[发明专利]一种四价锰离子掺杂氟化铟钾钠红色荧光粉及制备方法

说明书

本发明公开了一种四价锰离子掺杂氟化铟钾钠红色荧光粉及制备方法，此晶体结构为立方晶系，化学通式为K₂NaInF₆:xMn⁴⁺，其中0.005≤x≤0.07，激活离子为四价锰离子，在紫外光或者蓝光等光源激发后，此荧光粉能够发射红光，最强发射峰在631nm附近。本发明还公开了此类荧光粉的制备方法：准确称取氧化铟溶解在氢氟酸溶液中，快速搅拌15分钟后加入六氟化锰钾原料，继续搅拌15分钟，然后加入氟化钾和氟化钠，搅拌30分钟后静置得到浅黄色沉淀，离心洗涤后得到氟化铟钾钠红色荧光粉，本发明的显著优点所需设备与工艺要求低，制备方法简单，合成的荧光材料具有良好的化学稳定性。

技术领域

本发明涉及红色荧光材料领域，特别涉及四价锰离子掺杂氟化铟钾钠红色荧光材料及其制备方法。

背景技术

随着社会经济的持续发展，能源短缺等问题受到越来越多的关注。人们希望能够在寻求保护环境的前提下减少能源的日益消耗。在人类的日常生活中，照明领域的电量的使用在能源消耗中占据十分大的比例，因此人们需要找到新型照明材料代替传统照明。白光LED作为全新一代照明具有体积小、能耗低、发光效率高、使用寿命长、环保等优异性能，能够代替传统白炽灯、荧光灯等照明器件。具有十分广阔的应用前景。

目前商用LED获得白光的主要途径包括：(1)多芯片组合型：红、绿、蓝三基色芯片封装在一起，组合成白光。(2)荧光转换型:利用紫外光芯片发出的近紫外光激发红、绿、蓝三基色荧光粉或者利用蓝光芯片激发黄色荧光粉(YAG:Ce)得到白光，但蓝色芯片激发黄色荧光粉得到的LED器件由于缺少红色组分，红色光谱区发光较弱，性能上通常表现为显色指数低，色温大于4500K，限制了其在室内照明领域的应用。如今蓝色荧光粉和绿色荧光粉制备技术已经成熟，因此制备高效发光的红色荧光材料对改善暖白光LED性质具有重要意义。

在红色荧光材料中，已经有报道Eu²⁺掺杂氮化物、硅酸盐、铝酸盐或Ce³⁺掺杂氮化物等红色荧光材料，这种类型的红色荧光材料具有量子效率高、化学稳定性好等优点受到研究人员的关注，然而此类荧光粉的合成工艺通常需要高温高压环境，对反应条件要求苛刻，制备工艺对设备要求高，以稀土离子Eu²⁺作为激活离子，其发射光谱为宽带发射，色纯度低，限制了其在显示领域的应用。同时稀土离子价格较高也提高了荧光粉材料的制备成本。

过渡金属Mn⁴⁺外层电子为3d³电子结构，Mn⁴⁺的光谱性质具有宽带激发、窄带发射的优点，Mn⁴⁺掺杂氟化物、氧化物、氟氧化物荧光粉能够被蓝光光源激发，实现红光发射。可以应用在蓝光芯片激发的白光LED中。研究人员提出了一系列Mn⁴⁺掺杂荧光粉的报道，如Mn⁴⁺掺杂氟化物荧光粉(Na₂SiF₆:Mn⁴⁺、K₂TiF₆:Mn⁴⁺、BaTiF₆:Mn⁴⁺、BaGeF₆:Mn⁴⁺等)，Mn⁴⁺掺杂钛酸盐荧光粉(Ga₂ZnTiO₆:Mn⁴⁺、Li₂MgTiO₄:Mn⁴⁺等)，Mn⁴⁺掺杂锗酸盐荧光粉(K₂Ge₄O₉:Mn⁴⁺、SrGe₄O₉:Mn⁴⁺、La₃GaGe₅O₁₆:Mn⁴⁺等)。氟化物基质化学稳定性好，因此在温和条件下合成高发光效率的Mn⁴⁺掺杂氟化物红色荧光粉具有重要意义。

发明内容