兩步法制備Ca2SiO3Cl2: xTb3+白光LED 用單一基質(zhì)全色熒光粉的方法技術(shù)

本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)所提供的是一種兩步法制備Ca2SiO3Cl2:xTb3+白光LED用單一基質(zhì)全色熒光粉的方法。以單分散的SiO2微球?yàn)榍膀?qū)體，以硝酸鈣、氯化鈣、氧化鋱分別為鈣源、氯源和鋱?jiān)矗诰垡蚁┐嫉淖饔孟拢瑢⑸鲜龇磻?yīng)物和前軀體超聲分散均勻后，烘干、研磨成粉體，最后將研磨的粉體置于氧化鋁坩堝中，將坩堝放入裝有碳粉的氧化鋯罐中，密封，于電阻爐中燒結(jié)即可。本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)針對(duì)傳統(tǒng)濕化學(xué)法制備出的晶相不純，進(jìn)而影響發(fā)光性能的缺點(diǎn)，提供一種以Stober法制備出的SiO2微球，后與其他原料反應(yīng)實(shí)現(xiàn)樣品晶相純度高、粒徑均勻、且呈類(lèi)球狀的兩步合成方法。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種白光LED用單一基質(zhì)熒光粉的制備方法，具體涉及樣品前驅(qū)物改性方法和最終產(chǎn)物制備方法。
技術(shù)介紹
在全球能源日漸短缺的狀況下，作為一種更加節(jié)能環(huán)保的新型光源，LED照明具有廣闊的應(yīng)用前景，正在逐步走進(jìn)生活照明領(lǐng)域。由于白光LED用熒光粉仍舊存在著發(fā)光均勻性不佳、光通量小和光效率低等問(wèn)題，使得LED還不能完全取代傳統(tǒng)照明光源，同時(shí)其發(fā)光效率、顯色性還有待提高。因此，研究稀土摻雜對(duì)熒光粉發(fā)光性能的影響，開(kāi)發(fā)新型熒光 粉對(duì)LED的進(jìn)一步發(fā)展具有非常重要的意義。經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出的熒光粉種類(lèi)繁多。常見(jiàn)的熒光粉有傳統(tǒng)硫化物基質(zhì)、鋁酸鹽基質(zhì)和硅酸鹽基質(zhì)熒光粉等。硅酸鹽基質(zhì)熒光粉常見(jiàn)合成工藝有固相反應(yīng)法、化學(xué)沉淀法、水熱合成法等。采用固相法制備的熒光粉，粒度較大，粒徑分布不均勻，難以獲得球形顆粒，易存在雜相，使熒光粉的發(fā)光效率降低；化學(xué)沉淀法對(duì)原料的純度要求較高，合成路線較長(zhǎng)，易引入雜質(zhì)，從而影響熒光粉的發(fā)光性能；水熱法有嚴(yán)重的局限性，該法往往只適用于氧化物或少數(shù)對(duì)水不敏感的硫化物的制備，故而需要一種更為簡(jiǎn)單的制備方法。熒光粉的發(fā)光性能，大多受熒光粉粒度和粒徑均勻性的影響，所以高純度、均勻晶相的熒光粉更有利于提高樣品的發(fā)光性倉(cāng)泛。本專(zhuān)利技術(shù)提供一種白光LED用堿土氯硅酸鹽基白光熒光粉，其化學(xué)組成式為Ca2SiO3Cl2 = XTb3+其中X的取值范圍為0. 001 0. 004。大多采用SiO2為合成原料，故而對(duì)SiO2的粒徑要求很高。而本專(zhuān)利技術(shù)采用Stober法制備出的SiO2微球，晶相純度高、粒徑均勻、且呈球狀，為保證與其他原料反應(yīng)更為充分，使用聚乙烯醇為粘結(jié)劑，使得后期反應(yīng)SiO2微球能夠與Ca2+、Cl—等離子充分接觸，生成高純度的Ca2SiO3Cl2 = XTb3+晶體。