一種基于聚乙二醇的以乙醇為溶劑的熒光粉制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及熒光粉制備領(lǐng)域，具體涉及一種基于聚乙二醇的以乙醇為溶劑的熒光粉制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]白光發(fā)光二極管(White Light Emitting D1de，簡(jiǎn)稱WLED)作為一種新型的固體光源，具有高效節(jié)能、超長(zhǎng)壽命、不產(chǎn)生輻射、綠色環(huán)保、光效率高、安全系數(shù)大等優(yōu)點(diǎn)，在照明、液晶顯示以及背光源等方面顯示出巨大的應(yīng)用前景。目前熒光粉制備主要采用高溫固相法，該方法具有很多優(yōu)點(diǎn)，但是合成的熒光粉粒徑較粗且不均勻，需要經(jīng)過(guò)球磨后才可以使用。而經(jīng)球磨的顆粒，其晶型被破壞，發(fā)光亮度、發(fā)光效率和二次性能等指標(biāo)均有不同程度地下降。同時(shí)，高溫固相法還存在生產(chǎn)周期長(zhǎng)、成本高等缺點(diǎn)，而溶膠凝膠-燃燒法具備工藝簡(jiǎn)單、反應(yīng)時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)，具有明顯的節(jié)能減排的作用。鋁酸鹽熒光粉是常見(jiàn)的無(wú)毒無(wú)輻射材料，因此利用溶膠凝膠-燃燒法制備SrxBayCa1IyMgzZrvzAlic117銷酸鹽熒光粉具有明顯的優(yōu)越性。
[0003]在溶液燃燒法制備SrJayCamMgJnhAUC^的過(guò)程中，由于發(fā)生燃燒反應(yīng)的瞬間溫度急劇升高會(huì)使得產(chǎn)物團(tuán)聚，使得熒光粉分散性差，形貌不規(guī)則，顆粒尺寸細(xì)小不均勻，從而在一定程度上影響了熒光粉的發(fā)光性能。因此，如何通過(guò)改性的辦法獲得分散性好和形貌尺寸好且均勻的熒光粉顆粒是目前研宄工作者的主要研宄方向。聚乙二醇(PEG)是非離子表面活性劑，在水溶液中不電離，易溶于乙醇等有機(jī)溶劑，穩(wěn)定性高，不易受強(qiáng)電解質(zhì)無(wú)機(jī)鹽類的影響，也不易受酸、堿的影響，決定了它在某些方面要優(yōu)越于離子表面活性劑。
[0004]申請(qǐng)公布號(hào)為CN 104017575A(申請(qǐng)?zhí)枮?01410122409.9)的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種藍(lán)綠熒光粉及其制備方法，該方法具體包括如下步驟:(I)、根據(jù)化學(xué)通式SraBa^aMgAl10O17IxEu2+, yMn2+，zDy3+，tY3+，分別計(jì)算上述通式中 Sr、Ba、Mg、Al、Eu、Mn、Dy 和 Y 各金屬元素的硝酸鹽的質(zhì)量，稱量上述各金屬元素所對(duì)應(yīng)的硝酸鹽的量，然后加入上述各金屬元素所對(duì)應(yīng)的硝酸鹽的總硝酸根摩爾量的1.5-3倍尿素和上述各金屬元素所對(duì)應(yīng)的硝酸鹽的總質(zhì)量的10%的分子量為500的聚乙二醇PEG，混合均勻后得到各金屬元素所對(duì)應(yīng)的硝酸鹽、尿素和分子量為500的聚乙二醇PEG的混合物；(2)、將步驟(I)中所得的各金屬元素所對(duì)應(yīng)的硝酸鹽、尿素和分子量為500的聚乙二醇PEG的混合物控制溫度為600-700°C進(jìn)行燃燒反應(yīng)lOmin，然后將燃燒反應(yīng)所得的白色物質(zhì)在研缽內(nèi)研磨后分散在乙醇中，然后超聲分散，干燥，即得藍(lán)綠熒光粉。該技術(shù)方案以尿素作為還原劑和燃燒劑，聚乙二醇作為分散劑，乙醇作為最后產(chǎn)物熒光粉的儲(chǔ)存劑。