[发明专利]一种掺Mn4+

说明书

本发明提供一种掺Mn⁴⁺的氟锗酸钾红色荧光粉的制备方法，主要制备过程如下：将GeO₂和MnO₂研磨均匀，然后将NH₄F和KF放置在坩埚中并滴入一半所需量的去离子水，搅拌均匀，形成糊状的悬浮物；把研磨好的粉体倒入装有悬浮物的坩埚中，滴加剩余的去离子水，搅拌均匀成糊状，得到前驱物；把坩埚盖上坩埚盖，放入马弗炉中，于正常气氛中600‑800℃保温2‑6小时后，冷却，破碎，即可得到成品；本发明的制备方法工艺简单，合成温度低，大大降低了操作的危险性及设备要求；制备得到的的氟锗酸钾：锰红色荧光粉粒径均匀，晶体质量优良，表面缺陷少，稳定性好，发光效率高，在紫外到蓝光区均可有效激发，发射主峰范围可从620‑670nm，适用于用于白光LED照明、背光源和植物生长灯领域。

技术领域

本发明涉及非稀土发光材料领域，尤其是一种制备掺Mn⁴⁺的氟锗酸钾红色荧光粉的方法。

背景技术

被称为“第四代光源”的LED，集节能、环保、寿命长、高光效等特点于一身。目前，利用荧光粉转换法制造白光LED的技术较为成熟，主要是通过蓝光芯片激发黄色荧光粉而获得。虽然发光效率高，但是由于缺乏红光成分，导致显色指数降低，因此研制在近紫外或蓝光区域具有强激发带的红色荧光粉，成为提高LED光源品质，特别是显色性能的重要一环。

到目前为止，在荧光粉的制作中主要应用具有特殊的最外层结构，且光学性质独特的稀土元素，其中部分Eu²⁺激活的红色荧光粉已商业化，但其在近紫外光的激发下发光效率较低，且稀土材料是宝贵的国家战略资源，稀缺而价格昂贵，部分合成条件苛刻，导致生产成本过高。而Mn作为一种非稀土元素，价态变化丰富且价格便宜。Mn⁴⁺激活的氟化物体系红色荧光粉具有量子效率高、稳定性强、色度高、光衰减小等特点，可以用来制备高显色白光LED，因此成为当前研究的新热点，但由于氟化物红色荧光粉的制造工艺复杂，从而难以广泛使用。

当前，氟化物红色荧光粉的制备方法主要采用湿化学刻蚀法，水热法等，合成条件比较苛刻复杂，难以控制。其中氟锗酸钾：锰采用的刻蚀法和水热法都需要用到氢氟酸和高锰酸钾这些强酸、强氧化剂作为反应原料，而氢氟酸和高锰酸钾都是易挥发、有强腐蚀性和剧毒性，对人体有害，因此对设备要求高和操作危险性较大。

发明内容

针对现有技术存在的缺点和不足，本发明的目的是提供一种掺Mn⁴⁺的氟锗酸钾红色荧光粉的简易制备方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种掺Mn⁴⁺的氟锗酸钾红色荧光粉的制备方法，包括以下步骤：

(1)按化学式K₂Ge_1-xF₆：xMn⁴⁺中的各元素的化学计量比称取反应原料，以及量取去离子水；其中，Ge来源于Ge的氧化物，Mn⁴⁺来源于Mn的氧化物， K来源于K的氟化物，F来源于NH₄F和KF，0.001≤x≤0.02；

(2)将Ge的氧化物和Mn的氧化物置于玛瑙研钵中研磨均匀，得到粉体；

(3)将NH₄F和K的氟化物放置在坩埚中，滴加一半所需量的去离子水，搅拌均匀，形成糊状悬浮物；

(4)将研磨好的粉体倒入装有糊状悬浮物的坩埚中混合，滴加剩余的去离子水，搅拌均匀成糊状，得到前驱物；

(5)将装有前驱物的坩埚盖上坩埚盖，放入马弗炉中焙烧反应；

(6)反应冷却后，将样品破碎、研磨，即得。

优选地，所述掺Mn⁴⁺的氟锗酸钾红色荧光粉的制备方法，包括以下步骤：