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專(zhuān)利技術(shù)針對(duì)傳統(tǒng)濕化學(xué)法制備出的晶相純度不夠高，進(jìn)而影響發(fā)光性能的缺點(diǎn)，提供一種以Stober法制備出的SiO2微球，后與其他原料反應(yīng)實(shí)現(xiàn)樣品晶相純度高、粒徑均勻、且呈球狀的兩步合成方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專(zhuān)利技術(shù)提供了一種兩步法制備Ca2SiO3Cl2: xTb3+白光LED用單一基質(zhì)全色熒光粉的方法，其化學(xué)式為Ca2SiO3Cl2: xTb3+，X取值為0. OOf0. 004 ;以單分散的SiO2微球?yàn)榍膀?qū)體C，以硝酸鈣、氯化鈣、氧化鋱分別為鈣源、氯源和鋱?jiān)矗谡辰Y(jié)劑的作用下，將上述反應(yīng)物和前軀體超聲分散均勻后，烘干、研磨成粉體，最后將研磨的粉體置于氧化鋁坩堝中，將坩堝放入裝有碳粉的氧化鋯罐中，密封，于電阻爐中燒結(jié)即可。作為本專(zhuān)利技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施例，所述前驅(qū)體C的配制方法為將溶解的正硅酸乙酯溶液緩慢滴加至溶于無(wú)水乙醇的氨水溶液中而形成，所述正硅酸乙酯溶液與氨水溶液的體積比為1:1 1:1. 2 ;作為本專(zhuān)利技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施例，所述正硅酸乙酯溶液是在40°C的恒溫下滴加至溶于無(wú)水乙醇的氨水溶液中的；作為本專(zhuān)利技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施例，所述鋱?jiān)慈芙鉃槿芤汉螅芤旱膒H為51 ；作為本專(zhuān)利技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施例，所述粘結(jié)劑為重量濃度為廣3%的聚乙烯醇透明水溶液；作為本專(zhuān)利技術(shù)的優(yōu)選實(shí)施例，所述燒結(jié)制度為以5°C /min的速率加熱至300°C，保溫2 5h ;再以10°C /min的速率升溫至600 650°C，保溫2 8h，最后隨爐冷卻。本專(zhuān)利技術(shù)首先制備出分散性良好的SiO2微球前驅(qū)物，采用聚乙烯醇作為粘結(jié)劑，經(jīng)超聲分散后使得SiO2微球能夠與Ca2+、Cl—等離子充分的接觸，并均勻的分散在其顆粒 表面，可獲得高純度的Ca2SiO3Cl2 = XTb3+熒光粉粉體。粒徑為I 3 ii m，用365 375nm光激發(fā)，在可見(jiàn)光范圍內(nèi)有8個(gè)發(fā)射峰，紅綠藍(lán)寬譜混合后呈現(xiàn)白光發(fā)射，色坐標(biāo)為(0. 3584, 0. 3212)，與標(biāo)準(zhǔn)白光(0. 33,0. 33)非常接近，色溫Tc=5452K，位于正白光發(fā)射范圍。本專(zhuān)利技術(shù)制備的Ca2SiO3Cl2 = XTb3+是一種很有潛力的白光LED用單一基質(zhì)熒光粉。附圖說(shuō)明圖1是根據(jù)實(shí)施例1所述方法得到Ca2SiO3Cl2 = XTb3+的熒光粉的掃描電鏡圖；圖2是根據(jù)實(shí)施例2所述方法得到Ca2SiO3Cl2 = XTb3+的熒光粉的發(fā)射光譜圖；圖3是根據(jù)實(shí)施例3所述方法得到Ca2SiO3Cl2 = XTb3+的熒光粉的色坐標(biāo)圖。具體實(shí)施例方式為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專(zhuān)利技術(shù)提供一種白光LED用堿土氯硅酸鹽基白光熒光粉，其化學(xué)組成式為Ca2SiO3Cl2:xTb3+，其中X的取值范圍為0. 001 0. 004。I)量取4. 5ml正硅酸乙酯(TEOS)溶解于10 15ml無(wú)水乙醇中，形成溶液A ;量取重量濃度為25 28%的濃氨水3ml溶解于15 20ml的無(wú)水乙醇中，形成溶液B。