一种氮氧化物红色荧光材料

摘要

一种氮氧化物红色荧光材料，其特征是化学组成表示为：M2.90~3.00Nb2O5N2:xEu,yLn；其中M为Sr，Ba，Ca或Mg中的一种或多种元素的组合，Ln为Ce，Nd，Sm，Dy，Ho，Er，Y或Sc中的一种或几种元素的组合，x，y为摩尔系数，其中0.001≤x≤0.1，0≤y≤0.05。本发明提供的一种氮氧化物红色荧光材料，在230~500nm的紫外‑可见光区域的激发下，发射范围550~720nm的橙/红色光，具有较高的发光效率，同时具有优良的化学稳定性和热稳定性。

权利要求

1.一种氮氧化物红色荧光材料，其特征是化学组成表示为：M2.90~2.99Nb2O5N2:xEu,yLn；

其中M为Sr，Ba，Ca或Mg中的一种或多种元素的组合，Ln为Ce，Nd，Sm，Dy，Ho，Er，Y或Sc中的一种或几种元素的组合，x，y为摩尔系数，其中0.001≤x≤0.1，0≤y≤0.05。

2.根据权利要求1所述的氮氧化物红色荧光材料，其特征是化学组成表示为：Sr2.97Nb2O5N2:0.03Eu。

说明书

一种氮氧化物红色荧光材料

技术领域

[0001] 本发明涉及一种荧光材料，特别涉及一种氮氧化物红色荧光材料。

背景技术

[0002] 荧光材料转换的白光LED（White Light Emitting Diode，WLED）作为一种新型的固体光源，以其节能、绿色环保、寿命长且体积小等诸多优点，在照明和显示领域有着巨大的应用前景。其中，高效的荧光材料，能够将芯片的紫外/蓝光有效地转化为可见光，进而通过多种颜色的混合实现白光发射。

[0003] US5998925、US6998771采用蓝光激发的铈掺杂钇铝石榴石荧光材料（Y3Al5O12:Ce, (Y,Gd)3(Al,Ga)5O12:Ce，即YAG:Ce），通过该荧光材料发出的黄光与芯片发出的蓝光复合发出白光。但是，该荧光材料的发射主峰在540nm左右，光谱中缺少红色成分。因此，造成白光LED的色温偏高，显色指数较低。

[0004] US6351069涉及一种硫化物红色荧光材料，该材料可作为红色成分加入到白光LED中，用来降低色温，提高显色指数。但是，该硫化物荧光材料的发光亮度较低，进而降低了白光LED的流明效率；同时，硫化物的化学稳定性和耐老化性能较差，容易污染芯片，缩短LED的使用寿命。

[0005] US20110163344、US20110149550给出了一系列在紫外-蓝光下可以有效激发的稀土激活的氮化物、氮氧化物荧光材料，它们可发射从蓝光到红光的多种可见光，但该荧光材料需要在高温高压的条件下合成，制造成本较高。

发明内容

[0006] 本发明提供一种氮氧化物红色荧光材料，在230 500nm的紫外-可见光区域的激发~下，发射范围550 720nm的橙/红色光，具有较高的发光效率，同时具有优良的化学稳定性和~
热稳定性。

[0007] 本发明的氮氧化物红色荧光材料的化学组成表示为：M2.90~3.00Nb2O5N2:xEu,yLn；其中M为Sr，Ba，Ca或Mg中的一种或多种元素的组合，Ln为Ce，Nd，Sm，Dy，Ho，Er，Y或Sc中的一种或几种元素的组合，x，y为摩尔系数，其中0.001≤x≤0.1，0≤y≤0.05。

[0008] 本发明优选的化学组成为：Sr2.97Nb2O5N2:0.03Eu。

[0009] 本发明中的氮氧化物红色荧光材料，可以被230 500nm范围内的激发光源有效激~发，发射出550 720nm的红光。
~

[0010] 本发明中，Eu离子的发射主峰受晶体结构及晶体场环境的影响非常明显。因此，通过调整氮氧化物荧光材料中阳离子的含量和组成，以及Eu离子本身浓度的变化均能够使发射波长发生变化；通过Ln离子的掺杂，能够提高Eu离子对激发光能量的吸收，进而获得较高的发光强度。

附图说明

[0011] 图1 实施例1的X射线衍射图。

[0012] 图2 实施例1的发射光谱。

[0013] 图3 实施例1的激发光谱。

[0014] 图4 实施例3与实施例1的发光强度对比。

[0015] 图5 实施例3与实施例12的发光强度对比。

[0016] 图6 实施例3与实施例17的发光强度对比。

具体实施方式

[0017] 本发明中所用原料，M、Ln、Eu选用的是该元素的氧化物、碳酸盐、硝酸盐或草酸盐；Nb选用的是Nb2O5。

[0018] 本发明的氮氧化物荧光材料的合成方法是按摩尔比称取各原料，混合均匀后，置于氧化铝坩埚中，在通有氨气或者75%氢气和25%氮气的还原气氛中，于1050℃烧结10 12小~时，经冷却，粉碎，过筛，即可获得所述的荧光材料。

