一种硅酸盐发光材料的制备方法转让专利
申请号 : CN201210069492.0
文献号 : CN102618263B
文献日 : 2015-03-11
发明人 : 张占辉 , 黄志良 , 陈力 , 刘小军
申请人 : 武汉工程大学
摘要 :
权利要求 :
1.一种硅酸盐发光材料的制备方法,包括有以下步骤:
1)按硅酸盐发光材料分子式的化学计量比,分别称取相应金属的硝酸盐、碳酸盐或氧化物原料,溶解于去离子水或酸液中,加水-乙醇混合液稀释,配制成金属离子的水-乙醇混合溶液;所述的金属离子的水-乙醇混合溶液中,金属离子的总浓度为0.05~1.5 mol/L;
所述的金属离子的水-乙醇混合溶液中,水和乙醇的体积比为1:3~3:1;
2)在步骤1)的混合溶液中加入正硅酸乙酯、沉淀剂和模版剂,并使其溶解得到均相沉淀反应母液;所述的沉淀剂为尿素,其中尿素与阳离子的摩尔比为5~15:1;所述的模版剂为山梨醇或β-环糊精,其用量为目的产物理论产量的0~10 wt%,且不能为0;
3)将步骤2)所得均相沉淀反应母液转移至密封容器内,加热至80~110℃,反应4~48小时,得到阳离子沉淀物的沉淀浆体;
4)将步骤3)得到的沉淀浆体通过过滤、抽滤或离心方式进行固液分离,倒掉上清液,并用去离子水或乙醇洗涤,脱水、烘干,得到沉淀前驱体粉末;
5)将步骤4)得到的沉淀前驱体粉末在900~1400℃下煅烧1~12小时即得产物发光材料。
2.按权利要求1所述的硅酸盐发光材料的制备方法,其特征在于步骤2)中所述的正硅酸乙酯按硅酸盐发光材料分子式的化学计量比过量3~15%。
3.按权利要求1所述的硅酸盐发光材料的制备方法,其特征在于步骤2)中还可加入表面活性剂,其用量为目的产物理论产量的0~10 wt%,以改善产物的形貌特征和分散特性。
4.按权利要求1所述的硅酸盐发光材料的制备方法,其特征在于步骤3)所述的密封容器为高压釜或自生压力的密闭反应釜,其填充度为40~90%。
5.按权利要求1所述的硅酸盐发光材料的制备方法,其特征在于步骤5)煅烧的温度为
1100~1250 ℃,时间为2~6小时。
6.按权利要求1所述的硅酸盐发光材料的制备方法,其特征在于步骤5)所述的煅烧为还原气氛下煅烧,还原气氛由碳热或氮氢混合气提供。
说明书 :
一种硅酸盐发光材料的制备方法
技术领域
背景技术
长余辉发光材料制品。如,可用于三基色荧光灯、无汞荧光灯及等离子电视的Zn2SiO4:Mn
2+ 3+
绿色发光材料;发光效率高、稳定性好的Sr2MgSi2O7:Eu ,Dy 蓝色长余辉发光材料;可用于
2+ 2+
发光二极管的(Ba,Sr)2SiO4:Eu 绿色发光材料和SrLi2SiO4:Eu 橙黄色发光材料,等。硅酸盐发光材料的现有制备技术也以高温固相法为主,如中国发明专利200710043830.2报道的加热辅助湿研磨法制备硅酸盐发光材料,中国发明专利200910109018.4公开的硅酸盐发光材料及其制备方法,中国发明专利201010190917.4公开的一种真空紫外激发的绿色硅酸盐荧光粉的制备方法,等。此外,中国发明专利200910023107.7报道了采用凝胶-微波干燥法制备稀土元素激活的碱土硅酸盐荧光粉,得到了粒径小、近球形的硅酸盐荧光粉。上述发明及国内外相关文献报道均未涉及本发明所提供的均相沉淀法制备硅酸盐发光材料。
发明内容
0~10 wt%。
2- 2+ 2+
