專利名稱：硅酸鹽藍(lán)色光致發(fā)光材料制備法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光電材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種共摻銪和鏑離子的硅酸鹽藍(lán)色光致發(fā)光長余輝材料的氣溶膠制備方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有商業(yè)長余輝材料以鋁酸鹽體系為主，SrAl2O4:Eu，Dy、CaAl2O4:Eu，Nd和Sr4Al14O25:Eu，Dy是主要的品種。為了克服現(xiàn)有鋁酸鹽長余輝材料的化學(xué)穩(wěn)定性差的不足，發(fā)展了硅酸鹽體系的長余輝材料(ZL98105078)。這些發(fā)光材料大都采用傳統(tǒng)的固相法制備。固相法的特點(diǎn)是，原料需要球磨工序，以充分混合各組分；燒成溫度高，通常要加入助熔劑；最終產(chǎn)物也需要球磨，這通常導(dǎo)致亮度降低；產(chǎn)物容易存在雜相等。
采用可溶鹽(通常為各組分的硝酸鹽)溶液的噴霧-熱解法具有物相純、顆粒細(xì)小特點(diǎn)，是一個(gè)重要的制備技術(shù)路線。主要不足有，原料采用完全硝酸鹽離子溶液時(shí)，引入大量硝酸根離子，在高溫?zé)晒ば蚍纸猱a(chǎn)生氮氧化物，對環(huán)境造成危害；得到的發(fā)光材料顆粒容易破碎或形成空殼顆粒。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種共摻銪和鏑的硅酸鹽藍(lán)色光致發(fā)光材料制備法。該方法采用預(yù)先埋入納米尺度的二氧化硅顆粒的氣凝膠技術(shù)，既能增加發(fā)光材料中有效組分的比例，減少污染，使原料組分混合均勻，還能使最終發(fā)光材料的大小和形貌容易得到控制。
本發(fā)明的技術(shù)方案公開了一種共摻銪和鏑的硅酸鹽藍(lán)色光致發(fā)光材料制備法。該方法采用納米二氧化硅顆粒作為熒光體硅源，用弱酸進(jìn)行膠溶，并加入分散劑，與鍶、鎂、銪和鏑的可溶鹽一起配成均勻溶液后霧化，形成球形干凝膠顆粒，該顆粒再進(jìn)行還原熱分解反應(yīng)，即可得到硅酸鹽藍(lán)色光致發(fā)光長余輝材料。
本發(fā)明提供的制備方法先配制硅膠溶液，再霧化成干凝膠顆粒，最后經(jīng)過一次燒成得到組分分布均勻的硅酸鹽發(fā)光材料，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有幾大特點(diǎn)1)廉價(jià)的納米二氧化硅既作產(chǎn)物的硅源，也作為干凝膠和顆粒結(jié)晶的中心，減小污染，防止或減少空殼發(fā)光顆粒的產(chǎn)生；2)原料成分在納米、原子、分子尺度水平上混合均勻；3)熒光體燒成溫度降低，有助于節(jié)能；4)熒光體顆粒為幾個(gè)微米大小，取消球磨工序；5)該材料在430nm以下波長的光的激發(fā)下發(fā)出420-520nm的光，峰值在468nm。余輝時(shí)間16小時(shí)以上，適合規(guī)?；a(chǎn)。

附圖1是本發(fā)明的硅酸鹽發(fā)光材料的X射線衍射圖；附圖2是本發(fā)明的硅酸鹽發(fā)光材料的激發(fā)光譜圖；附圖3是本發(fā)明的硅酸鹽發(fā)光材料的發(fā)射光譜圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明制備摻銪和鏑離子的硅酸鹽藍(lán)色光致發(fā)光長余輝材料的氣溶膠方法，主要包括制膠體，氣凝膠和高溫灼燒步驟。該方法采用納米尺度的二氧化硅顆粒作為預(yù)埋晶種，用弱酸進(jìn)行膠溶，并加入少量分散劑，與鍶、鎂、銪和鏑的可溶鹽按計(jì)量比一起配成均勻溶液后霧化，使液滴內(nèi)的水在飛行過程中蒸發(fā)，形成組分分布均勻的球形干凝膠顆粒。