一種Dy³⁺、Eu³⁺摻雜的TiAlON熒光材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種Dy3+、Eu3+摻雜的TiAlON熒光材料及其制備方法，其通式為Dy2xEu2yTi2?3(x+y)/2Al4O4N4，其中，0.01≤x≤0.05、0.01≤y≤0.05，該熒光材料是以Ti3N4、AlN、Al2O3、Eu2O3和Dy2O3為原料，于硝酸中攪拌混合，干燥處理后經(jīng)球磨得到素坯；再將所得素坯進(jìn)行燒結(jié)，即得到Dy3+、Eu3+摻雜的TiAlON熒光材料。本發(fā)明所得TiAlON熒光材料具有優(yōu)異的力學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和發(fā)光性能，在363 nm LED激發(fā)下，可通過調(diào)節(jié)Dy3+與Eu3+的摻雜濃度比而產(chǎn)生紅、黃、藍(lán)等光，適于白光LED領(lǐng)域并有利于產(chǎn)業(yè)化。
【專利說明】
一種Dy3+、Eu3+摻雜的T i AI ON熒光材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于熒光材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種Dy3+、Eu3+摻雜的TiAlON熒光材料及其制備方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002] SiAlON是Si3N4中Si和N原子被A1和0置換形成的一大類固溶體的總稱。由于大量的共價(jià)鍵存在使得該體系材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能、溫度性能和光譜性能，而Re3+-SiA10N (此3+=￡113+，1133+，073+‘")熒光材料是稀土離子摻雜進(jìn)入5141(^的統(tǒng)稱。相對于傳統(tǒng)的熒光材料，氮化物基發(fā)光材料可以被更長波段激發(fā)從而發(fā)出多種需要波長的可見光，因此被廣泛應(yīng)用于白光LED領(lǐng)域。
[0003]迄今為止，關(guān)于SiAlON系的文獻(xiàn)和專利較多，涵蓋制備和應(yīng)用多方面，但對于 TiAlON熒光材料卻沒有相關(guān)報(bào)道。而Ti4+離子半徑(0.53埃)比Si4+(0.24埃)大，使得稀土離子更容易摻雜，穩(wěn)定性更高；因此，我們設(shè)計(jì)利用Ti4+離子取代Si4+，從而獲得TiAlON系固溶體。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種Dy3+、Eu3+摻雜的TiAlON熒光材料及其制備方法，該熒光材料具有優(yōu)異的光譜性能，彌補(bǔ)了市場空白。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種 Dy3+、Eu3+摻雜的 TiAlON 熒光材料，其通式為 Dy2XEu2YTi2-3(x+y)/2Al4〇4N4,其中，0.01 彡 x彡 0.05、0.0Ky 彡 0.05〇
[0006]所述Dy3+、Eu3+摻雜的TiAlON熒光材料的制備方法包括如下步驟:1)選擇純度高、大小均勻度接近的1^辦4 411412〇3 4112〇3和072〇3，將各原料按照如下方程式進(jìn)行配比:[2/3-(x+y)/2]Ti3N4+[4/3+2(x+y)]AlN+[4/3_(x+y) ]Al2〇3+xDy2〇3+yEu2〇3^Dy2xEU2yTi2-3(x+y)/2Al4〇4N4；2)按配比將各原料放入硝酸中，料酸配比按5mL/g，常溫下攪拌混合24h，經(jīng)干燥后再放入球磨罐中干磨4-8h，得到Dy3+、Eu3+摻雜的TiAlON素坯;其中，球料比為1:1，轉(zhuǎn)速為100-250r/min；3)將步驟2)所得素坯裝入剛玉坩堝中，再將剛玉坩堝放置于壓力爐中，在1750°C、0.5-1.5MPa氮?dú)鈿夥障聼Y(jié)2h，然后冷卻至室溫，即得粉狀Dy3+、Eu3+摻雜的TiAlON熒光材料。