形式得以沉淀。由于CO2向空气中释放,体系中的CO3 浓度不足以保证使Ba 、Sr 等离子(其氢氧化物可溶于水)以碳酸盐的形式沉淀下来。在高温高压下进行上述尿素水解反
2-
应,通过加压抑制CO2的释放,使上式中各平衡能同时存在,这样,体系中可同时存在CO3 和-
OH 与金属离子反应形成碳酸盐和氢氧化物的混合沉淀。
附图说明
具体实施方式
(99.99%)为起始原料,按Sr1.97MgSi2O7:0.01Eu ,0.02Dy 的化学计量比(C8H20O4Si过量
5%)分别准确称取。将Eu2O3和Dy2O3用浓硝酸溶解并加体积比为2:1的水-乙醇混合液稀释,然后加入Sr(NO3)2、Mg(NO3)2·6H2O、C8H20O4Si、沉淀剂尿素,搅拌使之溶解,金属离子的总浓度为0.5 mol/L,尿素用量(n尿,mol):阳离子含量(n阳,mol)=6(阳离子指金属离子和硅离子,下同),将混合溶液转移至有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中,填充度为
80%,于95℃保温24h,得到阳离子沉淀物的沉淀浆体经离心分离,倒掉上清液,用乙醇洗涤,80℃真空干燥后在1200℃还原气氛(氮氢混合气)下煅烧4h即得蓝色长余辉发光材料
2+ 3+
Sr1.97MgSi2O7:0.01Eu ,0.02Dy ,其形貌见附图,呈均匀颗粒状,颗粒尺寸约为0.1μm。
Dy2O3 (99.99%)为起始原料,按Sr1.97MgSi2O7:0.01Eu ,0.02Dy 的化学计量比(C8H20O4Si过量10%)分别准确称取。将Eu2O3和Dy2O3用浓硝酸溶解并加体积比为1:1的水-乙醇混合液稀释,然后加入Sr(CH3COO)2,Mg(CH3COO)2·4H2O、C8H20O4Si、沉淀剂尿素、模版剂聚乙二醇(分子量2000),搅拌使之溶解,金属离子的总浓度为0.5 mol/L,尿素用量(n尿,mol):阳离子含量(n阳,mol)=9,聚乙二醇用量为产物理论产量的5wt%。将混合溶液转移至有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中,填充度为80%,于105℃保温12h,得到阳离子沉淀物的沉淀浆体经离心分离,倒掉上清液,用乙醇洗涤,于90℃干燥箱烘干后在1150℃还原气氛(氮氢混
2+ 3+
合气)下煅烧6h即得蓝色长余辉发光材料Sr1.97MgSi2O7:0.01Eu ,0.02Dy ,其形貌见附图
2,呈均匀棒状,长度约为1μm,直径约为0.1μm。
起始原料,按Sr1.97MgSi2O7:0.01Eu ,0.02Dy 的化学计量比(C8H20O4Si过量8%)分别准确称取。将SrCO3、MgO、Eu2O3和Dy2O3用浓硝酸溶解并加体积比为3:1的水-乙醇混合液稀释,然后加入C8H20O4Si、沉淀剂尿素、模版剂β-环糊精,搅拌使之溶解,金属离子的总浓度为0.5 mol/L,尿素用量(n尿,mol):阳离子含量(n阳,mol)=12,β-环糊精用量为产物理论产量的3wt%。将混合溶液转移至有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中,填充度为80%,于95℃保温18h,得到阳离子沉淀物的沉淀浆体经离心分离,倒掉上清液,用乙醇洗涤,于
100℃真空干燥箱中干燥后在1250℃还原气氛(碳热)下煅烧3h即得片状的蓝色长余辉发
2+ 3+
