[发明专利]一种Mn4+掺杂的红色发光材料、制备方法及新型照明光源

说明书

技术领域

本发明属于荧光材料制备方法领域，具体涉及一种Mn⁴⁺掺杂的红色发光材料、制备方法及新型照明光源。

背景技术

太阳光是最重要的自然光源，它普照大地，影响着人类日常生活以及动植物的生长繁殖。除了太阳光之外，还有其他各种光源，例如我们日常生活中使用的白炽灯、荧光灯以及白光LED等等。其中，新型光源白光LED由于具有体积小、节能、寿命长、无污染等诸多优点具有广阔的应用价值和巨大的市场前景。目前，白光LED已经在液晶显示器背光源、指示灯、普通照明灯诸多领域得到应用，并将取代目前使用的各式灯泡和荧光灯成为新一代照明绿色照明光源，然而，白光LED相比与太阳光还有很多缺陷，如高色温、低显色指数以及缺少680–750nm的红光成分。人们更希望能把白光LED制作成接近太阳光以适合各个领域的照明应用。例如，研究表明400–520nm的蓝色光以及610–720nm的红光对植物光合作用贡献最大，而目前商用白光LED荧光粉主要以YAG:Ce³⁺黄色荧光材料(主要发射波长530–550nm)及氮化物红色荧光材料(Sr,Ca)₂Si₅N₈:Eu²⁺和(Ca,Sr)AlSiN₃:Eu²⁺(主要发射波长620–660nm)为主，红光区680–750nm的发光不足。这就限制了白光LED模拟太阳光以用于诸如LED植物生长灯及护眼灯等领域。因此，开发高效稳定发光在680–750nm新型红色发光材料显得尤为重要。

在紫外或蓝光激发下，呈现红色荧光的Mn⁴⁺离子激活的发光材料，由于其合成温度低，发光亮度高和化学性能稳定等优点，是制作红光材料的一种重要选择。目前商品化的是3.5MgO·0.5MgF₂·GeO₂:Mn⁴⁺[G.KemenyandC.H.Hakke,J.Chem.Phys.,1960,33,783]，发光位于660nm附近，但其未能达到模拟太阳光所需要的680–750nm的发射，而且其合成材料使用昂贵的氧化锗作为原料，使其生产成本居高不下，基于以上研究现状，仍需要研究开发更好的可被紫外或蓝光激发的新型红光材料。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的红光材料发射波长不能满足需要，且原料成本高的问题，而提供一种Mn⁴⁺掺杂的红色发光材料、制备方法及新型照明光源。

本发明首先提供一种Mn⁴⁺掺杂的红色发光材料，该发光材料的结构式为：A_14-yB₆C_10-xO₃₅:xMn⁴⁺,yM³⁺，

式中，A为碱土金属Ca、Sr或Ba中的一种或两种；B为Zn或Mg中的一种或两种；C为Al、Ga或In中的一种或几种；M³⁺为Sc、Y、Pr、Nd、Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的一种，0.005≤x≤1,0≤y≤2。

本发明还提供一种Mn⁴⁺掺杂的红色发光材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：按照化学式A_14-yB₆C_10-xO₃₅:xMn⁴⁺,yM³⁺的化学计量比，称取含A的化合物、含B的化合物、含C的化合物、含Mn的化合物和含M的化合物，研磨混合均匀，得到混合物；

步骤二：将步骤一得到的混合物焙烧，得到荧光粉；

步骤三：将步骤二得到的荧光粉研磨分散，得到Mn⁴⁺掺杂的红色发光材料。

优选的是，所述的含A的化合物为含A的氧化物、硝酸盐、氢氧化物、卤化物或碳酸盐。

优选的是，所述的含B的化合物为含B的氧化物、硝酸盐、氢氧化物、卤化物或碳酸盐。

优选的是，所述的含C的化合物为含C的氧化物或含氧酸盐。

优选的是，所述的含Mn的化合物为含Mn的氧化物、硝酸盐、碳酸盐、氯化物或氢氧化物。

优选的是，所述的含M的化合物为含M的氧化物、卤化物、硝酸盐或氢氧化物。

优选的是，所述的步骤一的混合物中还可以添加助溶剂，所述的助溶剂为碱金属氧化物、碱金属碳酸盐或氟化物。