[0007]所用Ti3N4的純度為99.95%，細(xì)度為0.5-1_41郵勺純度為99.95%，細(xì)度為0.5_; AI2O3的純度為99.95%，細(xì)度為0.1-0.5_; Eu2〇3的純度為99.95-99.99%，細(xì)度為0.5-1_; Dy2〇3的純度為99 ? 8%，細(xì)度為0 ? 5-1mi。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:由于Ti4+離子半徑(0.53埃)比Si4+(0.24埃)大，因此稀土離子更容易摻雜進(jìn)去，可以有更高的離子摻雜濃度。本發(fā)明利用Ti4+代替Si4+，并使Ti3N4的Ti和N原子被A1和0置換，合成TiAlON系固溶體材料，再在TiAlON系固溶體材料中摻雜Dy3+、Eu3+。所得Dy3+、Eu3+摻雜的 TiAlON熒光材料不僅具有優(yōu)異的力學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和發(fā)光性能，且在363 nm LED激發(fā)下，可通過調(diào)節(jié)Dy3+與Eu3+的摻雜濃度比而產(chǎn)生紅、黃、藍(lán)等光，適于白光LED領(lǐng)域并有利于產(chǎn)業(yè)化?！靖綀D說明】
[0009]圖1為Dy3+、Eu3+摻雜的TiAlON熒光材料的粉末衍射圖；圖2為Dy3+、Eu3+摻雜的TiAlON熒光材料在高倍鏡下的光學(xué)顯微圖譜；圖3為利用363nm LED光源入射實(shí)施例1-3所得Dy3+、Eu3+不同摻雜濃度比的TiAlON熒光材料的發(fā)光譜圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0010]為了使本發(fā)明所述的內(nèi)容更加便于理解，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明所述的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明，但是本發(fā)明不僅限于此。[0〇11] 所用Ti3N4的純度為99.95%，細(xì)度為0.5-1_41郵勺純度為99.95%，細(xì)度為0.5_; AI2O3的純度為99.95%，細(xì)度為0.1-0.5_; Eu2〇3的純度為99.95-99.99%，細(xì)度為0.5-1_; Dy2〇3的純度為99 ? 8%，細(xì)度為0 ? 5-lum。[0〇12] 實(shí)施例1一種Dy3+、Eu3+摻雜的T i A10N熒光材料的制備方法，其制備方法包括如下步驟:1)選擇純度高、大小均勻度接近的1^必4 41141203 411203和07203，將其按照如下方程式進(jìn)行配比:[2/3_(x+y)/2]Ti3N4+[4/3+2(x+y) ]AlN+[4/3_(x+y) ]Al2〇3+xDy2〇3+yEu2〇3— Dy2xEU2yTi2-3(x+y)/2Al4〇4N4，其中 x=0 ? 05，y=0 ? 01;2)按配比將各原料放入硝酸中，料酸配比為5mL/g，常溫下攪拌混合24h，經(jīng)干燥后再放入球磨罐中干磨4h，得到Dy3+、Eu3+摻雜的TiAlON素坯；其中，球料比為1:1，轉(zhuǎn)速為250r/ min；3)將步驟2)所得素坯裝入剛玉坩堝中，再將剛玉坩堝放置于壓力爐中，在1750°C、 0.5MPa氮?dú)鈿夥障聼Y(jié)2h，然后冷卻至室溫，即得粉狀Dy3+、Eu3+摻雜的TiAlON熒光材料。
[0013] 實(shí)施例2一種Dy3+、Eu3+摻雜的T i A10N熒光材料的制備方法，其制備方法包括如下步驟:1)選擇純度高、大小均勻度接近的1^必4 41141203 411203和07203，將其按照如下方程式進(jìn)行配比:[2/3_(x+y)/2]Ti3N4+[4/3+2(x+y) ]AlN+[4/3_(x+y) ]Al2〇3+xDy2〇3+yEu2〇3— Dy2xEU2yTi2-3(x+y)/2Al4〇4N4，其中 x=0 ? 03，y=0 ? 01;2)按配比將各原料放入硝酸中，料酸配比按5mL/g，常溫下攪拌混合24h，經(jīng)干燥后再放入球磨罐中干磨6h，得到Dy3+、Eu3+摻雜的TiAlON素坯；其中，球料比為1:1，轉(zhuǎn)速為200r/ min；3)將步驟2)所得素坯裝入剛玉坩堝中，再將剛玉坩堝放置于壓力爐中，在1750°C、 l.0MPa氮?dú)鈿夥障聼Y(jié)2h，然后冷卻至室溫，即得粉狀Dy3+、Eu3+摻雜的TiAlON熒光材料。 [〇〇14] 實(shí)施例3一種Dy3+、Eu3+摻雜的T i A10N熒光材料的制備方法，其制備方法包括如下步驟:1)選擇純度高、大小均勻度接近的1^必4 41141203 411203和07203，將其按照如下方程式進(jìn)行配比:[2/3_(x+y)/2]Ti3N4+[4/3+2(x+y) ]AlN+[4/3_(x+y) ]Al2〇3+xDy2〇3+yEu2〇3— Dy2xEU2yTi2-3(x+y)/2Al4〇4N4，其中 x=0 ? 02，y=0 ? 03;2)按配比將各原料放入硝酸中，料酸配比按5mL/g，常溫下攪拌混合24h，經(jīng)干燥后再放入球磨罐中干磨8h，得到Dy3+、Eu3+摻雜的TiAlON素坯；其中，球料比為1:1，轉(zhuǎn)速為100r/ min；3)將步驟2)所得素坯裝入剛玉坩堝中，再將剛玉坩堝放置于壓力爐中，在1750°C、 1.5MPa氮?dú)鈿夥障聼Y(jié)2h，然后冷卻至室溫，即得粉狀Dy3+、Eu3+摻雜的TiAlON熒光材料。
[0015]圖1為Dy3+、Eu3+摻雜的TiAlON焚光材料的粉末衍射圖。圖中，各個(gè)衍射峰與參考譜圖(JCPDS#22-0488)相似。[〇〇16]圖2為Dy3+、Eu3+摻雜的TiAlON熒光材料在高倍鏡下的光學(xué)顯微圖譜。從圖中可以看出，所得顆粒的尺寸為50微米以上，在此尺度下，顆粒呈現(xiàn)透明狀。[〇〇17] 圖3為利用363nm LED光源入射實(shí)施例1-3所得Dy3+、Eu3+不同摻雜濃度比的TiAlON 熒光材料的發(fā)光譜圖。從圖中可以看出，在Dy3+/EU3+濃度比為5:1時(shí)，熒光最強(qiáng)發(fā)射峰位于 486nm藍(lán)光位置；比例為3:1時(shí)，最強(qiáng)峰從486nm變?yōu)?75nm;當(dāng)濃度比為2:3時(shí)，最強(qiáng)峰位于 612nm。由此可以看出，隨著Dy3+/Eu3+濃度比的變化，該熒光顆粒發(fā)光顏色也隨著變化。
[0018]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1 ?一種Dy3+、Eu3+摻雜的TiAlON熒光材料，其特征在于:其通式為Dy2xEu2yTi2—3(x+y)/ 2AI4O4N4,其中，0.01彡 x彡0.05、0.01<y<0.05。2.—種如權(quán)利要求1所述Dy3+、Eu3+摻雜的TiAlON熒光材料的制備方法，其特征在于:包 括如下步驟:1)選擇純度高、大小均勻度接近的Ti3N4，AlN，Al2〇3，Eu2〇4PDy2〇3;2)按配比將各原料放入硝酸中，料酸配比按5mL/g，常溫下攪拌混合24h，經(jīng)干燥后再放 入球磨罐中干磨4-8h，得到Dy3+、Eu3+摻雜的TiAlON素坯；3)將步驟2)所得素坯裝入剛玉坩堝中，再將剛玉坩堝放置于壓力爐中，在氮?dú)鈿夥障?燒結(jié)2h，然后冷卻至室溫，即得粉狀Dy3+、Eu3+摻雜的TiAlON熒光材料。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述Dy3+、Eu3+摻雜的TiAlON熒光材料的制備方法，其特征在于:各原料配比為113他:八]^:八12〇3:￡112〇3:〇72〇3=[2/3-(叉+5〇/2]:[4/3+2(叉+5〇]:[4/3-(叉+5〇]:叉:7;其中，所用Ti3N4的純度為99.95%，細(xì)度為0.5-1圓41_勺純度為99.95%，細(xì)度為0.5圓； AI2O3的純度為99.95%，細(xì)度為0.1-0.5_; Eu2〇3的純度為99.95-99.99%，細(xì)度為0.5-1_; Dy2〇3的純度為99 ? 8%，細(xì)度為0 ? 5-lum。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述Dy3+、Eu3+摻雜的TiAlON熒光材料的制備方法，其特征在于:步驟2)中干磨時(shí)的球料比為1:1，轉(zhuǎn)速為100_250r/min。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述Dy3+、Eu3+摻雜的TiAlON熒光材料的制備方法，其特征在于:步驟3)中燒結(jié)溫度為1750 °C，壓力為0.5-1.5MPa。
【文檔編號(hào)】C09K11/67GK105950144SQ201610533647
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年7月8日
【發(fā)明人】夏忠朝, 羊富貴, 喬亮, 任海科
【申請人】福建江夏學(xué)院