光材料Sr1.97MgSi2O7:0.01Eu ,0.02Dy ,其形貌见附图3,呈薄片状,直径约为1μm,厚度约为0.1μm。
始原料,按Zn1.92SiO4:0.08Mn 的化学计量比(C8H20O4Si过量10%)分别准确称取。将Zn(CH3COO)2·2H2O、C8H20O4Si和Mn(CH3COO)2·4H2O用体积比为1:2的水-乙醇混合液溶解,然后加入沉淀剂尿素和表面活性剂EDTA,搅拌使之溶解,金属离子的总浓度为0.8 mol/L,尿素用量(n尿,mol):阳离子含量(n阳,mol)=6,聚乙二醇用量为产物理论产量的3wt%,表面活性剂EDTA的用量为产物理论产量的()。将混合溶液转移至高压反应釜中,填充度为60%,加压0.2MPa,于95℃保温6h,得到阳离子沉淀物的沉淀浆体经离心分离,倒掉上清液,用去离子水洗涤,于100℃真空干燥箱中干燥后在1150℃还原气氛(氮氢混合气)下煅烧6h即得
2+
绿色发光材料Zn1.92SiO4:0.08Mn ,产物形貌呈均匀颗粒状。
按Ba0.95Sr0.95SiO4:0.1Eu 的化学计量比(C8H20O4Si过量5%)分别准确称取。将Eu2O3用浓硝酸溶解并加体积比为1:1的水-乙醇混合液稀释,然后加入Ba(NO3)2、Sr(NO3)2、C8H20O4Si、沉淀剂尿素和模版剂山梨醇,搅拌使之溶解,金属离子的总浓度为0.2 mol/L,尿素用量(n尿,mol):阳离子含量(n阳,mol)=6,山梨醇用量为产物理论产量的5wt%。将混合溶液转移至有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中,填充度为90%,于95℃保温24h,得到阳离子沉淀物的沉淀浆体经离心分离,倒掉上清液,用乙醇洗涤,80℃真空干燥后在1200℃还原气氛(氮
2+
氢混合气)下煅烧4h即得绿色发光材料Ba0.95Sr0.95SiO4:0.1Eu ,产物形貌呈均匀棒状。
原料,按Sr0.95Li2SiO4:0.05Eu 的化学计量比(C8H20O4Si过量10%)分别准确称取。将Eu2O3用浓硝酸溶解并加体积比为1:1的水-乙醇混合液稀释,然后加入Sr(CH3COO)2,LiCH3COO、C8H20O4Si、沉淀剂尿素,搅拌使之溶解,金属离子的总浓度为1 mol/L,尿素用量(n尿,mol):
阳离子含量(n阳,mol)=9。将混合溶液转移至有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中,填充度为75%,于95℃保温24h,得到阳离子沉淀物的沉淀浆体经离心分离,倒掉上清液,用乙醇洗涤,于80℃真空干燥箱烘干后在1200℃还原气氛(氮氢混合气)下煅烧4h即得橙黄色发光
2+
材料Sr0.95Li2SiO4:0.05Eu ,产物形貌呈均匀颗粒状。
Y1.9SiO5:0.1Tb 的化学计量比分别准确称取。将Y2O3和Tb4O7用浓硝酸溶解并加体积比为
1:1的水-乙醇混合液稀释,然后加入C8H20O4Si和沉淀剂尿素,搅拌使之溶解,金属离子的总浓度为0.5 mol/L,尿素用量(n尿,mol):阳离子含量(n阳,mol)=6。将混合溶液转移至有聚四氟乙烯内衬的不锈钢反应釜中,填充度为70%,于95℃保温24h,得到阳离子沉淀物的沉淀浆体经离心分离,倒掉上清液,用乙醇洗涤,于80℃真空干燥箱烘干后在1200℃空气
3+
气氛中煅烧4h即得绿色发光材料Y1.9SiO5:0.1Tb ,产物形貌呈均匀颗粒状。