造成的粒子团聚、粗大（大于10μm），粒径分布不均、造成LED光源的色温、色域、色品的不均匀性，迫需球磨破碎处理才能在LED涂覆工艺中使用，破碎处理带来杂质和杂相进而影响发光性能。降低合成温度，提高M₂Si₅N₈:Eu²⁺ 发光材料发光性能以及抗氧化稳定性问题，是目前急需解决的问题。

一些文献报道了液氨湿化学软环境中进行新材料前驱体前期处理方法，期望改善前驱体之间接触，达到原子尺度上均一化混合，减低合成温度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氮化硼包覆M₂Si₅N₈:Eu²⁺发光材料的合成方法，改变合成条件保持材料发光性能的同时，改善材料抗氧化稳定性。

本发明采用的技术方案的步骤如下：

1）碱土金属、稀土铕和硼化物的氨合溶解：

根据M₂Si₅N₈:Eu²⁺各组分摩尔数之比，在混合设备中，常温、高纯氮气条件下，清洗干净的容器中放入0.01mol碱土金属和稀土铕，其摩尔数比例为19~4:1，碱土金属和稀土铕溶解于100ml~200ml干燥液氨溶剂中，加入NaBH₄为0.0005~0.002 mol，搅拌使之溶解，形成蓝绿色氨合离子溶液，待用；

2）氨基金属同活性球形非晶硅粉均匀混合：

按M₂Si₅N₈:Eu²⁺的组分比值称取活性球形非晶硅粉，将上述步骤1）中100ml~200 ml蓝绿色氨合离子溶液注入活性球形非晶硅粉中，搅拌使溶液中的溶剂液氨挥发，溶液中氨合离子以M(NH₂)_x的形式过饱和析出，并吸附在活性球形非晶硅粉表面，弥散沉淀在活性球形非晶硅粉上，得到设计要求的均混反应物；