專利名稱：一種氮氧化物熒光材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種具有優(yōu)良熒光性能的新型氮氧化物熒光材料及其制備方法。更確切的說本發(fā)明涉及提供一種用高純度的氮化硅、氮化鋁、氧化鋁和氧化銪為主要原料，通過熱壓燒結(jié)工藝，制備出的具有優(yōu)良熒光性能的新型氮氧化物熒光材料。該材料具有優(yōu)良的發(fā)光性能。
背景技術(shù)：
目前，發(fā)光材料的種類和數(shù)量很多，也已經(jīng)在工業(yè)、日常生活等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用，但大多數(shù)是以氧化物、硫化物和氧硫化物為基體材料，并在這些基體材料中摻雜少量的過渡金屬離子或稀土離子(RE)作為發(fā)光中心。這些材料的熱震穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性相對(duì)較差，已經(jīng)越來越難以適應(yīng)現(xiàn)代等離子及場發(fā)射顯示技術(shù)等發(fā)展對(duì)材料提出的新要求。氮化物及氧氮化物則能很好滿足這方面的要求，但目前對(duì)氮化物發(fā)光材料的研究卻很少。
S相是最近幾年首先在Sr-Si-Al-O-N系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的一種新物相，用EDS分析得到的組成為Sro.6Al2.4Si9.6O1.2N14.8或Sr2AlxSi12-xN16-xO2+x(x≈2)。利用TREOR90對(duì)S相進(jìn)行了晶胞參數(shù)的精密測定，并通過EXPO程序解結(jié)構(gòu)，再利用GSDS程序包對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行修正，最后得到了有關(guān)該相的更多信息。S相屬于正交晶系，每個(gè)單胞含有兩個(gè)Sr原子。S相的發(fā)現(xiàn)和對(duì)其結(jié)構(gòu)的確定，豐富了M-Si-Al-O-N系統(tǒng)的內(nèi)容，但目前還沒有對(duì)含有S相的材料及S相這一材料本身的性能方面的報(bào)道，也沒有關(guān)于M-Si-Al-O-N系統(tǒng)含S相的相關(guān)系報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有優(yōu)良熒光性能的新型氮氧化物熒光材料及其制備方法。
具體地說本發(fā)明選用Eu為發(fā)光中心，以Eu-Si-Al-O-N系統(tǒng)的相平面為基礎(chǔ)，用Si3N4、AlN、Al2O3和Eu2O3為原料，利用熱壓燒結(jié)工藝制備出一種含Eu的新型氧氮化物材料，該材料具有優(yōu)異的熒光性能。
本發(fā)明提供的S相是以通式Eum/3Si12-(m+n)Alm+nOnN16-n中的m、n為選擇組份點(diǎn)的參數(shù)配料，其中2.5＜m＜4.6，n＝m/2。
本發(fā)明的目的是通過下列方式實(shí)施的。以Eu為發(fā)光中心，利用質(zhì)量百分比不小于99.5％的高純氮化硅、氮化鋁、氧化鋁及氧化銪為原料，通過仔細(xì)控制熱壓燒結(jié)工藝，制備出具有優(yōu)良熒光性能的新型氧氮化物材料及其制備方法。
具體的說(1)原料包括質(zhì)量百分比不小于99.5％的高純氮化硅粉、氮化鋁粉、氧化鋁粉和氧化銪粉。按合適組成配比稱量后，在塑料罐中以無水乙醇等不與原料反應(yīng)的液體為分散介質(zhì)，Si3N4球?yàn)榍蚰ソ橘|(zhì)混合均勻，取出漿料烘干后，經(jīng)100-200目篩網(wǎng)過篩。
(2)制備混合好的粉料放于石墨模具中，再將裝好粉料的模具放在熱壓爐內(nèi)。為了防止粉料和石墨模具發(fā)生反應(yīng)，模具內(nèi)表面涂有氮化硼粉。燒成前先抽真空，然后通入流動(dòng)N2保護(hù)氣。熱壓燒成溫度為1700-1800℃，時(shí)間為1-2小時(shí)，平均升溫速率為10-50℃/min，熱壓壓力為15-30MPa。燒完后待樣品自然冷卻后取出，用磨床及拋光機(jī)對(duì)樣品加工到要求尺寸和光潔度，就得到具有優(yōu)良熒光性能的氧氮化物材料。
(3)材料該新型氧氮化物熒光材料具有優(yōu)異的熒光性能，發(fā)射波段位置位于470-520nm范圍變動(dòng)，為Eu2+的寬發(fā)射峰。主相為S相，化學(xué)式為Eu2Al3Si12N19O2；S相含量不低于85％。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是(1)首次制備出該新型氧氮化物材料，它具有優(yōu)良的熒光性能，發(fā)射波段位置位于470-520nm范圍變動(dòng)，為Eu2+的寬發(fā)射峰。
