一種無(wú)機(jī)氧化物包覆型熒光粉及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種無(wú)機(jī)氧化物包覆型熒光粉及其制備方法，其表面包覆層含有氧化硅、氧化鎂、氧化鋁的任意一種或任意兩種或三種，采用如下方法制備而來(lái)：1）根據(jù)無(wú)機(jī)氧化物的種類，選擇正硅酸乙酯、可溶性鎂鹽、可溶性鋁鹽制備溶液A；2）先用強(qiáng)酸調(diào)節(jié)pH值至1～2，再用弱堿調(diào)節(jié)pH值至5～7得到溶液B；3）在混合溶液B中加入尿素和熒光粉，反應(yīng)得到含有熒光粉的漿體C，冷卻后固液分離，洗滌并烘干得到粉末。4）將烘干粉末煅燒0.1～6小時(shí)得無(wú)機(jī)氧化物包覆型熒光粉。包覆層均勻、連續(xù)、致密、牢固、厚度薄、不損失發(fā)光強(qiáng)度。通過(guò)利用正硅酸乙酯可以抑制熒光粉的水解，克服了熒光粉易水解失效的缺陷。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術(shù)公開(kāi)了，其表面包覆層含有氧化硅、氧化鎂、氧化鋁的任意一種或任意兩種或三種，采用如下方法制備而來(lái)：1）根據(jù)無(wú)機(jī)氧化物的種類，選擇正硅酸乙酯、可溶性鎂鹽、可溶性鋁鹽制備溶液A；2）先用強(qiáng)酸調(diào)節(jié)pH值至1～2，再用弱堿調(diào)節(jié)pH值至5～7得到溶液B；3）在混合溶液B中加入尿素和熒光粉，反應(yīng)得到含有熒光粉的漿體C，冷卻后固液分離，洗滌并烘干得到粉末。4）將烘干粉末煅燒0.1～6小時(shí)得無(wú)機(jī)氧化物包覆型熒光粉。包覆層均勻、連續(xù)、致密、牢固、厚度薄、不損失發(fā)光強(qiáng)度。通過(guò)利用正硅酸乙酯可以抑制熒光粉的水解，克服了熒光粉易水解失效的缺陷。【專利說(shuō)明】
本專利技術(shù)屬于材料
，具體涉及。
技術(shù)介紹
當(dāng)某種物質(zhì)受到激發(fā)(射線、高能粒子、電子束、外電場(chǎng)等)后，物質(zhì)將處于激發(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)的能量會(huì)通過(guò)光或熱的形式釋放出來(lái)。如果這部分能量是位于可見(jiàn)、紫外或是近紅外的電磁輻射，此過(guò)程為發(fā)光過(guò)程。能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)光過(guò)程的物質(zhì)叫做發(fā)光材料，其中的一類固體粉末又叫熒光粉。熒光粉是廣泛應(yīng)用于照明、顯示、檢測(cè)、標(biāo)識(shí)等領(lǐng)域的高附加值功能材料。隨著節(jié)能光源和大屏幕顯示器件的推廣普及，熒光粉產(chǎn)業(yè)近年來(lái)取得了持續(xù)高增長(zhǎng)。研究開(kāi)發(fā)發(fā)光效率高、與應(yīng)用對(duì)象匹配性好、色純度高、物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的熒光粉引起人們的極大關(guān)注。目前，熒光粉在使用中主要存在以下問(wèn)題。(I)輻照劣化:指熒光粉在使用過(guò)程中受到高能射線或粒子的轟擊，內(nèi)部結(jié)構(gòu)即發(fā)光中心的微環(huán)境發(fā)生變化，從而造成熒光粉性能劣化的現(xiàn)象，具體表現(xiàn)為亮度衰減、色度偏移等，導(dǎo)致應(yīng)用對(duì)象壽命的衰減。(2)熱劣化:在經(jīng)過(guò)高溫烘烤或煅燒工藝 時(shí)，部分熒光粉的發(fā)光中心被氧化或出現(xiàn)微結(jié)構(gòu)變化，也會(huì)造成熒光粉性能的劣化，同樣表現(xiàn)為亮度衰減、色度偏移等，降低了熒光粉制品的性能，且限制了熒光粉的應(yīng)用范圍。(3)化學(xué)穩(wěn)定性:指一些熒光粉在水中或受熱時(shí)易分解，造成亮度衰減或失效。