[发明专利]一种单晶粒宽频梯度LED荧光粉的制备方法

摘要

本发明涉及一种单晶粒宽频梯度LED荧光粉的制备方法。该制备方法采用均匀沉淀工艺制备具有相同晶体结构而不同组成的几种纯相纳米级荧光粉，通过添加分散剂、粘接剂和助熔剂，进而采用造粒的工艺方法制备出具有可控尺寸大小不同的球状颗粒；然后通过快速烧结工艺，形成具有介孔结构的球状纳米聚合体，进一步高温烧结，形成尺寸可控的单晶粒荧光粉晶种；以微米级荧光粉晶粒作为晶种，并和上述制备的晶体结构相同而不同组成的纯相纳米级荧光材料相混合，在高温下依次分步进行外延生长形成宽频梯度LED荧光粉。本发明制备的单晶粒宽频梯度LED荧光粉尺寸大小可控，分散性好，晶格完整、堆积密度高，发光频率比一般荧光粉要宽，散射强度大，发光效率高。

主权项

一种单晶粒宽频梯度LED荧光粉的制备方法，所述宽频梯度LED荧光粉的单个单晶晶粒由内到外依次由晶体结构相同而化学组分不同的三层荧光物质组成；所述三层荧光物质中每一层荧光物质的化学式均选自化学式1，所述化学式1为：A2.94‑xB5‑yRyO12:Ce0.06+Gdx，其0≤x≤0.2，0≤y≤4，A选自Y，La或Pr；B和R分别选自Al，Ga，In或Ti；或者，所述三层荧光物质中每一层荧光物质的化学式均选自化学式2，所述化学式2为：DpE2‑pFO4:Euq，其0＜p＜2，0.05＜q≤0.2，D和E选自Mg，Ca，Sr，或Ba；F选自C，Si，Ge，Sn或Pb；其特征在于，包括如下步骤：（1）制备纳米级荧光粉：a）配料：根据目标荧光粉的化学式，按照摩尔比称取原料母盐溶液进行配料，得原料母液；将碳酸氢铵与氨水配制成沉淀母液，其中控制沉淀母液的初始浓度在1～6M/L之间，并控制沉淀母液的pH值在8～12之间；b）制备前驱体混合沉淀物：在过量的沉淀母液中滴加原料母液，边滴加边搅拌，使其充分反应，得反应溶液；控制反应溶液的温度在20～70℃之间，陈化时间为8~24h，反应溶液的pH值在8～12之间；然后在所述反应溶液中加入分散剂；反应完成后，将反应溶液经离心分离，过滤、洗涤、干燥后得前驱体混合沉淀物；其中，分散剂的加入量为反应溶液质量的0.5~3%；c）氧化煅烧：将前驱体混合沉淀物在氧化气氛或空气中于600~700℃下预烧1~2h，直至形成白色粉体，碾细过150~300目筛得白色粉末；将白色粉末在氧化气氛或空气中于700~800℃下煅烧1~2h，再于还原气氛下在700～1200℃的温度下烧结0.5~2h，冷却后经碾磨过200~300目筛或者进行气流或水流分级，依据煅烧温度的不同获得10～100nm的纳米级荧光粉；（2）制备单晶粒微米级荧光粉：a）配料：根据目标荧光粉的化学式，按照摩尔比称取原料母盐溶液进行配料，得原料母液；将碳酸氢铵与氨水配制成沉淀母液，其中控制沉淀母液的初始浓度在1～6 M/L之间，并控制沉淀母液的pH值在8～12之间；b）造粒制备纳米级荧光粉球状团聚体：选用以下两种方法之一进行造粒制备：方法1：在过量的沉淀母液中滴加原料母液，边滴加边搅拌，使其充分反应，得反应溶液；控制反应溶液的温度在20～70℃之间，陈化时间为8~24h，反应溶液的pH值在8～12之间；然后在所述反应溶液中加入分散剂和粘接剂、助熔剂；反应完成后，制成固体含量为15~60vol%的浆料，将浆料通过离心喷雾干燥机，获得纳米级荧光粉球状团聚体；其中，所述分散剂和粘接剂的总添加量为反应溶液的3~5wt%，所述助熔剂的加入量为浆料固相的1.5~4wt%；离心喷雾干燥机的喷嘴压力为1~3MPa，干燥温度为150~300°C，转速为6000~20000r/min，孔径为60~200目；方法2：在过量的沉淀母液中滴加原料母液，边滴加边搅拌，使其充分反应，得反应溶液；控制反应溶液的温度在20～70℃之间，陈化时间为8~24h，反应溶液的pH值在8～12之间；然后在所述反应溶液中加入分散剂和粘接剂、助熔剂；反应完成后，对反应溶液依次进行离心分离，过滤，洗涤，干燥处理，得到纳米荧光粉；向该纳米荧光粉中雾化喷水，并搅拌，在100~120°C下干燥造粒，获得纳米级荧光粉球状团聚体；其中，所述分散剂和粘接剂的总添加量为反应溶液的3~5wt%，所述助熔剂的加入量为浆料固相的1.5~4wt%，所述雾化喷水的量为纳米荧光粉的5~15wt%；c）单晶粒微米级荧光粉的制备：将b）中获得的纳米级荧光粉球状团聚体置于氧化气氛或空气中，以50~100℃/秒的升温速率升温至1200~1400℃，保温1~3h，直至形成介孔结构团聚体，继续在氧化气氛或空气中于1400～1500℃下煅烧1~6h，再于还原气氛下在1500～1600℃的温度下烧结0.5~3h，冷却后经碾磨过200~300目筛或者进行气流或水流分级，依据造粒的大小不同，得到2~20µm的单晶粒微米级荧光粉；（3）单晶粒宽频梯度LED荧光粉的制备：以步骤（2）获得的粒度范围在2~20µm的单晶粒微米级荧光粉作为晶种，以步骤（1）所制备的粒度范围为10~100nm的纳米级荧光粉为外延生长物a，将晶种与外延生长物a混合，得混合物A，其中晶种占混合物A的质量为1~8%；将混合物A在还原气氛和1100～1700℃的温度下外延生长3~10h，得到中间体，即外延生长的第二层；再以步骤（1）所制备的第三种粒度范围为10～100 nm的纳米级荧光粉为外延生长物b，将中间体与外延生长物b混合，得混合物B，其中中间体占混合物B的质量分数为3~10%，将混合物B置于还原气氛和1100～1700℃的温度下，外延生长3~10h，得到外延生长的第三层；然后研磨得到由内到外依次由晶体结构相同而化学组分不同的三层荧光物质组成的宽频梯度LED荧光粉；制备由内到外依次由晶体结构相同而化学组分不同的N层荧光物质组成的宽频梯度LED荧光粉时，第N层的制备方法与外延生长的第二层或外延生长的第三层的制备方法相同，其中所述N为大于3且小于10的正整数。