該顆粒再進(jìn)行還原熱分解反應(yīng)，即可得到硅酸鹽藍(lán)色光致發(fā)光長余輝材料。其中所說的熒光體基質(zhì)組成為Sr2MgSi2O7:Eu,Dy；所說的熒光體的硅源采用納米二氧化硅，純度為99.9-99.99％(百分重量)，大小為5-40納米。膠溶用蒸餾水配液，控制二氧化硅∶水(重量比)＝1∶20～40，pH＝2～4；所說的熒光體成分中的鍶、鎂采用可溶于水的硝酸鹽或乙酸鹽，純度≥99.9％(百分重量)，數(shù)量按化學(xué)計(jì)量比加入二氧化硅溶膠；所說的往二氧化硅溶膠中加入銪和鏑的化合物，銪和鏑采用可溶于水的硝酸鹽或乙酸鹽，純度≥99.99％(百分重量)，數(shù)量按鍶∶銪(原子摩爾數(shù))＝1∶0.01～0.05計(jì)，鏑為銪的1-3倍；所說的往二氧化硅溶膠中加入固體烷基三甲基類或固體聚乙烯醇表面活性劑，數(shù)量按溶膠∶表面活性劑(百分重量比)＝0.5-3％計(jì)；所說的采用溶膠空氣霧化，是在壓縮空氣溫度110℃～250℃，干燥空氣量100～300m3/h，物料流1～2L/h下對摻雜氧化硅膠體進(jìn)行霧化，得到干凝膠顆粒；所說的顆粒在弱還原氣氛中，及燒成溫度1000℃～1400℃，時(shí)間2-4小時(shí)中進(jìn)行高溫?zé)桑€原氣氛可以采用N2+H2、活性炭還原、氨分解氣體或煤氣中的一種。
下面的實(shí)例是為了進(jìn)一步闡明本發(fā)明的工藝過程特征而非限制本發(fā)明。
實(shí)例1按照二氧化硅∶水(重量比)＝1∶20，把大小為10納米大小的SiO2加入到蒸餾水中，用少量硝酸調(diào)pH＝2，再按照Sr2MgSi2O7式子計(jì)算加入理論量的硝酸鍶和硝酸鎂，按鍶∶銪(原子摩爾數(shù))＝0.01加入硝酸銪，鏑為銪的2倍，再按溶膠∶烷基三甲基類表面活性劑(百分重量比)＝0.1計(jì)加入，進(jìn)行機(jī)械攪拌成溶膠，溶膠靜置1小時(shí)；設(shè)置空氣霧化參數(shù)為入口溫度110℃，干燥空氣量100m3/h，物料流2L/h，得到干凝膠顆粒；在水平管式爐內(nèi)通入流量為2L/h的N2+5％H2(體積比)混合氣體，在1000℃下燒成2小時(shí)后，得到發(fā)光材料，顆粒大小為5微米。
附圖1是該實(shí)例的硅酸鹽發(fā)光材料的X射線衍射(XRD)圖，附圖2是該實(shí)例的硅酸鹽發(fā)光材料的激發(fā)光譜圖，附圖3是該實(shí)例的硅酸鹽發(fā)光材料的發(fā)射光譜圖。
實(shí)例2按照二氧化硅∶水(重量比)＝1∶30，把大小為20納米大小的SiO2加入到蒸餾水中，用少量硝酸調(diào)pH＝3，再按照Sr2MgSi2O7式子計(jì)算加入理論量的硝酸鍶和硝酸鎂，按鍶∶銪(原子摩爾數(shù))＝0.02加入硝酸銪，鏑為銪的3倍，再按溶膠∶烷基三甲基類表面活性劑(百分重量比)＝1％計(jì)加入，進(jìn)行機(jī)械攪拌成溶膠，溶膠靜置2小時(shí)；設(shè)置空氣霧化參數(shù)為入口溫度150℃，干燥空氣量200m3/h，物料流2L/h，得到干凝膠顆粒；用活性炭還原，在1200℃下高溫升降爐內(nèi)燒成3小時(shí)后，得到發(fā)光材料，顆粒大小為3微米，呈球形。產(chǎn)品的XRD圖譜、激發(fā)光譜和發(fā)射光譜與實(shí)例1相似。
實(shí)例3按照二氧化硅∶水(重量比)＝1∶40，把大小為40納米大小的SiO2加入到蒸餾水中，用少量硝酸調(diào)pH＝2.5，再按照Sr2SiO4式子計(jì)算加入理論量的硝酸鍶和硝酸鎂，按鍶∶銪(原子摩爾數(shù))＝0.06加入硝酸銪，，鏑為銪的4倍，再按溶膠∶烷基三甲基類表面活性劑(百分重量比)＝3％計(jì)加入，進(jìn)行機(jī)械攪拌成溶膠，溶膠靜置3小時(shí)；設(shè)置空氣霧化參數(shù)為入口溫度200℃，干燥空氣量300m3/h，物料流2L/h，得到干凝膠顆粒；在水平管式爐內(nèi)通入流量為2L/h的N2+5％H2(體積比)混合氣體，在1300℃下燒成2小時(shí)后，得到發(fā)光材料，顆粒大小為1微米，呈球形。產(chǎn)品的XRD圖譜、激發(fā)光譜和發(fā)射光譜與實(shí)例1的相似。
