[发明专利]一种红色长余辉氮化物发光材料及其制备方法

说明书

本发明属于发光材料技术领域，涉及一种红色长余辉氮化物发光材料及其制备方法。其化学通式为(Mg_1‑x‑yCa_x)_1‑zAl_1‑ySi_1+yN_3‑yO_y:zMn²⁺，其中0≤x≤0.3，0≤y≤0.4，0.01mol％≤z≤10mol％。制备工艺包括:(1)以金属Mn粉或者含Mn的化合物作为Mn元素的来源，以金属Mg粉或者含Mg的化合物作为Mg元素的来源，以Si₃N₄或者SiO₂作为Si元素的来源，以Ca₃N₂作为Ca元素的来源。(2)所有的原料在N₂保护条件下进行研磨，并在高压N₂保护条件下进行高温烧结合成。本发明制备的荧光粉发射带位于550nm～870nm，得到的荧光粉经过长波紫外光照过后，能够观察到明显的红色余辉，余辉时间随着成分的微调从几分钟到几十分钟不等，具有较高的热稳定性和化学稳定性。由于能够被长波紫外激发，该荧光粉可以有效应用于交流LED，植物照明，全谱显示等领域。

技术领域

本发明涉及一种具有红色长余辉的氮化物发光材料，属于发光材料技术领域，所述的红色氮化物余辉发光材料可以应用于全谱显示，液晶背景光，交流LED，植物照明等，本发明还涉及(Mg_1-x-yCa_x)_1-zAl_1-ySi_1+yN_3-yO_y:zMn²⁺氮化物荧光粉的制备方法。

背景技术

长余辉发光是指在外界激励光源停止激发后，材料本身仍然能够自行发光的现象，激励光源通常是长波紫外线或者短波可见光部分。经过近几十年的发展，长余辉材料已经广泛应用于安全应急、植物照明、生物监测、交流LED等领域。目前大多数的长余辉材料主要是少量稀土离子Eu²⁺、Dy³⁺等掺杂，Eu²⁺、Dy³⁺共掺杂的SrAl₂O₄绿色余辉材料以及Eu²⁺、Nd³⁺共掺的CaAl₂O₄蓝色余辉材料已经得以商业化，但是对于红色的余辉材料进展却很有限。与更加成功的稀土离子(尤其是Eu²⁺)相比，作为一种潜在的激活离子，过渡金属离子Mn²⁺已经引起了越来越多的关注，但是作为发光中心Mn²⁺的基质，主要还是以氧化物或者别的氮氧化物基质为主，发射的波长也都主要集中在500nm～600nm的黄绿光。氮化物与其它的基质相比，由于其具有结构稳定，化学稳定性良好，共价性强等优点，具有较好的应用前景，并且由于氮化物与氧化物电负性的差异，将氮化物作为基质，有望将余辉材料的发射波长延伸至红光甚至红外区域。同时为了解决白光交流LED等商业应用问题，需要一个有合适的激发波长的红光长余辉荧光粉。因此本发明内容涉及的被250～350nm紫外光激发的红色长余辉材料具有很高的商业应用价值。2004年，日本三菱化学在专利CN102174324A提出了激发波长在330nm～420nm的CaAlSiN₃蓝绿色荧光粉，但是对于其余辉性能并没有探测到。2011年，日本宇部在专利CN103201213A上提出了掺杂Eu²⁺的CaAlSiN₃长余辉材料。但是由于实验手段以及合成方法的限制，现有的文献对于具有与CaAlSiN₃相同的空间结构掺杂过渡金属Mn²⁺等的长余辉并没有相关的报道。

发明内容