在40°C恒溫?cái)嚢钘l件下，將上述A溶液全部緩慢滴加到B溶液中，滴加完畢后，繼續(xù)攪拌反應(yīng)20 24h，制備出單分散的SiO2微球前驅(qū)體C。2 )按照化學(xué)計(jì)量比，稱(chēng)取合成0. 02mol的Ca2SiO3Cl2所需的無(wú)水CaCl2和Ca(NO3)2 4H20各0. 02mol，將其溶解于4. 6ml的蒸餾水中，得到溶液D。3)按照Tb的摩爾量為0. 00002' 0. 00008稱(chēng)取Tb4O7，將Tb4O7置于適量重量濃度為56 58%的濃硝酸中，并加熱至Tb4O7粉體完全溶解，硝酸量以溶解Tb4O7為宜，然后先用0.lmol/L的稀NH3 -H2O溶液調(diào)節(jié)溶液的pH值，使其pH 5 8，即將要出現(xiàn)白色不溶物為止，得到溶液E。4)取適量1788型的聚乙烯醇配成濃度為I 3wt%的透明粘結(jié)劑水溶液F。5)將上述所配置的溶膠C、溶液D、溶液E和透明粘結(jié)劑水溶液F均勻混合，并將混合液超聲分散40 60min，待將其分散均勻后，置于120°C恒溫干燥箱中烘干6 10h，并在研缽中將其研磨成粉體。6)將研磨后的粉體置于氧化鋁坩堝中，然后將坩堝放入裝有碳粉的氧化鋯罐中，并將其密封，最后放入箱式電阻爐中，以5°C /min的速率加熱至300°C，保溫2 5h ;再以10°c /min的速率升溫至600 650°C，保溫2 8h，隨爐冷卻，得到Ca2SiO3Cl2:xTb3+熒光粉。下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本專(zhuān)利技術(shù)方法做進(jìn)一步闡述實(shí)施例1:本專(zhuān)利技術(shù)提供一種白光LED用堿土氯硅酸鹽基白光熒光粉，其化學(xué)組成式為Ca2SiO3Cl2:xTb3+，其中 x 的取值為 0. 001。I)量取4. 5ml正硅酸乙酯(TEOS)溶解于IOml無(wú)水乙醇中，形成溶液A ;量取重量濃度為25 28%的3ml濃氨水溶解于20ml的無(wú)水乙醇中，形成溶液B。在40°C恒溫?cái)嚢?條件下，將A溶液緩慢滴加到B溶液中，滴加完畢后，繼續(xù)攪拌反應(yīng)22h，制備出單分散的SiO2微球前驅(qū)體C。2 )按照化學(xué)計(jì)量比，稱(chēng)取合成0. 02mol的Ca2SiO3Cl2所需的無(wú)水CaCl2和Ca(NO3)2 4H20各0. 02mol，將其溶解于4. 6ml的蒸餾水中，得到溶液D。3)按照Tb的摩爾量為0. 00002稱(chēng)取Tb4O7,將Tb4O7置于適量重量濃度為56 58%的濃硝酸中，并加熱至Tb4O7粉體完全溶解，硝酸量以溶解Tb4O7為宜，然后先用0. lmol/L的稀NH3 H2O調(diào)節(jié)溶液的pH值，本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種兩步法制備Ca2SiO3Cl2:xTb3+白光LED用單一基質(zhì)全色熒光粉的方法，其特征在于：其化學(xué)式為Ca2SiO3Cl2:xTb3+，x取值為0.001~0.004；以單分散的SiO2微球?yàn)榍膀?qū)體C，以硝酸鈣、氯化鈣、氧化鋱分別為鈣源、氯源和鋱?jiān)矗谡辰Y(jié)劑的作用下，將上述反應(yīng)物和前軀體超聲分散均勻后，烘干、研磨成粉體，最后將研磨的粉體置于氧化鋁坩堝中，將坩堝放入裝有碳粉的氧化鋯罐中，密封，于電阻爐中燒結(jié)即可。

【技術(shù)特征摘要】

【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：寧青菊，郭芳芳，喬暢君，李向龍，史永勝，于成龍，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：陜西科技大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：