本發(fā)明屬于稀土發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域,具體涉及一種硅酸鹽熒光粉及其制備方法和應(yīng)用,該硅酸鹽熒光粉的制備方法是一種能被近紫外及藍(lán)光激發(fā)的以硅酸鹽為基質(zhì)材料的黃色熒光粉制備方法。
背景技術(shù):
發(fā)光二極管(白光LED)因其能耗低、色彩還原性好、綠色環(huán)保以及長壽命等眾多優(yōu)勢,已經(jīng)在照明和顯示方面得到了廣泛應(yīng)用。在近紫外波段發(fā)展三基色(紅、綠、藍(lán))白光LED照明技術(shù)是當(dāng)前半導(dǎo)體照明領(lǐng)域研究的重點(diǎn),其中熒光粉是制造白光LED的關(guān)鍵材料。
硅酸鹽熒光粉體系繁多,原料來源豐富,制備方法簡單,是LED用熒光粉重要的可選基質(zhì)材料之一。目前已在白光LED照明與顯示領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。目前硅酸鹽熒光粉主要集中在以下體系:1)正硅酸鹽熒光粉M2SiO4:Eu2+及其固溶體;2)M3SiO5:Eu2+熒光粉及其固溶體,其中M為Ca、Sr、Ba、Mg等。上述硅酸鹽熒光粉具有較寬的可調(diào)發(fā)射峰值波長,在藍(lán)光或者紫外激發(fā)下可以表現(xiàn)出綠光、黃光以及橙光的發(fā)射。
正硅酸鹽熒光粉最早的專利是通用電氣于1998年11月30日申請的美國專利US6429583,該專利涉及的是Ba2SiO4:Eu2+正硅酸鹽熒光粉,該熒光粉發(fā)射峰值波長約為505nm的綠光;隨后德國歐司朗申請了(Sr,Ba)SiO4:Eu2+專利,美國專利號為US7064480,優(yōu)先權(quán)日為2000年7月28日。2001~2005年,豐田合成、飛利浦、英特美等相繼從不同的角度申請了含Sr、Ba和Ca的正硅酸鹽熒光粉專利(US6809347、US2006/0028122、JP2004285233等),其研究重點(diǎn)主要在于通過變化稀土摻雜離子、摻雜不同的基數(shù)離子(如Mg、Al等),以及調(diào)整堿土金屬與硅之間的比例等不同的角度來達(dá)到改善熒光粉的穩(wěn)定性、提高器件的顯色指數(shù)、降低色溫等。韓國化工研究院于2003年3月28日發(fā)明并申請了Sr3SiO5:Eu2+熒光粉專利,美國專利號為US7045826,其能夠被460nm藍(lán)光芯片有效激發(fā),獲得白光LED;接著,后續(xù)研究者進(jìn)一步將Ba2+、Ca2+共摻雜到基體中取代部分的Sr,使熒光粉的發(fā)光光譜峰值波長得到有效擴(kuò)展。
2006年之后,我國研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)也加快了硅酸鹽熒光粉的研究開發(fā)及專利申請。有研稀土新材料股份有限公司通過改變硅酸鹽基質(zhì)組成、雙摻雜或者多摻雜等方式在很大程度上改善了熒光粉的發(fā)光效率,并提出多項(xiàng)專利申請(申請?zhí)枮椋?00610088926.6和PCT/CN2007/002201),已在中國、韓國和日本獲得授權(quán)。這種熒光粉的有效激發(fā)范圍(200-500nm)很寬,可發(fā)出峰值波長在500-600nm的寬帶可見光,與藍(lán)光、紫外或紫光LED芯片匹配度高,能量轉(zhuǎn)換率高。大連路明發(fā)光科技股份有限公司在硅酸鹽熒光粉領(lǐng)域也擁有多項(xiàng)發(fā)明專利(專利號:ZL 200610082355.5,EP0972815,US7998364等)。
硅酸鹽熒光粉具有較寬的可調(diào)發(fā)射波長,主要應(yīng)用在對顯色指數(shù)要求不高的暖白光照明領(lǐng)域和中低端背光顯示領(lǐng)域。在黃綠光區(qū)域,具有較高的色彩飽和度,且亮度較高,能夠滿足中低端背光顯示的要求;同時(shí)在橙光區(qū)域,在顯色指數(shù)要求不高,比如75或以下,可以實(shí)現(xiàn)暖白光的要求。缺點(diǎn)是硅酸鹽自身的化學(xué)穩(wěn)定性較差,對濕度敏感,易受潮,盡管采用包膜等技術(shù)可以得到改善,但仍然不能達(dá)到很好信賴性的訴求;同時(shí)這種熒光粉的顆粒度較大,集中度和良率與鋁酸鹽熒光粉相比,均有一定的差距。因此,開發(fā)出一種在近紫外光和藍(lán)光激發(fā)下具有輸出效率高、光衰低的新型熒光粉,對發(fā)展紫外激發(fā)的白光LED照明光源具有重要意義。