(4)分散性和涂敷性:熒光粉在水中或制漿時(shí)，由于表面電性的原因，分散性很差，容易聚集、沉降，導(dǎo)致涂敷均勻性不良，影響了應(yīng)用器件的光學(xué)均勻性和一致性。對(duì)熒光粉進(jìn)行表面包覆被認(rèn)為是解決或改善上述問(wèn)題的有效途徑，一方面調(diào)控?zé)晒夥鄣谋砻骐娦浴⒏纳品垠w表面損傷，提高熒光粉的分散性和涂覆均勻性，從而改善器件的光學(xué)均勻性與一致性，另一方面使熒光粉和外界隔離開(kāi)來(lái)，有效保護(hù)熒光粉，減少外界因素對(duì)熒光粉的影響，延長(zhǎng)熒光粉的使用壽命。根據(jù)包覆膜層的化學(xué)成分，可以分為有機(jī)物包覆和無(wú)機(jī)物包覆；根據(jù)包覆工藝方法，可以分為物理包覆技術(shù)(干法固相)和化學(xué)包覆技術(shù)(濕法液相或氣相)。有機(jī)物包覆雖然可以顯著改善熒光粉在水中或制漿時(shí)的分散性，然而在降低輻照劣化和熱劣化、提高化學(xué)穩(wěn)定性等方面效果不明顯；物理包覆技術(shù)往往存在包覆層與熒光粉結(jié)合不牢固、較難形成致密包覆層的缺陷；氣相包覆法對(duì)設(shè)備和能源的依賴性較高，且工藝較復(fù)雜；通常液相法易導(dǎo)致包覆物團(tuán)聚，使包覆層不均勻，或者包覆層太厚，導(dǎo)致發(fā)光性能下降，且水性介質(zhì)還會(huì)引起一些熒光粉的水解。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，采用化學(xué)方法在熒光粉表面包覆無(wú)機(jī)氧化物，利用包覆物的異相均勻成核實(shí)現(xiàn)均勻包覆，通過(guò)控制反應(yīng)速度實(shí)現(xiàn)可控包覆并減小包覆層厚度，同時(shí)抑制熒光粉的水解，包覆層均勻、連續(xù)、致密、牢固、厚度薄、不損失發(fā)光強(qiáng)度。為達(dá)到上述目的，采用技術(shù)方案如下:—種無(wú)機(jī)氧化物包覆型熒光粉，其表面包覆層含有氧化硅、氧化鎂、氧化鋁的任意一種或任意兩種或三種，采用如下方法制備而來(lái):1)根據(jù)上述包覆層所含無(wú)機(jī)氧化物的種類，選擇正硅酸乙酯、可溶性鎂鹽、可溶性招鹽制備溶液A,溶劑為水或者水與乙醇的混合液；2)先用強(qiáng)酸調(diào)節(jié)pH值至I-2，再用弱堿調(diào)節(jié)pH值至5-7得到溶液B ;所述強(qiáng)酸為硫酸、鹽酸或硝酸；所述弱堿為氨水、碳酸銨或碳酸氫銨；3)在混合溶液B中加入尿素和熒光粉，于80-120°C的溫度下反應(yīng)0.1-6小時(shí)，得到含有熒光粉的漿體C，冷卻后固液分離，洗滌并烘干得到粉末；4)將烘干粉末在300-700°C的溫度下煅燒0.1-6小時(shí)得無(wú)機(jī)氧化物包覆型熒光粉。按上述方案，溶劑為水與乙醇的混合液時(shí)，水:乙醇體積比為20:1-1:3。按上述方案，所述正硅酸乙酯、可溶性鎂鹽、可溶性鋁鹽按對(duì)應(yīng)金屬氧化物的質(zhì)量計(jì)算，對(duì)應(yīng)氧化硅、氧化鎂、氧化鋁用量為熒光粉用量的O-15% ;三種氧化物的總質(zhì)量為熒光粉質(zhì)量的0.1-15%。按上述方案，所述尿素的用量為溶液A中金屬元素總摩爾量的3-20倍。按上述方案，所述煅燒過(guò)程中，對(duì)于在氧化氣氛中熱穩(wěn)定性不好或易被氧化的熒光粉，選擇在還原氣氛中煅燒；還原氣氛使用碳熱或使用氮?dú)浠旌蠚狻０瓷鲜龇桨福槍?duì)易發(fā)生水解的熒光粉，制備溶液A時(shí)加入了正硅酸乙酯。按上述方案，所述無(wú)機(jī)氧化物包覆型熒光粉的制備方法，包括以下步驟:1)根據(jù)上述包覆層所含無(wú)機(jī)氧化物的種類，選擇正硅酸乙酯、可溶性鎂鹽、可溶性招鹽制備溶液A,溶劑為水或者水與乙醇的混合液；2)先用強(qiáng)酸調(diào)節(jié)pH值至I-2，再用弱堿調(diào)節(jié)pH值至5-7得到溶液B ;所述強(qiáng)酸為硫酸、鹽酸或硝酸；所述弱堿為氨水、碳酸銨或碳酸氫銨；3)在混合溶液B中加入尿素和熒光粉，于80-120°C的溫度下反應(yīng)0.1-6小時(shí)，得到含有熒光粉的漿體C，冷卻后固液分離，洗滌并烘干得到粉末；4)將烘干粉末在300-700°C的溫度下煅燒0.1-6小時(shí)得無(wú)機(jī)氧化物包覆型熒光粉。