[发明专利]一种Mn4+

说明书

本发明涉及一种Mn⁴⁺激活的氧化物体系无稀土深红色荧光粉。其组成为aMO‑b[A_c(1‑x‑y)O_d]:xMn⁴⁺,yBi³⁺，式中，M为碱土金属Mg,Ca,Sr,Ba中的任意一种；A为Ti,Ge,Zn,Al,Sn中的任意一种或任意多种；其中，a=1或2；b=1、2、3或4；c=1或2；d=1、2或3；0x3%，0≤y2%。它以多种氧化物合成的碱土金属固溶体为基质，并添加Mn⁴⁺为发光激活剂，Bi³⁺为敏化剂来改善发光性能，该体系荧光粉原料选择性强、廉价易获取，无稀土元素掺杂，无毒性，制备出的深红色荧光粉能有效吸收300～420nm范围内的近紫外光，可用于目前近紫外芯片激发的白光LED照明和植物补光灯系统。

技术领域

本发明属于无机发光材料技术领域，具体涉及一种Mn⁴⁺激活的氧化物体系无稀土深红色荧光粉及其制备方法。

背景技术

近年来，LED发展迅速，与传统灯具相比，它具有能耗低、寿命长、响应快和绿色环保等优势。目前，已商品化的白光LED主要是GaInN蓝光芯片组合YAG:Ce³⁺黄色荧光粉的白光LED，由于该技术中蓝光芯片因发光角度不足导致的发光强度不均匀和黄色荧光粉缺少红光发射，使其较难获得发光性能接近自然白光的暖白光器件，从而在室内通用照明的应用中受限。而使用近紫外LED制作白光LED技术中的三基色荧光粉中红粉的发光效率远远低于蓝粉和绿粉，因此，需要继续开发发光效率可与目前商用蓝粉和绿粉相匹配的红色荧光粉。与此同时，近年来LED灯具也被广泛应用于植物照明领域。原因在于在光照条件较差的生长期短和一些高纬度地区，人工补光对提高作物产量、品质和调节植物生长规律具有重要意义。在植物光合作用和向光性过程中，叶绿素A和叶绿素B分别吸收蓝紫光(390-500nm)和深红光(600-680nm)，传统的灯具很难继续用于高效的植物补光，这不仅是因为与光合作用光谱不匹配，而且还因为高能耗或威胁环境。目前能用于植物补红光的发光二极管和荧光粉仍存在着光效低、热稳定性差、发射光谱不匹配等问题，限制了它们的应用。近年来，国内外相继报道了稀土激活的不同基质红色荧光粉，然而，其仍存在着制备条件苛刻，成本高，发射强度和量子效率低等缺点。因此，不管是为制备适合波长越来越短的近紫外芯片激发的白光LED照明灯具的发展需求，还是从补充目前植物照明LED的光谱成分和节约成本出发，开发新型成本低的红色荧光粉都具有广阔的应用前景和研究意义。

由于具有低廉的价格和出众的红光发射，非稀土金属Mn⁴⁺激活的红色荧光材料被视为商用稀土Eu掺杂氮(氧)化物红粉的强有力竞争者，有望广泛应用于暖白光LED照明领域。其中，Mn⁴⁺激活的氧化物荧光粉的化学/热稳定性好，可避免Mn⁴⁺激活的氟化物材料合成中需要使用大量有毒的氢氟酸。因而，研究制备Mn⁴⁺掺杂氧化物基质红色荧光粉很有必要，以获得该基质体系环保适用的红色荧光粉。

在荧光粉的制备方法中，相比于各种软化学方法，高温固相法较常使用，也很简便和成熟。球磨高温固相法因在高温固相法的基础上对反应物增加无水球磨工序，使得在不引入水的前提下也能使反应物固体粒子间更充分接触，为后续目标产物的更好获得奠定基础，能提高反应的效率和产物的纯度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Mn⁴⁺激活的氧化物体系无稀土深红色荧光粉，该荧光粉颗粒结实稳定，能有效吸收300～420nm范围内的近紫外光。