[0019] 按照GB/T30075-2013测试本发明荧光材料的激发光谱、发射光谱、温度特性、相对亮度和色品坐标。

[0020] 实施例1 8~

[0021] 按摩尔比称量碳酸锶或硝酸锶、Nb2O5以及Eu2O3，充分混合后，装入坩埚后，放入通有75%氢气和25%氮气的还原气氛电炉中，于1050℃保温10 12小时，冷却后经粉碎，球磨，筛~分后即获得荧光材料。改变Eu离子的掺杂浓度，获得不同发光强度的荧光材料，从而得到Eu离子的最佳掺杂浓度，荧光材料的化学组成和相对亮度如表1所示。实施例3的元素分析结果见表2。

[0022] 表1 实施例1 8的化学组成和发射主峰~

[0023]实施例 化学组成 发射主峰 相对亮度(%)
1 Sr2.99Nb2O5N2:0.01Eu 615nm 90
2 Sr2.98Nb2O5N2:0.02Eu 615nm 96
3 Sr2.97Nb2O5N2:0.03Eu 615nm 100
4 Sr2.96Nb2O5N2:0.04Eu 615nm 95
5 Sr2.95Nb2O5N2:0.05Eu 615nm 92
6 Sr2.94Nb2O5N2:0.06Eu 615nm 87
7 Sr2.93Nb2O5N2:0.07Eu 615nm 80
8 Sr2.92Nb2O5N2:0.08Eu 615nm 72

[0024] 表2 实施例3的元素分析结果

[0025]

[0026] 实施例9 17~

[0027] 按摩尔比称量碳酸锶或硝酸锶、碳酸钡或草酸钡、碳酸钙或草酸钙、碳酸镁或草酸镁、Nb2O5以及Eu2O3，充分混合后，装入坩埚后，放入通有75%氢气和25%氮气的还原气氛电炉中，于1050℃保温10 12小时，冷却后经粉碎，球磨，筛分后即获得荧光材料。通过Ba2+离子的~掺杂，获得发射主峰在600 615nm变化可调的氮氧化物荧光材料，化学组成、发射主峰和相~
对亮度如表3所示。

[0028] 表3 实施例3、9 17的化学组成、发射主峰和相对亮度~

[0029]实施例 化学组成 发射主峰 相对亮度(%)
3 Sr2.97Nb2O5N2:0.03Eu 615nm 83
9 Sr2.95Ba0.02Nb2O5N2:0.03Eu 620nm 90
10 Sr2.93Ba0.04Nb2O5N2:0.03Eu 625nm 100
11 Sr2.91Ba0.06Nb2O5N2:0.03Eu 613nm 91
12 Sr2.96Ca0.01Nb2O5N2:0.03Eu 618nm 80
13 Sr2.95Ca0.02Nb2O5N2:0.03Eu 622nm 78
14 Sr2.94Ca0.03Nb2O5N2:0.03Eu 628nm 75
15 Sr2.96Mg0.01Nb2O5N2:0.03Eu 615nm 85
16 Sr2.95Mg0.02Nb2O5N2:0.03Eu 615nm 89
17 Sr2.94Mg0.03Nb2O5N2:0.03Eu 615nm 81

[0030] 实施例18 30~

[0031] 按摩尔比称量碳酸锶或硝酸锶、Y2O3、Sc2O3、CeO2、Dy2O3、Nb2O5以及Eu2O3，充分混合后，装入坩埚后，放入通有75%氢气和25%氮气的还原气氛电炉中，于1050℃保温10 12小时，~冷却后经粉碎，球磨，筛分后即获得荧光材料。通过Y3+离子的掺杂，提高氮氧化物荧光材料的发光强度，荧光材料的化学组成和发射主峰如表4所示。

[0032] 表4 实施例3、18 30的化学组成和相对亮度~

[0033]实施例 化学组成 发射主峰 相对亮度(%)
3 Sr2.97Nb2O5N2:0.03Eu 615nm 80
18 Sr2.96Nb2O5N2:0.03Eu,0.01Y 615nm 98
19 Sr2.955Nb2O5N2:0.03Eu,0.015Y 615nm 100
20 Sr2.95Nb2O5N2:0.03Eu,0.02Y 615nm 93
21 Sr2.945Nb2O5N2:0.03Eu,0.025Y 615nm 90
22 Sr2.96Nb2O5N2:0.03Eu,0.01Sc 615nm 83
23 Sr2.95Nb2O5N2:0.03Eu,0.02Sc 615nm 87
24 Sr2.94Nb2O5N2:0.03Eu,0.03Sc 615nm 85
25 Sr2.96Nb2O5N2:0.03Eu,0.01Ce 615nm 86
26 Sr2.95Nb2O5N2:0.03Eu,0.02Ce 615nm 93
27 Sr2.94Nb2O5N2:0.03Eu,0.03Ce 615nm 90
28 Sr2.96Nb2O5N2:0.03Eu,0.01Dy 615nm 84
29 Sr2.95Nb2O5N2:0.03Eu,0.02Dy 615nm 89
30 Sr2.94Nb2O5N2:0.03Eu,0.03Dy 615nm 83