按上述方案，溶劑為水與乙醇的混合液時(shí)，水:乙醇體積比為20:1-1:3 ;所述正硅酸乙酯、可溶性鎂鹽、可溶性鋁鹽按對(duì)應(yīng)金屬氧化物的質(zhì)量計(jì)算，對(duì)應(yīng)氧化硅、氧化鎂、氧化鋁用量為熒光粉用量的O-15% ;三種氧化物的總質(zhì)量為熒光粉質(zhì)量的0.1-15% ;所述尿素的用量為溶液A中金屬元素總摩爾量的3-20倍。按上述方案，所述煅燒過(guò)程中，對(duì)于在氧化氣氛中熱穩(wěn)定性不好或易被氧化的熒光粉，選擇在還原氣氛中煅燒；還原氣氛使用碳熱或使用氮?dú)浠旌蠚狻０瓷鲜龇桨福槍?duì)易發(fā)生水解的熒光粉，制備溶液A時(shí)加入了正硅酸乙酯。所制備的熒光粉容易發(fā)生水解時(shí)，加入正硅酸乙酯可產(chǎn)生抑制熒光粉水解的技術(shù)效果。原因在于正硅酸乙酯在酸性條件下水解，再在堿性條件下聚合成網(wǎng)絡(luò)狀的帶有羥基和乙氧基的聚合物。先將正硅酸乙酯與水、醇的混合溶液的pH值調(diào)節(jié)至1-2，促使正硅酸乙酯快速、充分水解；再將PH值調(diào)節(jié)至5-7的弱酸性，避免其與熒光粉混合時(shí)熒光粉的酸解；在反應(yīng)體系中加入熒光粉和尿素后，利用尿素的均勻水解反應(yīng)將pH值調(diào)節(jié)至7-8的弱堿性，促進(jìn)正硅酸乙酯水解產(chǎn)物的聚合，根據(jù)異相成核原理，網(wǎng)絡(luò)狀的聚合產(chǎn)物包裹于熒光粉表面，形成一層保護(hù)膜，抑制突光粉的水解。利用尿素在一定條件下的均勻水解反應(yīng)和沉淀的異相成核原理，在熒光粉表面得到均勻連續(xù)、致密牢固的無(wú)機(jī)氧化物膜層，克服了一般物理法包覆技術(shù)的膜層與熒光粉結(jié)合不牢固、其他化學(xué)法包覆技術(shù)膜層分布不連續(xù)不均勻的缺陷。本專利技術(shù)的有益效果:I)本專利技術(shù)通過(guò)對(duì)反應(yīng)時(shí)間、包覆量、起始濃度、尿素用量等條件的控制，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)膜層厚度的有效控制，在獲得均勻連續(xù)、致密牢固包覆膜層的同時(shí)，還可以減小包覆膜層厚度，以避免因包覆層太厚造成的發(fā)光強(qiáng)度損失；2)本專利技術(shù)技術(shù)方案在水相中進(jìn)行，通過(guò)利用正硅酸乙酯的水解、聚合，在熒光粉表面首先生成一層網(wǎng)絡(luò)狀聚合物，可以抑制熒光粉的水本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種無(wú)機(jī)氧化物包覆型熒光粉，其特征在于表面包覆層含有氧化硅、氧化鎂、氧化鋁的任意一種或任意兩種或三種，采用如下方法制備而來(lái)：1）根據(jù)上述包覆層所含無(wú)機(jī)氧化物的種類，選擇正硅酸乙酯、可溶性鎂鹽、可溶性鋁鹽制備溶液A，溶劑為水或者水與乙醇的混合液；2）先用強(qiáng)酸調(diào)節(jié)pH值至1～2，再用弱堿調(diào)節(jié)pH值至5～7得到溶液B；所述強(qiáng)酸為硫酸、鹽酸或硝酸；所述弱堿為氨水、碳酸銨或碳酸氫銨；3）在混合溶液B中加入尿素和熒光粉，于80～120℃的溫度下反應(yīng)0.1～6小時(shí)，得到含有熒光粉的漿體C，冷卻后固液分離，洗滌并烘干得到粉末；4）將烘干粉末在300～700℃的溫度下煅燒0.1～6小時(shí)得無(wú)機(jī)氧化物包覆型熒光粉。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張占輝，夏浩孚，桂亞運(yùn)，章政，黃志良，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：武漢工程大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：