但是上述技術(shù)方案存在容易產(chǎn)生團(tuán)聚、熒光粉分散性差和顆粒尺寸均勻性差的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種適用于快速合成熒光粉的方法，在溶膠凝膠-燃燒法的基礎(chǔ)上以乙醇作為溶劑和PEG為表面活性劑進(jìn)行改進(jìn)實(shí)驗(yàn)方案，表面活性劑PEG在溶劑無(wú)水乙醇的作用下，當(dāng)它進(jìn)入結(jié)晶系統(tǒng)中或在晶體表面形成包覆膜時(shí)，晶粒間會(huì)產(chǎn)生機(jī)械隔離效果，可有效地克服和解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，從而提供一種合成工藝簡(jiǎn)單、無(wú)污染、合成溫度低、反應(yīng)時(shí)間短、成本低、能耗少、產(chǎn)物粒徑均勻、猝滅濃度高和發(fā)光強(qiáng)度高的鋁酸鹽熒光粉制備方法一基于PEG的以乙醇為溶劑的SrxBayCa^MgzZnhAl 1Q017 焚光粉制備方法。
[0006]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為:
[0007]一種基于聚乙二醇的以乙醇為溶劑的熒光粉制備方法，包括以下步驟:
[0008]I)按照熒光粉化學(xué)式SrxBayCa1TyMgzZrvzAl 1(l017:nEu2+中各金屬的摩爾比，確定各金屬硝酸鹽以及氧化銪的加入量；
[0009]2)將氧化銪(Eu2O3)溶于硝酸，再加入乙醇，之后加入聚乙二醇進(jìn)行pH調(diào)節(jié)，然后加入所需要的各金屬硝酸鹽得透明溶液，向透明溶液中再加入硼酸和尿素，混合均勻得到混合溶液；
[0010]3)將步驟2)所得到的混合溶液在80°C—95°C恒溫0.6—1.2h,直至全部溶解，變成淡黃色溶膠，冷卻后即得到白色凝膠；
[0011]4)將步驟3)所得的白色凝膠移至馬弗爐中，于400—800°C燃燒反應(yīng)，整個(gè)燃燒反應(yīng)持續(xù) 2—5min，保溫 3—30min 后取出，冷卻并研磨得到 SrxBayCa1IyMgzZrvzAlltlO17:nEu2+熒光粉，其中，O < X < 1,0 < y < 1,0 < z ^ 1? η根據(jù)氧化銪加入的量進(jìn)行確定，為摻雜濃度。
[0012]本方法采用溶膠凝膠燃燒法，以聚乙二醇(PEG)為分散劑，無(wú)水乙醇為溶劑，尿素為絡(luò)合劑以及還原劑，硝酸鹽為氧化劑，乙醇作為溶劑和燃燒劑，通過(guò)引入助熔劑硼酸，同金屬硝酸鹽溶于無(wú)水乙醇中，經(jīng)加熱形成溶膠，冷卻后得到白色膠體，然后將凝膠于馬弗爐中加熱至自燃燒形成蓬松的粉體，冷卻研磨得到熒光粉。利用表面分散劑PEG、溶劑和燃燒劑乙醇以及助熔劑硼酸，可以避免產(chǎn)物團(tuán)聚，改善熒光粉分散性和顆粒尺寸均勻性，具有良好的發(fā)光強(qiáng)度，從而能使制備的熒光粉更好地應(yīng)用于LED產(chǎn)品。
[0013]步驟I)中，所述的各金屬硝酸鹽至少包括Al (NO3) 3.9H20、Sr (NO3) 2、Ba(NO3)JPMg (NO3) 2.6H20o
[0014]步驟2)中，所述的硝酸為濃硝酸，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50%?80%。
[0015]所述的硝酸和熒光粉SrxBayCa1IyMgzZrvzAlic117:nEu2+的摩爾比為2?10:1。
[0016]所述的乙醇和熒光粉SrxBayCa1IyMgzZrvzAlic117:nEu2+的摩爾比為5?50:1。
[0017]所述的各金屬硝酸鹽的總和與硼酸的摩爾比為100:0.5?5。
[0018]所述的各金屬硝酸鹽的總和與尿素的摩爾比為1:0.5?3。
[0019]加入聚乙二醇進(jìn)行pH調(diào)節(jié)，所述的pH調(diào)節(jié)的范圍為9.5-12.5，進(jìn)一步優(yōu)選，所述的PH調(diào)節(jié)的范圍為9.5-10.5，最優(yōu)選的，所述的pH調(diào)節(jié)的值為10。