本發(fā)明涉及到稀土正硅酸鹽基質(zhì)(MSiO4)材料,基質(zhì)中有SiO4四面體結(jié)構(gòu),M可占據(jù)2個(gè)不同的格位,是較為常見的六方晶系結(jié)構(gòu),空間群為P3121,無同質(zhì)異構(gòu),結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性相對較好。MSiO4:Eu2+是一種新興的能被紫外、近紫外和藍(lán)光激發(fā)的熒光粉材料,在白光LED用熒光粉中,占有十分重要的地位,并且可以搭配紫外、藍(lán)光芯片,產(chǎn)出各種色溫的白光。硅酸鹽熒光材料與其他體系的熒光材料相比具有以下幾大優(yōu)勢:①有穩(wěn)定的物理、化學(xué)性能,不易潮解,耐紫外光的輻射;②發(fā)射光譜連續(xù)可調(diào),根據(jù)不同的需求,使用不同基質(zhì)的材料,提供不同的發(fā)射峰,制作從冷白色到暖白色白光LED;③具有高的光轉(zhuǎn)換效率,結(jié)晶體透光性良好;④具有較寬的光譜激發(fā)帶(300-500nm),可用近紫外光/藍(lán)光芯片有效激發(fā);⑤成本低廉,可以降低LED的制作成本。
硅酸鹽熒光粉的制備一般采用高溫固相反應(yīng)法,該方法存在很大的弊端,具有合成溫度高,反應(yīng)速度慢,反應(yīng)均勻性低,對反應(yīng)氣氛要求嚴(yán)格;產(chǎn)品粒徑的均勻性和形貌較差,發(fā)光效率低等缺點(diǎn)。且由于燒制溫度較高容易出現(xiàn)熒光粉燒結(jié)現(xiàn)象,必須通過球磨分散等方法降低熒光粉團(tuán)聚,但這又容易導(dǎo)致熒光粉顆粒表面出現(xiàn)損傷,使得熒光粉性能大幅度下降。與高溫固相法相比,低溫溶膠-凝膠法具有化學(xué)計(jì)量比準(zhǔn)確、回火溫度低、回火時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn),能直接獲得化學(xué)成分均一的粉體材料,且可精確地控制粒子的成核與長大,得到粒度可控、分散性好的粉體材料。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足,本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種硅酸鹽熒光粉的制備方法。
本發(fā)明還要解決的技術(shù)問題是提供了一種硅酸鹽熒光粉。
本發(fā)明還要解決的技術(shù)問題是提供了一種硅酸鹽熒光粉在制備稀土發(fā)光材料方面的應(yīng)用。
技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題,本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種硅酸鹽熒光粉的制備方法,包括以下步驟:
1)分別稱取一定量的MCO3、Re2O3、Eu2O3和正硅酸乙酯;M為Ca、Sr、Ba中的一種、Re為Gd、Sm、Bi中的一種;
2)去離子水加一定量的濃硝酸混合配成濃度為1~2mol/L的稀硝酸;
3)用濃度為65%~68%的硝酸溶解MCO3制備金屬離子溶液A,用步驟2)得到的稀硝酸溶解Eu2O3、Re2O3得到相應(yīng)的金屬離子溶液B,并將金屬離子溶液A和金屬離子溶液B混合均勻,得到溶液C;
4)將乙醇,稀硝酸和去離子水依次滴加到正硅酸乙酯使正硅酸乙酯充分水解,得混合溶液,再取微量Ag納米顆粒分散在制得的混合溶液中,攪拌4-6h混合均勻,得到溶液D;
5)將溶液D加到溶液C中,并加入一定量碳酸鹽Li2CO3,于磁力攪拌器60℃~80℃混合均勻,形成凝膠,加熱干燥制成干凝膠;
6)將制得的干凝膠,在400-600℃的溫度下煅燒并保溫60分鐘,然后冷卻至室溫得到初次煅燒物;
7)稱取前驅(qū)體即初次煅燒物質(zhì)量0-8%的助溶劑和即初次煅燒物質(zhì)量0~6%的分散劑與初次煅燒物混合均勻得到混合物,將混合物放入高溫爐內(nèi)加熱,通入氣氛為H2/N2的還原氣氛,煅燒溫度為800~900℃,保溫時(shí)間為1~4h,然后自然冷卻得到產(chǎn)物;
8)將燒制后的產(chǎn)物用去離子水洗滌至中性,過篩分類,檢測成品的發(fā)光亮度和顆粒度得到硅酸鹽熒光粉樣品,合格后包裝。
所述制備得到的硅酸鹽熒光粉樣品的組成與摻雜含量按照化學(xué)式Li2M1-x-ySiO4:xEu2+,y RE3+,其中M2+=Ca、Sr、Ba;RE3+=Gd、Sm、Bi進(jìn)行配置,x=0-0.8mol%,y=0-0.4mol%。
其中,上述步驟4)中的正硅酸乙酯、稀硝酸、乙醇和去離子的水體積比為6:4:9:9~8:6:11:11。
其中,上述步驟7)中的助溶劑選自NH4F、NaF、H3BO3、BaF2中的一種或幾種。
其中,上述述步驟7)中的分散劑選自聚乙二醇、十二烷基苯磺酸鈉中的一種。
其中,上述步驟7)中H2/N2的體積比為5%/95%。
上述的方法制備得到的硅酸鹽熒光粉。
上述的硅酸鹽熒光粉在制備稀土發(fā)光材料方面的應(yīng)用。
有益效果:相對于現(xiàn)有技術(shù),本發(fā)明具備以下優(yōu)點(diǎn):
