[发明专利]一种Ca-α-SiAlON:Eu2+ 荧光纳米带纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于荧光纳米带纤维的制备领域，特别设计一种Ca-α-SiAlON：Eu²⁺荧光纳米带纤维的制备方法。

背景技术

1997年，日本日亚公司利用蓝光LED芯片，配合黄色YAG：Ce荧光粉合成了第一支白光LED，开启了半导体照明时代，接着世界各地掀起了白光LED研究的浪潮。

光致发光材料，也就是荧光材料的技术是白光LED中的关键性技术之一，直接决定着白光LED照明器件的色温、显色指数、发光效率和使用寿命等指标。目前广泛使用的YAG：Ce荧光粉，由于受氧化物基体的限制，显色指数较低，热稳定性差，色温偏高，难以适应照明领域日益增长的需求。为了解决这一问题，热稳定性优异，高显色指数的氧氮化物荧光粉受到了广泛的关注。如G u等人在《发光学报》V o l.29(2008)pp.689-694报道的CaSi₂O₂N₂：Eu²⁺荧光粉就是其中性能较好的一种。随后G u在Mater.Lett.Vol.63(2009)pp.1448报道了Eu²⁺，Y³⁺共掺杂提高CaSi₂O₂N₂：Eu²⁺荧光粉的发光强度，并且配合460nmLED芯片得到显色指数为82的白光。

除了成分之外，荧光粉的形貌对其发光性能也有很大影响，G u等人在J.Electrochem.Soc.Vol.157(2010)pp.B338-B391报道了多孔球形CaSi₂O₂N₂：Eu²⁺荧光粉的制备。球形的荧光粉体一方面可以减小激发光的损失，另一方面有利于实现粉体的紧密堆积，有利于提高光色均匀性。另外，一维纳米结构同样可以赋予荧光粉特殊的性能，例如荧光纳米带纤维可以形成均匀的网络结构，在保持高透过率的同时还有助于发光效率的提高。然而如何调控氧氮化物荧光粉的形貌，制备荧光纳米带纤维仍是一个重大的挑战。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种Ca-α-SiAlON：Eu²⁺荧光纳米带纤维的制备方法，该方法与Ca-α-SiAlON：Eu²⁺荧光粉固相法相比，反应温度更低，反应时间更短，更加节能。

本发明的一种Ca-α-SiAlON：Eu²⁺荧光纳米带纤维的制备方法，包括：

(1)将摩尔比为2～18∶7～60∶1的硝酸钙、硝酸铝和硝酸铕溶于醇水混合溶剂中，在搅拌下加入与硝酸钙摩尔比为9～10∶1的正硅酸四乙酯，搅拌0.5～3h后加入聚乙烯醇缩丁醛，继续搅拌2～3h，最终得到均匀透明的纺丝液；

(2)将上述纺丝液灌入针筒，经1～8h的静电纺丝后，在接收铝箔上收集到纤维；

(3)将上述纤维放入高温管式气氛炉内，通入N₂/O₂混合气，先升温至800℃，保温3～4h，之后将气氛换为NH₃，升温至1350℃～1500℃，保温4～6h，最后随炉降温得Ca-α-SiAlON：Eu²⁺荧光纳米带纤维。

所述步骤(1)中的醇水混合溶剂中醇和水的体积比为7～9∶1～3。

所述步骤(1)中的纺丝液中，硝酸钙的浓度0.007～0.001M，硝酸铝的浓度为0.021～0.003M，硝酸铕的浓度为3.5×10^-3～5×10^-3M，正硅酸四乙酯的浓度为0.063～0.009M。

所述步骤(1)中的聚乙烯醇缩丁醛加入量为占醇水混合溶剂的5～7wt％，M_w＝170000～250000。

所述步骤(2)中静电纺丝具体参数为：电压8～13KV，纺丝针头接收铝箔之间的距离为15～20cm，蠕动泵的推进速度为2～10μl/min，纺丝间的相对湿度为30％以下。

所述步骤(3)中的N₂/O₂混合气中的N₂与O₂的体积比8.5～9.5∶0.5～1.5。

所述步骤(3)中的N₂/O₂混合气与氨气气流速度均为250～400ml/min。

所述步骤(3)中的升温速率为60～90℃/h。