權(quán)利要求
1.一種硅酸鹽藍(lán)色光致發(fā)光材料制備法，其特征是采用二氧化硅顆粒作為熒光體硅源，用弱酸進(jìn)行膠溶，并加入分散劑，與鍶、鎂、銪和鏑的可溶鹽一起配成均勻溶液后霧化，形成球形干凝膠顆粒，該顆粒再進(jìn)行還原熱分解反應(yīng)，即可得到硅酸鹽藍(lán)色光致發(fā)光長余輝材料。
2.如權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所說的熒光體基質(zhì)組成為Sr2MgSi2O7:Eu，Dy。
3.如權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于所說的熒光體硅源采用納米二氧化硅，純度按百分重量為99.9-99.99％，大小為5-40納米。
4.如權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征在于所說的膠溶用蒸餾水配液，按重量比控制二氧化硅∶水＝1∶20～40，pH＝2～4。
5.如權(quán)利要求1或4所述的制備方法，其特征在于所說的熒光體成分中的鍶、鎂、銪和鏑采用可溶于水的硝酸鹽或乙酸鹽，純度≥99.9％(百分重量)，數(shù)量按化學(xué)計(jì)量比，以及原子摩爾數(shù)鍶∶銪＝1∶0.01～0.05計(jì)，鏑為銪的1-3倍，一起加入到二氧化硅溶膠。
6.如權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于所說的分散劑是固體烷基三甲基類或固體聚乙烯醇表面活性劑，數(shù)量是溶膠重量的0.5-3％。
7.如權(quán)利要求1或6所述的制備方法，其特征在于所說的溶液霧化，是在壓縮空氣溫度110℃～250℃，干燥空氣量100～300m3/h，物料流1～2L/h下對摻雜氧化硅膠體進(jìn)行霧化，得到干凝膠顆粒。
8.如權(quán)利要求1或6所述的制備方法，其特征在于所說的顆粒在弱還原氣氛，及燒成溫度1000℃～1400℃，時(shí)間2-4小時(shí)中進(jìn)行高溫?zé)伞?br> 9.如權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于所說的顆粒在弱還原氣氛，及燒成溫度1000℃～1400℃，時(shí)間2-4小時(shí)中進(jìn)行高溫?zé)伞?br> 10.如權(quán)利要求8或9所述的制備方法，其特征在于所說的燒成還原氣氛可以采用N2+H2、活性炭還原、氨分解氣體或煤氣中的一種。
全文摘要
本發(fā)明提供一種硅酸鹽藍(lán)色光致發(fā)光材料制備法的氣溶膠制備方法，屬發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域。該方法的特征是采用納米尺度的二氧化硅顆粒作為預(yù)埋晶種，用弱酸進(jìn)行膠溶，并加入少量表面活性劑，與鍶、鎂、銪和鏑的化合物按計(jì)量比一起配成均勻溶液后霧化，使液滴內(nèi)的水在飛行過程中蒸發(fā)，形成組分分布均勻的球形干凝膠顆粒。該凝膠顆粒進(jìn)行還原熱分解，即可得到硅酸鹽藍(lán)色光致發(fā)光長余輝材料。本方法組合液相法、溶膠－凝膠法和噴霧熱分解法的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)光材料為幾個(gè)微米大小的疏松顆粒，不需球磨處理，余輝時(shí)間16小時(shí)以上，適合規(guī)?；a(chǎn)。
文檔編號C09K11/79GK1793284SQ20051012225
公開日2006年6月28日 申請日期2005年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月9日
發(fā)明者王達(dá)健, 李嵐, 王繼磊 申請人:天津理工大學(xué)