1)本發(fā)明通過調(diào)整配方組成,精選原料并對稀土激活劑Eu2+為主要成分的激活劑增添稀土Sm3+或Bi3+,利用Sm3+或Bi3+與Eu3+之間的能量傳遞作用,改善了熒光材料的發(fā)射強(qiáng)度;其次,本發(fā)明在生成前驅(qū)體過程中,添加Ag納米顆粒,利用Ag納米熒光增強(qiáng)原理,實(shí)現(xiàn)熒光增強(qiáng),使制得的熒光粉發(fā)光性能更強(qiáng)。
2)本發(fā)明通過添加電荷補(bǔ)償離子Li+,促進(jìn)了Eu2+能有效的進(jìn)入晶體格位,改善了熒光粉的晶體結(jié)構(gòu),有效的提高了熒光粉的發(fā)光強(qiáng)度。制備的熒光粉顆粒分布均勻,粉體粒度大約為0.5~6μm。
3)本發(fā)明在煅燒反應(yīng)時(shí)加入了分散劑和助熔劑,促進(jìn)了硅酸鹽晶體的形成和生長,熒光粉的結(jié)晶質(zhì)量顯著提高,而且有效控制了硅酸鹽熒光粉顆粒的形貌,獲得了粒徑細(xì)小均勻的顆粒。本發(fā)明的制備方法按原子-分子級混料,提高混料的均勻性,避免雜相的形成,進(jìn)而提高了產(chǎn)品的純相,顯著地提高了熒光材料的發(fā)光強(qiáng)度;優(yōu)選還原合成條件,采用H2/N2(5%/95%,體積比)保護(hù),控制其溫度和時(shí)間,確保了Eu離子全部為Eu2+。
附圖說明:
圖1為本發(fā)明實(shí)施例1熒光粉Li2Sr1-x-ySiO4:xEu2+,ySm3+(x=0.5mol%,y=0mol%)在波長λex=420nm激發(fā)下的發(fā)射光譜圖;由圖1可見,實(shí)施例1所制備的熒光粉具有較寬的發(fā)射光譜,有較高的熒光強(qiáng)度和穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。用作白光LED熒光粉時(shí),與藍(lán)光LED芯片有良好的匹配性;
圖2為本發(fā)明實(shí)施例2熒光粉Li2Sr1-x-ySiO4:xEu2+,ySm3+(x=0.4mol%,y=0.1mol%)在波長λex=420nm激發(fā)下的發(fā)射光譜圖;由圖2可見,實(shí)施例2所制備的熒光粉具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)、較寬的發(fā)射光譜和較高的熒光強(qiáng)度。當(dāng)用作白光LED熒光粉時(shí),與藍(lán)光LED芯片有良好的匹配性;
圖3為本發(fā)明實(shí)施例3熒光粉Li2Sr1-x-ySiO4:x Eu2+,yGd3+(x=0.6mol%,y=0.2mol%)在波長λex=420nm激發(fā)下的發(fā)射光譜圖;由圖3可見,實(shí)施例3所制備的熒光粉具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)、較寬的發(fā)射光譜和較高的熒光強(qiáng)度。當(dāng)用作白光LED熒光粉時(shí),與藍(lán)光LED芯片有良好的匹配性;
圖4為本發(fā)明實(shí)施例4熒光粉Li2Sr1-x-ySiO4:xEu2+,yBi3+(x=0.7mol%,y=0.2mol%)在波長λex=420nm激發(fā)下的發(fā)射光譜圖;由圖4可見,實(shí)施例4所制備的熒光粉具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)、較寬的發(fā)射光譜和有較高的熒光強(qiáng)度。當(dāng)用作白光LED熒光粉時(shí),可保證與LED芯片有良好的匹配性;
圖5為本發(fā)明實(shí)施例5熒光粉Li2Ba1-x-ySiO4:xEu2+,ySm3+(x=0.4mol%,y=0.2mol%)在波長λex=420nm激發(fā)下的發(fā)射光譜圖;由圖5可見,實(shí)施例5所制備的熒光粉具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)、較寬的發(fā)射光譜和有較高的熒光強(qiáng)度。當(dāng)用作白光LED熒光粉時(shí),與藍(lán)光LED芯片有良好的匹配性;
圖6為本發(fā)明實(shí)施例6熒光粉Li2Ba1-x-ySiO4:xEu2+,yBi3+(x=0.5mol%,y=0.3mol%)在波長λex=420nm激發(fā)下的發(fā)射光譜圖;由圖6可見,實(shí)施例6所制備的熒光粉具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)、較寬的發(fā)射光譜和有較高的熒光強(qiáng)度。當(dāng)用作白光LED熒光粉時(shí),可保證與LED芯片有良好的匹配性;