[0020]所述的聚乙二醇為聚合物HO(CH2CH2O)nH,數(shù)均分子量為800?2000。
[0021]所述的聚乙二醇的加入量為各金屬硝酸鹽總和的質(zhì)量百分比0.5%?15%。
[0022]步驟3)中，所述的恒溫采用水浴。
[0023]得到的SrxBayCa1IyMgzZrvzAl 1Q017:nEu2+焚光粉，其中Ca和Zn為可選擇性添加的元素，該熒光粉Eu2+的摩爾摻雜濃度為I %?15%，即η為0.01?0.15，即SrxBayCa1TyMgzZrvzAl 1(|017與 Eu 2+的摩爾比為 1:0.01 ?0.15。
[0024]步驟4)中，于400— 600 °C燃燒反應(yīng)。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0026]一、與SrJayCamMgzZnhAUC^標(biāo)準(zhǔn)卡片對(duì)比，材料合成單一相結(jié)構(gòu)，不僅具有較高的衍射峰，而且未出現(xiàn)雜峰；
[0027]二、與燃燒法制備SrMgAlltlOjP BaMgAl 1(|017的熒光粉相比，本發(fā)明的藍(lán)色熒光粉Si^BayCamMgJnhAlJwnEu2+的最佳鍶、鋇共摻比為1:3(即Sr:Ba = 1:3)，發(fā)光強(qiáng)度明顯提尚;
[0028]三、與傳統(tǒng)的高溫固相法相比，本發(fā)明基于PEG的以乙醇為溶劑的SrxBayCai_x_yMgzZIi1^Al10O17: nEu2+焚光粉制備方法，節(jié)時(shí)節(jié)能、工藝簡(jiǎn)單、操作方便，而且光譜得到了改善。利用表面分散劑PEG、溶劑和燃燒劑乙醇以及助熔劑硼酸以及結(jié)合溶膠凝膠燃燒法，可以避免產(chǎn)物團(tuán)聚，改善熒光粉分散性和顆粒尺寸均勻性，具有良好的發(fā)光強(qiáng)度，從而能使制備的熒光粉更好地應(yīng)用于LED產(chǎn)品。
【附圖說(shuō)明】
[0029]圖1為以去離子水為溶劑添加PEG并調(diào)節(jié)pH的SrxBayCa1IyMgzZrvzAlic117:nEu2+樣品發(fā)光光譜。
【具體實(shí)施方式】
[0030]實(shí)施例1
[0031]精確稱量7.5027g Al (NO3) 3.9H20、0.2681g Sr (NO3) 2、0.1655g Ba (NO3) 2、0.5128gMg(NO3)2.6Η20、0.0176g Eu2O3;再按硝酸鹽(0.024mol):尿素為1:1.5的摩爾比加入尿素，按硝酸鹽(0.024mol):硼酸為100:1的摩爾比加入硼酸，按濃硝酸！SrxBayCanyMgzZrvzAl1q017:Eu2+(0.002mol)為 5:1 的摩爾比加入濃硝酸，按無(wú)水乙醇 -SrxBayCa1IyMgzZrvzAlic117 = EU2+ (0.002mol)為8:1的摩爾比加入無(wú)水乙醇，聚乙二醇加入量為按硝酸鹽總質(zhì)量的質(zhì)量百分比0.5%。將Eu2O3溶于濃硝酸(質(zhì)量分?jǐn)?shù)65% )，再加入無(wú)水乙醇，之后加入聚乙二醇(數(shù)均分子量1200) pH調(diào)節(jié)至10，然后加入所需要的硝酸鹽得透明溶液，再加入硼酸和尿素不斷攪拌，得到最終需要的混合溶液，將混合溶液放在水浴鍋中于90°C恒溫水浴lh，直至全部溶解，變成淡黃色溶膠，將冷卻后的白色凝膠移至馬弗爐中，于500°C燃燒反應(yīng)，整個(gè)燃燒反應(yīng)持續(xù)2—3min，保溫5min后取出，冷卻并研磨得到SrxBayCa1IyMgzZrvzAlltlO17 = 0.05Eu2+(其中，X = 2/3，y = 1/3，Z = I)熒光粉。
[0032]實(shí)施例2
[0033]精確稱量7.5027g Al (NO3) 3.9Η20、0.3217g Sr (NO3) 2、0.0993g Ba (NO3) 2、0.5128gMg(NO3)2.6H20、0.0176g Eu2O3';再按硝酸鹽(0.024mol)