(2)制備工藝相對(duì)簡單。工藝容易控制，制備時(shí)間短。
(3)材料發(fā)光屬于典型的蘭光，材料的穩(wěn)定性好，使用壽命長。


圖1是本發(fā)明提供的實(shí)施例1制備出的新型氮氧化物熒光材料的XRD圖，圖中S代表S相、α代表α-Sialon(α-)，β表示β-Sialon(β-賽隆)。
圖2是本發(fā)明提供的實(shí)施例1得到的新型氮氧化物熒光材料的顯微結(jié)構(gòu)形貌照片。
圖3是本發(fā)明提供的實(shí)施例1得到新型氮氧化物熒光材料的發(fā)射和收發(fā)光譜。
1.用340nm光譜激發(fā)的發(fā)射光譜2.用285nm光譜激發(fā)的發(fā)射光譜圖4是實(shí)施例2所述的新型氮氧化物的發(fā)射和吸收光譜。
1.用285nm光譜激發(fā)的發(fā)射光譜2.用322nm光譜激發(fā)的發(fā)射光譜具體實(shí)施方式
實(shí)施例1以質(zhì)量百分比大于99.5％的高純氮化硅粉、氮化鋁粉、氧化鋁粉和氧化銪粉為原料。在所述的Eu-Si-Al-O-N系統(tǒng)中選擇配料點(diǎn)，m＝3，n＝1.5將配好的粉料在塑料罐中以無水乙醇為分散介質(zhì)，用氮化硅為球磨介質(zhì)，球磨24小時(shí)。混好的料烘干后采用前面所述的熱壓燒結(jié)工藝制備出S相含量不低于85％的氮氧化物材料，具體熱壓溫度1700℃，保溫2小時(shí)，壓力為30MPa。再用磨床加工得到塊體材料。經(jīng)XRD測定的圖譜和顯微結(jié)構(gòu)分別如圖1和圖2所示。所制備的新型氧氮化物熒光材料的發(fā)射和吸收光譜如圖3所示。該材料中的主要物相Eu2Al3Si12N19O2的EDS分析結(jié)果如表1所示。
實(shí)施例2應(yīng)用實(shí)施例1所述的高純氮化硅、氮化鋁、氧化鋁和氧化釔原料，選用Eu-Si-Al-O-N系統(tǒng)中與實(shí)例1不同的組份點(diǎn)，m＝4.5，n＝2.25采用實(shí)例1的工藝制備出的Eu2Al3Si12N19O2含量不低于85％的氧氮化物。材料具有優(yōu)異的熒光性能。其發(fā)射和吸收光譜如圖4所示。
實(shí)施例3應(yīng)用實(shí)施例1所述的高純氮化硅、氮化鋁、氧化鋁和氧化釔原料，選用Eu-Si-Al-O-N系統(tǒng)中與實(shí)例1和實(shí)例2相同的組份點(diǎn)，采用溫度為1800℃，保溫1小時(shí)，壓力為15MPa條件下熱壓。制備出的Eu2Al3Si12N19O2相含量不低于85％的氧氮化物。材料具有優(yōu)異的熒光性能。
表1

權(quán)利要求
1.一種氮氧化物熒光材料，其特征在于所述的熒光材料主相為S相，化學(xué)式為Eu2Al3Si12N19O2；S相含量不低于85％。
2.按權(quán)利要求1所述的氮氧化物熒光材料，其特征在于所述的化學(xué)式為Eu2Al3Si12N19O2的氮氧化物的發(fā)射波段位于470-520nm。
3.按權(quán)利要求1或2所述的氮氧化物熒光材料，其特征在于所述的S相的原子百分組成依次為24.88N、17.64O、10.18Al、40.65Si和6.65Eu。
4.制備如權(quán)利要求1所述的氮氧化物熒光材料的方法，其特征在于(1)以Si3N4、AlN、Al2O3及Eu2O3粉體為原料，按通式Eum/3Si12-(m+n)Alm+nOnN16-n中的m、n為選擇組份點(diǎn)的參數(shù)配料，式中2.5＜m＜4.6，n＝m/2；(2)以無水乙醇為分散介質(zhì)，以Si3N4球?yàn)榍蚰ソ橘|(zhì)，混均勻烘干，然后過篩、成型；(3)在流動(dòng)氮?dú)鈼l件下于1700-1800℃，壓力為15-30MPa，自然冷卻。
5.按權(quán)利要求4所述的氮氧化物熒光材料的制備方法，其特征在于所述的Si3N4、AlN、Al2O3和Eu2O3粉為質(zhì)量百分比不少于99.5％的高純粉料。
6.按權(quán)利要求4所述的氮氧化物熒光材料的制備方法，其特征在于步驟(3)中熱壓保溫時(shí)間1-2小時(shí)，升溫速率為10-50℃/min。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氮氧化物熒光材料及其制備方法，屬于氮氧化物制備及應(yīng)用領(lǐng)域。其特征在于提供的氮氧化物材料使用質(zhì)量百分比不小于99.5％的高純Si
文檔編號(hào)C09K11/77GK1670124SQ20051002500
公開日2005年9月21日 申請(qǐng)日期2005年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月8日
發(fā)明者蘇新祿, 王佩玲, 程一兵 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所