圖7為本發(fā)明實(shí)施例7熒光粉Li2Ba1-x-ySiO4:xEu2+,yGd3+(x=0.4mol%,y=0.2mol%)在波長λex=420nm激發(fā)下的發(fā)射光譜圖;由圖7可見,實(shí)施例7所制備的熒光粉具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)、較寬的發(fā)射光譜和有較高的熒光強(qiáng)度。當(dāng)用作白光LED熒光粉時(shí),與藍(lán)光LED芯片有良好的匹配性;
圖8為本發(fā)明實(shí)施例8熒光粉Li2Ca1-x-ySiO4:xEu2+,ySm3+(x=0.6mol%,y=0.2mol%)在波長λex=420nm激發(fā)下的發(fā)射光譜圖;由圖8可見,實(shí)施例8所制備的熒光粉具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)、較寬的發(fā)射光譜和有較高的熒光強(qiáng)度。當(dāng)用作白光LED熒光粉時(shí),與藍(lán)光LED芯片有良好的匹配性;
圖9為本發(fā)明實(shí)施例9熒光粉Li2Ca1-x-ySiO4:xEu2+,yBi3+(x=0.7mol%,y=0.2mol%)在波長λex=420nm激發(fā)下的發(fā)射光譜圖,由圖9可見,實(shí)施例9所制備的熒光粉具有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)、較寬的發(fā)射光譜和有較高的熒光強(qiáng)度。當(dāng)用作白光LED熒光粉時(shí),與藍(lán)光LED芯片有良好的匹配性。
具體實(shí)施方式
根據(jù)下述實(shí)施例,可以更好地理解本發(fā)明。然而,本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解,實(shí)施例所描述的內(nèi)容僅用于說明本發(fā)明,而不應(yīng)當(dāng)也不會限制權(quán)利要求書中所詳細(xì)描述的本發(fā)明。
實(shí)施例1:
選原料:Li2CO3(A·R)、SrCO3(A·R)、Eu2O3(A·R)、Ag納米、正硅酸乙酯(TEOS)、HNO3(A·R)、無水乙醇(A·R),其組成與含量按照化學(xué)式Li2Sr1-x-ySiO4:xEu2+,yRE3+進(jìn)行配置,其x=0.5mol%,y=0mol%。其工藝步驟為:
(1)配置金屬離子溶液,按化學(xué)計(jì)量,稱取質(zhì)量取75分之一配方摩爾質(zhì)量,配方摩爾質(zhì)量為1molLi2M1-x-ySiO4的質(zhì)量,當(dāng)取x=0.5mol%,y=0mol%時(shí),則分別稱取Li2CO3=1.0345g、SrCO3=1.9586g、(C2H5O)4Si=2.7788g、Eu2O3=0.0117g原料,用3-4ml濃度為65%~68%的硝酸溶解SrCO3,得到金屬離子溶液A。
(2)將濃硝酸加一定量的去離子水混合配成濃度為(1-2)mol/L的稀硝酸;用稀硝酸溶解Eu2O3、Sm2O3得到相應(yīng)的金屬離子溶液B,將金屬離子溶液A與金屬離子溶液B混合均勻,得到溶液C。
(3)按比例TEOS、稀硝酸、乙醇和去離子水體積比6:4:9:9,將乙醇,稀硝酸和去離子水依次滴加到正硅酸乙酯(TEOS)使正硅酸乙酯充分水解,得混合溶液。再取微量Ag納米顆粒分散在制得的混合溶液中,攪拌4-6h混合均勻,得到溶液D。
(4)將溶液D加到溶液C中,并加入一定量碳酸鹽Li2CO3于磁力攪拌器60℃混合均勻,形成凝膠,加熱干燥制成干凝膠;
(5)將制得的干凝膠,在400-600℃的溫度下煅燒并保溫60分鐘,然后冷卻至室溫得到初次煅燒物。
(6)稱取前軀體即初次煅燒物質(zhì)量的5%助溶劑NH4F和初次煅燒物質(zhì)量3%的分散劑PEG與初次煅燒物混合均勻。將混合物放入高溫爐內(nèi)加熱,通入氣氛為H2/N2(5%/95%,體積比v/v)的還原氣氛,煅燒溫度為800-900℃,保溫時(shí)間為1-4h,然后自然冷卻。
(7)將燒制后的產(chǎn)物用去離子水洗滌至中性,過篩分類,檢測成品的發(fā)光亮度和顆粒度,合格后包裝。
本實(shí)施例制備得到的熒光粉在波長λex=420nm激發(fā)下的發(fā)射光譜圖參見圖1。本實(shí)施例制備的熒光粉顆粒分布均勻,粉體粒度大約為0.5~6μm。本實(shí)施例制備得到的硅酸鹽熒光粉的熒光強(qiáng)度達(dá)到了600a.u.以上。
實(shí)施例2:
選原料:Li2CO3(A·R)、SrCO3(A·R)、Eu2O3(A·R)、Sm2O3、Ag納米、正硅酸乙酯(TEOS)、HNO3(A·R)、無水乙醇(A·R),其組成與含量按照化學(xué)式Li2Sr1-x-ySiO4:xEu2+,yRE3+,RE3+=Sm進(jìn)行配置,x=0.4mol%,y=0.1mol%。其工藝步驟為:
(1)配置金屬離子溶液,按化學(xué)計(jì)量,稱取質(zhì)量取75分之一配方摩爾質(zhì)量,配方摩爾質(zhì)量為1molLi2M1-x-ySiO4的質(zhì)量,當(dāng)取x=0.4mol%,y=0.1mol%時(shí),則分別稱取Li2CO3=1.0345g、SrCO3=1.9586g、(C2H5O)4Si=2.7788g、Eu2O3=0.0094g,Sm2O3=0.0023g原料,用3-4ml濃度為65%~68%的硝酸溶解SrCO3,得到金屬離子溶液A。
(2)將濃硝酸加一定量的去離子水混合配成濃度為(1-2)mol/L的稀硝酸;用稀硝酸溶解Eu2O3、Sm2O3得到相應(yīng)的金屬離子溶液B,將金屬離子溶液A與金屬離子溶液B混合均勻,得到溶液C。
(3)按比例TEOS、稀硝酸、乙醇和去離子水體積比7:5:10:10,將乙醇,稀硝酸和去離子水依次滴加到正硅酸乙酯(TEOS)使正硅酸乙酯充分水解,得混合溶液。再取微量Ag納米顆粒分散在制得的混合溶液中,攪拌4-6h混合均勻,得到溶液D。
(4)將溶液D加到溶液C中,并加入一定量碳酸鹽Li2CO3于磁力攪拌器60℃混合均勻,形成凝膠,加熱干燥制成干凝膠;
(5)將制得的干凝膠,在400-600℃的溫度下煅燒并保溫30分鐘,然后冷卻至室溫得到初次煅燒物。
(6)稱取前軀體即初次煅燒物質(zhì)量的6%助溶劑NH4F和初次煅燒物質(zhì)量4%的分散劑PEG與初次煅燒物混合均勻。將混合物放入高溫爐內(nèi)加熱,通入氣氛為H2/N2(5%/95%,體積比v/v)的還原氣氛,煅燒溫度為800-900℃,保溫時(shí)間為1-4h,然后自然冷卻。
(7)將燒制后的產(chǎn)物用去離子水洗滌至中性,過篩分類,檢測成品的發(fā)光亮度和顆粒度,合格后包裝。
本實(shí)施例制備得到的熒光粉在波長λex=420nm激發(fā)下的發(fā)射光譜圖參見圖2。本實(shí)施例制備的熒光粉顆粒分布均勻,粉體粒度為0.5~6μm。本實(shí)施例制備得到的硅酸鹽熒光粉的熒光強(qiáng)度達(dá)到了500a.u.以上。
實(shí)施例3
選原料:Li2CO3(A·R)、SrCO3(A·R)、Eu2O3(A·R)、Gd2O3、Ag納米、正硅酸乙酯(TEOS)、HNO3(A·R)、無水乙醇(A·R),其組成與含量按照化學(xué)式Li2Sr1-x-ySiO4:xEu2+,yRE3+,RE3+=Gd進(jìn)行配置,x=0.6mol%,y=0.2mol%。其工藝步驟為:
(1)配置金屬離子溶液,按化學(xué)計(jì)量,稱取質(zhì)量取75分之一配方摩爾質(zhì)量,配方摩爾質(zhì)量為1molLi2M1-x-ySiO4的質(zhì)量,當(dāng)取x=0.6mol%,y=0.2mol%時(shí),則分別稱取Li2CO3=1.0345g、SrCO3=1.9527g、(C2H5O)4Si=2.7788g、Eu2O3=0.0141g、Gd2O3=0.0048g原料,用3-4ml濃度為65%~68%的硝酸溶解SrCO3,得到金屬離子溶液A。
(2)將濃硝酸加一定量的去離子水混合配成濃度為(1-2)mol/L的稀硝酸;用稀硝酸溶解Eu2O3、Sm2O3得到相應(yīng)的金屬離子溶液B,將溶液A與溶液B混合均勻,得到溶液C。
(3)按比例TEOS、稀硝酸、乙醇和去離子水體積比8:6:11:11,將乙醇,稀硝酸和去離子水依次滴加到正硅酸乙酯(TEOS)使正硅酸乙酯充分水解,得混合溶液。再取微量Ag納米顆粒分散在制得的混合溶液中,攪拌4-6h混合均勻,得到溶液D。
(4)將溶液D加到溶液C中,并加入一定量碳酸鹽Li2CO3于磁力攪拌器60℃混合均勻,形成凝膠,加熱干燥制成干凝膠;
(5)將制得的干凝膠,在400-600℃的溫度下煅燒并保溫60分鐘,然后冷卻至室溫得到初次煅燒物。
(6)稱取前軀體即初次煅燒物質(zhì)量的5%助溶劑H3BO3和初次煅燒物質(zhì)量6%的分散劑PEG與初次煅燒物混合均勻。將混合物放入高溫爐內(nèi)加熱,通入氣氛為H2/N2(5%/95%,體積比v/v)的還原氣氛,煅燒溫度為800-900℃,保溫時(shí)間為1-4h,然后自然冷卻。
(7)將燒制后的產(chǎn)物用去離子水洗滌至中性,過篩分類,檢測成品的發(fā)光亮度和顆粒度,合格后包裝。
本實(shí)施例制備得到的熒光粉在波長λex=420nm激發(fā)下的發(fā)射光譜圖參見圖3。本實(shí)施例制備的熒光粉顆粒分布均勻,粉體粒度大約為0.5~6μm。本實(shí)施例制備得到的硅酸鹽熒光粉的熒光強(qiáng)度達(dá)到了450a.u.以上。
實(shí)施例4
選原料:Li2CO3(A·R)、SrCO3(A·R)、Eu2O3(A·R)、Bi2O3、Ag納米、正硅酸乙酯(TEOS)、HNO3(A·R)、無水乙醇(A·R),其組成與含量按照化學(xué)式Li2Sr1-x-ySiO4:xEu2+,yRE3+,RE3+=Bi進(jìn)行配置,x=0.7mol%,y=0.2mol%。其工藝步驟為:
