[发明专利]碱金属电荷补偿型铝磷酸盐红色发光材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了碱金属电荷补偿型Mn⁴⁺激活的铝磷酸盐发光材料及其制备方法和应用，属于发光材料技术领域。其化学组成为CaAl_11.9‑x‑yP_0.1O_19.1:xMn⁴⁺,yR⁺(R为Li、Na、K、Rb或Cs⁺，0.001≤x≤0.15，0≤y≤1.0)。本发明是以铝酸盐、磷酸盐和钙盐为原料，以锂盐、钠盐、钾盐、铷盐和铯盐为电荷补偿剂，以锰盐作激活剂，采用改进后的高温固相法制备得到。制备方法原料易得、工艺简单、操作方便、成本低廉、绿色环保，制得的样品发光性能优异、荧光寿命长、色纯度高、稳定性好。该铝磷酸盐发光材料可广泛应用于照明和显示器件以及植物生长发光二极管，是一种有前景的红色发光材料。

技术领域

本发明属于发光材料技术领域，涉及一种碱金属电荷补偿型的Mn⁴⁺激活铝磷酸盐红色发光材料及其制备方法和应用。

背景技术

白光发光二极管(WLED)已广泛用于液晶显示器(LCD)的背光，固态照明系统，农业领域等。与传统的荧光灯和白炽灯相比，WLED有很多优势，例如使用寿命长，成本低和绿色环保。目前，商用WLED由发蓝光的LED芯片InGaN和黄色荧光粉YAG:Ce³⁺组成。但由于缺少红光成分，这种类型的WLED具有冷WLED的特性，且具有较高的色温(CCT4000K)和较低的显色指数(CRI80)，因此限制了它们在照明中的应用。为了促进下一代大功率荧光粉转换的暖色WLED的发展，探索改善发光质量的更高效的红色荧光粉至关重要。

如今，Mn⁴⁺激活的高效红色荧光粉引起了研究学者极大的关注。Mn⁴⁺激活的荧光粉具有优良的光谱性能与强烈的深红光发射，可改善白色发光二极管的显色性和发光效率等优点。同时，铝酸盐与磷酸盐基质的物理化学性能稳定、原料易于获得、价格低廉、合成条件温和。值得注意的是，尽管对Mn⁴⁺激活的氧化物红色荧光粉的研究已经取得了重大进展，但探索不同类型且具有出色的物理化学和发光特性的发光材料以用于WLED，具有更大的技术和科学意义。现有的离子掺杂发光材料大多是在发光基质上进行改性从而影响荧光粉的荧光性能，对发光强度和荧光寿命的影响有限。即现有的Mn⁴⁺掺杂的发光材料依然存在发光效率低、荧光寿命短和热稳定性差的问题，所以需要发展一种新型Mn⁴⁺掺杂的发光材料。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中，Mn⁴⁺掺杂的发光材料存在发光量子效率低、热稳定性差、发光强度低、荧光寿命短的缺点，提供一种碱金属电荷补偿型的Mn⁴⁺激活铝磷酸盐红色发光材料及其制备方法和应用。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种碱金属电荷补偿型的Mn⁴⁺激活铝磷酸盐红色发光材料，该Mn⁴⁺激活铝磷酸盐红色发光材料的化学通式为：CaAl_11.9-x-yP_0.1O_19.1:xMn⁴⁺,yR⁺；其中，Mn⁴⁺为发光中心，0.001≤x≤0.2；R是电荷补偿剂，0≤y≤1.0；

R为Li、Na、K、Rb和Cs中的任意一种。

优选地，Mn⁴⁺激活铝磷酸盐红色发光材料在紫外光或蓝光的激发下，在600～750nm范围内显示荧光强度为10⁵～10⁷的深红色发射光。

一种碱金属电荷补偿型的Mn⁴⁺激活铝磷酸盐红色发光材料的制备方法，包括如下步骤：