(1)配置金屬離子溶液,按化學(xué)計(jì)量,稱取質(zhì)量取75分之一配方摩爾質(zhì)量,配方摩爾質(zhì)量為1molLi2M1-x-ySiO4的質(zhì)量,當(dāng)取x=0.7mol%,y=0.2mol%時(shí),則分別稱取Li2CO3=1.0345g、SrCO3=1.9507g、(C2H5O)4Si=2.7788g、Eu2O3=0.0164g、Bi2O3=0.0062g原料,用3-4ml濃度為65%~68%的硝酸溶解SrCO3,得到金屬離子溶液A。
(2)將濃硝酸加一定量的去離子水混合配成濃度為(1-2)mol/L的稀硝酸;用稀硝酸溶解Eu2O3、Bi2O3得到相應(yīng)的金屬離子溶液B,將金屬離子溶液A與金屬離子溶液B混合均勻,得到溶液C。
(3)按比例TEOS、稀硝酸、乙醇和去離子水體積比7:5:10:10,將乙醇,稀硝酸和去離子水依次滴加到正硅酸乙酯(TEOS)使正硅酸乙酯充分水解,得混合溶液。再取微量Ag納米顆粒分散在制得的混合溶液中,攪拌4-6h混合均勻,得到溶液D。
(4)將溶液D加到溶液C中,并加入一定量碳酸鹽Li2CO3于磁力攪拌器60℃混合均勻,形成凝膠,加熱干燥制成干凝膠;
(5)將制得的干凝膠,在400-600℃的溫度下煅燒并保溫1h,然后冷卻至室溫得到初次煅燒物。
(6)稱取前軀體即初次煅燒物質(zhì)量的7%助溶劑NaF和初次煅燒物質(zhì)量5%的分散劑PEG與初次煅燒物混合均勻。將混合物放入高溫爐內(nèi)加熱,通入氣氛為H2/N2(5%/95%,體積比v/v)的還原氣氛,煅燒溫度為800-900℃,保溫時(shí)間為1-4h,然后自然冷卻。
(7)將燒制后的產(chǎn)物用去離子水洗滌至中性,過篩分類,檢測成品的發(fā)光亮度和顆粒度,合格后包裝。
本實(shí)施例制備得到的熒光粉在波長λex=420nm激發(fā)下的發(fā)射光譜圖參見圖4。本實(shí)施例制備的熒光粉顆粒分布均勻,粉體粒度大約為0.5~6μm。本實(shí)施例制備得到的硅酸鹽熒光粉的熒光強(qiáng)度達(dá)到了600a.u.以上。
實(shí)施例5
選原料:Li2CO3(A·R)、BaCO3(A·R)、Eu2O3(A·R)、Sm2O3、Ag納米、正硅酸乙酯(TEOS)、HNO3(A·R)、無水乙醇(A·R),其組成與含量按照化學(xué)式Li2Ba1-x-ySiO4:xEu2+,yRE3+,RE3+=Sm進(jìn)行配置,x=0.4mol%,y=0.2mol%。其工藝步驟為:
(1)配置金屬離子溶液,按化學(xué)計(jì)量,稱取質(zhì)量取75分之一配方摩爾質(zhì)量,配方摩爾質(zhì)量為1molLi2M1-x-ySiO4的質(zhì)量,當(dāng)取x=0.4mol%,y=0.2mol%時(shí),則分別稱取Li2CO3=1.0345g、BaCO3=2.6155g、(C2H5O)4Si=2.7788g、Eu2O3=0.0094g、Sm2O3=0.0046g原料,用3-4ml濃度為65%~68%的硝酸溶解SrCO3,得到金屬離子溶液A。
(2)將濃硝酸加一定量的去離子水混合配成濃度為(1-2)mol/L的稀硝酸;用稀硝酸溶解Eu2O3、Sm2O3得到相應(yīng)的金屬離子溶液B,將金屬離子溶液A與金屬離子溶液B混合均勻,得到溶液C。
(3)按比例TEOS、稀硝酸、乙醇和去離子水體積比7:5:10:10,將乙醇,稀硝酸和去離子水依次滴加到正硅酸乙酯(TEOS)使正硅酸乙酯充分水解,得混合溶液。再取微量Ag納米顆粒分散在制得的混合溶液中,攪拌4-6h混合均勻,得到溶液D。
(4)將溶液D加到金屬離子溶液C中,并加入一定量碳酸鹽Li2CO3于磁力攪拌器60℃混合均勻,形成凝膠,加熱干燥制成干凝膠;
(5)將制得的干凝膠,在400-600℃的溫度下煅燒并保溫1h,然后冷卻至室溫得到初次煅燒物。
(6)稱取前軀體即初次煅燒物質(zhì)量的4%助溶劑H3BO3和初次煅燒物質(zhì)量6%的分散劑SDBS與初次煅燒物混合均勻。將混合物放入高溫爐內(nèi)加熱,通入氣氛為H2/N2(5%/95%,體積比v/v)的還原氣氛,煅燒溫度為800-900℃,保溫時(shí)間為1-4h,然后自然冷卻。
(7)將燒制后的產(chǎn)物用去離子水洗滌至中性,過篩分類,檢測成品的發(fā)光亮度和顆粒度,合格后包裝。
本實(shí)施例制備得到的熒光粉在波長λex=420nm激發(fā)下的發(fā)射光譜圖參見圖5。本實(shí)施例制備的熒光粉顆粒分布均勻,粉體粒度大約為0.5~6μm。本實(shí)施例制備得到的硅酸鹽熒光粉的熒光強(qiáng)度達(dá)到了600a.u.以上。
實(shí)施例6
選原料:Li2CO3(A·R)、BaCO3(A·R)、Eu2O3(A·R)、Bi2O3、Ag納米、正硅酸乙酯(TEOS)、HNO3(A·R)、無水乙醇(A·R),其組成與含量按照化學(xué)式Li2Ba1-x-ySiO4:xEu2+,yRE3+,RE3+=Bi進(jìn)行配置,x=0.5mol%,y=0.3mol%。其工藝步驟為:
(1)配置金屬離子溶液,按化學(xué)計(jì)量,稱取質(zhì)量取75分之一配方摩爾質(zhì)量,配方摩爾質(zhì)量為1molLi2M1-x-ySiO4的質(zhì)量,當(dāng)取x=0.5mol%,y=0.3mol%時(shí),則分別稱取Li2CO3=1.0345g、BaCO3=2.6103g、(C2H5O)4Si=2.7788g、Eu2O3=0.0117g、Bi2O3=0.0093g原料,用3-4ml濃度為65%~68%的硝酸溶解SrCO3,得到金屬離子溶液A。
(2)將濃硝酸加一定量的去離子水混合配成濃度為(1-2)mol/L的稀硝酸;用稀硝酸溶解Eu2O3、Bi2O3得到相應(yīng)的金屬離子溶液B,將金屬離子溶液A與金屬離子溶液B混合均勻,得到溶液C。
(3)按比例TEOS、稀硝酸、乙醇和去離子水體積比7:5:10:10,將乙醇,稀硝酸和去離子水依次滴加到正硅酸乙酯(TEOS)使正硅酸乙酯充分水解,得混合溶液。再取微量Ag納米顆粒分散在制得的混合溶液中,攪拌4-6h混合均勻,得到溶液D。
(4)將溶液D加到溶液C中,并加入一定量碳酸鹽Li2CO3于磁力攪拌器60℃混合均勻,形成凝膠,加熱干燥制成干凝膠;
(5)將制得的干凝膠,在400-600℃的溫度下煅燒并保溫1h,然后冷卻至室溫得到初次煅燒物。
(6)稱取前軀體即初次煅燒物質(zhì)量的4%助溶劑NaF和初次煅燒物質(zhì)量6%的分散劑SDBS與初次煅燒物混合均勻。將混合物放入高溫爐內(nèi)加熱,通入氣氛為H2/N2(5%/95%,體積比v/v)的還原氣氛,煅燒溫度為800-900℃,保溫時(shí)間為1-4h,然后自然冷卻。
(7)將燒制后的產(chǎn)物用去離子水洗滌至中性,過篩分類,檢測成品的發(fā)光亮度和顆粒度,合格后包裝。
本實(shí)施例制備得到的熒光粉在波長λex=420nm激發(fā)下的發(fā)射光譜圖參見圖6。本實(shí)施例制備的熒光粉顆粒分布均勻,粉體粒度大約為0.5~6μm。本實(shí)施例制備得到的硅酸鹽熒光粉的熒光強(qiáng)度達(dá)到了400a.u.以上。
實(shí)施例7
選原料:Li2CO3(A·R)、BaCO3(A·R)、Eu2O3(A·R)、Gd2O3、Ag納米、正硅酸乙酯(TEOS)、HNO3(A·R)、無水乙醇(A·R),其組成與含量按照化學(xué)式Li2Ba1-x-ySiO4:xEu2+,yRE3+,RE3+=Gd進(jìn)行配置,x=0.4mol%,y=0.2mol%。其工藝步驟為:
(1)配置金屬離子溶液,按化學(xué)計(jì)量,稱取質(zhì)量取75分之一配方摩爾質(zhì)量,配方摩爾質(zhì)量為1molLi2M1-x-ySiO4的質(zhì)量,當(dāng)取x=0.4mol%,y=0.2mol%時(shí),則分別稱取Li2CO3=1.0345g、BaCO3=2.6155g、(C2H5O)4Si=2.7788g、Eu2O3=0.0094g、Gd2O3=0.0048g原料,用3-4ml 65%~68%的硝酸溶解BaCO3,得到金屬離子溶液A。
(2)將濃硝酸加一定量的去離子水混合配成濃度為(1-2)mol/L的稀硝酸;用稀硝酸溶解Eu2O3、Gd2O3得到相應(yīng)的金屬離子溶液B,將金屬離子溶液A與金屬離子溶液B混合均勻,得到溶液C。
(3)按比例TEOS、稀硝酸、乙醇和去離子水體積比7:5:10:10,將乙醇,稀硝酸和去離子水依次滴加到正硅酸乙酯(TEOS)使正硅酸乙酯充分水解,得混合溶液。再取微量Ag納米顆粒分散在制得的混合溶液中,攪拌4-6h混合均勻,得到溶液D。
(4)將溶液D加到溶液C中,并加入一定量碳酸鹽Li2CO3于磁力攪拌器60℃混合均勻,形成凝膠,加熱干燥制成干凝膠;
(5)將制得的干凝膠,在400-600℃的溫度下煅燒并保溫60分鐘,然后冷卻至室溫得到初次煅燒物。
(6)稱取前軀體質(zhì)量即初次煅燒物的6%助溶劑NaF和初次煅燒物質(zhì)量4%的分散劑PEG與初次煅燒物混合均勻。將混合物放入高溫爐內(nèi)加熱,通入氣氛為H2/N2(5%/95%,體積比v/v)的還原氣氛,煅燒溫度為800-900℃,保溫時(shí)間為1-4h,然后自然冷卻。
(7)將燒制后的產(chǎn)物用去離子水洗滌至中性,過篩分類,檢測成品的發(fā)光亮度和顆粒度,合格后包裝。
本實(shí)施例制備得到的熒光粉在波長λex=420nm激發(fā)下的發(fā)射光譜圖參見圖7。本實(shí)施例制備的熒光粉顆粒分布均勻,粉體粒度大約為0.5~6μm。本實(shí)施例制備得到的硅酸鹽熒光粉的熒光強(qiáng)度達(dá)到了550a.u.。
實(shí)施例8
選原料:Li2CO3(A·R)、CaCO3(A·R)、Eu2O3(A·R)、Sm2O3、Ag納米、正硅酸乙酯(TEOS)、HNO3(A·R)、無水乙醇(A·R),其組成與含量按照化學(xué)式Li2Ba1-x-ySiO4:xEu2+,yRE3+,RE3+=Sm進(jìn)行配置,x=0.6mol%,y=0.2mol%。其工藝步驟為:
(1)配置金屬離子溶液,按化學(xué)計(jì)量,稱取質(zhì)量取75分之一配方摩爾質(zhì)量,配方摩爾質(zhì)量為1molLi2M1-x-ySiO4的質(zhì)量,當(dāng)取x=0.6mol%,y=0.2mol%時(shí),則分別稱取Li2CO3=1.0345g、CaCO3=1.3227g、(C2H5O)4Si=2.7788g、Eu2O3=0.0141g、Sm2O3=0.0046g原料,用稀硝酸溶解CaCO3,得到金屬離子溶液A。
(2)將濃硝酸加一定量的去離子水混合配成濃度為(1-2)mol/L的稀硝酸;用稀硝酸溶解Eu2O3、Bi2O3得到相應(yīng)的金屬離子溶液B,將金屬離子溶液A與金屬離子溶液B混合均勻,得到溶液C。
(3)按比例TEOS、稀硝酸、乙醇和去離子水體積比7:5:10:10,將乙醇,稀硝酸和去離子水依次滴加到正硅酸乙酯(TEOS)使正硅酸乙酯充分水解,得混合溶液。再取微量Ag納米顆粒分散在制得的混合溶液中,攪拌4-6h混合均勻,得到溶液D。
(4)將溶液D加到溶液C中,并加入一定量碳酸鹽Li2CO3于磁力攪拌器60℃混合均勻,形成凝膠,加熱干燥制成干凝膠;
(5)將制得的干凝膠,在400-600℃的溫度下煅燒并保溫60分鐘,然后冷卻至室溫得到初次煅燒物。
(6)稱取前軀體即初次煅燒物質(zhì)量的3%助溶劑NH4F和初次煅燒物質(zhì)量2%的分散劑SDBS與初次煅燒物混合均勻。將混合物放入高溫爐內(nèi)加熱,通入氣氛為H2/N2(5%/95%,體積比v/v)的還原氣氛,煅燒溫度為800-900℃,保溫時(shí)間為1-4h,然后自然冷卻。
(7)將燒制后的產(chǎn)物用去離子水洗滌至中性,過篩分類,檢測成品的發(fā)光亮度和顆粒度,合格后包裝。
本實(shí)施例制備得到的熒光粉在波長λex=420nm激發(fā)下的發(fā)射光譜圖參見圖8。本實(shí)施例制備的熒光粉顆粒分布均勻,粉體粒度大約為0.5~6μm。本實(shí)施例制備得到的硅酸鹽熒光粉的熒光強(qiáng)度達(dá)到了600a.u.以上。
實(shí)施例9
選原料:Li2CO3(A·R)、CaCO3(A·R)、Eu2O3(A·R)、Bi2O3、Ag納米、正硅酸乙酯(TEOS)、HNO3(A·R)、無水乙醇(A·R),其組成與含量按照化學(xué)式Li2Ba1-x-ySiO4:xEu2+,y RE3+,RE3+=Bi進(jìn)行配置,x=0.7mol%,y=0.2mol%。其工藝步驟為:
(1)配置金屬離子溶液,按化學(xué)計(jì)量,稱取質(zhì)量取75分之一配方摩爾質(zhì)量,配方摩爾質(zhì)量為1molLi2M1-x-ySiO4的質(zhì)量,當(dāng)取x=0.7mol%,y=0.2mol%時(shí),則分別稱取Li2CO3=1.0345g、CaCO3=1.3213g、(C2H5O)4Si=2.7788g、Eu2O3=0.0164g、Bi2O3=0.0062g原料,用稀硝酸溶解CaCO3,得到金屬離子溶液A。
(2)將濃硝酸加一定量的去離子水混合配成濃度為(1-2)mol/L的稀硝酸;用稀硝酸溶解Eu2O3、Bi2O3得到相應(yīng)的金屬離子溶液B,將金屬離子溶液A與金屬離子溶液B混合均勻,得到溶液C。
(3)按比例TEOS、稀硝酸、乙醇和去離子水體積比7:5:10:10,將乙醇,稀硝酸和去離子水依次滴加到正硅酸乙酯(TEOS)使正硅酸乙酯充分水解,得混合溶液。再取微量Ag納米顆粒分散在制得的混合溶液中,攪拌4-6h混合均勻,得到溶液D。
(4)將溶液D加到溶液C中,并加入一定量碳酸鹽Li2CO3于磁力攪拌器60℃混合均勻,形成凝膠,加熱干燥制成干凝膠;
(5)將制得的干凝膠,在400-600℃的溫度下煅燒并保溫60分鐘,然后冷卻至室溫得到初次煅燒物。
(6)稱取前軀體質(zhì)量即初次煅燒物質(zhì)量的4%助溶劑NH4F和初次煅燒物質(zhì)量3%的分散劑SDBS與初次煅燒物混合均勻。將混合物放入高溫爐內(nèi)加熱,通入氣氛為H2/N2(5%/95%,體積比v/v)的還原氣氛,煅燒溫度為800-900℃,保溫時(shí)間為1-4h,然后自然冷卻。
(7)將燒制后的產(chǎn)物用去離子水洗滌至中性,過篩分類,檢測成品的發(fā)光亮度和顆粒度,合格后包裝。
本實(shí)施例制備得到的熒光粉在波長λex=420nm激發(fā)下的發(fā)射光譜圖參見圖9。本實(shí)施例制備的熒光粉顆粒分布均勻,粉體粒度大約為0.5~6μm。本實(shí)施例制備得到的硅酸鹽熒光粉的熒光強(qiáng)度達(dá)到了500a.u.以上。
應(yīng)當(dāng)理解的是,對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說,可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換,而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。