專利名稱：擬薄水鋁石晶種化稀土發(fā)光材料制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
發(fā)光陶瓷材料二.
背景技術(shù)：
鋁酸鹽體系發(fā)光材料的制備分為高溫固相法、化學(xué)沉淀法、水熱合成法、燃燒合成法等。高溫合成法是目前的主要合成方法，即以碳酸鍶、稀土氧化物、助熔劑與氧化鋁充分混合，在溫度1300℃以上燒成。為克服固相燒結(jié)溫度高，組分均勻化問題，軟化學(xué)合成方法得到重視。
在名稱為“稀土氧化物納米熒光粉及其制備方法”申請?zhí)枮?8106748.4的專利申請中，公開了用尿素化學(xué)和超聲化學(xué)合成非摻雜型三價納米熒光粉的方法，采用的是單一稀土體系，沒有涉及解團(tuán)聚和分散技術(shù)。在文獻(xiàn)“溶膠-凝膠法稀土離子(Gd3+，Ho3+，Pr3+，Sm3+，Dy3+and Tm3+)摻雜氧化鋁薄膜[T.Ishizaka，Y.Kurokawa，Journal of Luminescence92(2001)57-63]”中，用AlCl3制備氧化鋁溶膠，約15％高濃度的離子摻入膠體。AlCl3容易引入氯離子，不容易洗滌，用氨水膠溶產(chǎn)生環(huán)境污染。
在各種軟化學(xué)合成技術(shù)中，鋁酸鹽組分均勻化問題得到改善，但存在原料來源、有機(jī)溶劑、純度、操作繁瑣、周期長等方面問題，制約工業(yè)化生產(chǎn)的實現(xiàn)。
本發(fā)明采用擬薄水鋁石溶膠-凝膠法，通過加入金屬氫氧化物和稀土氫氧化物方式，解決上述問題。
三.
發(fā)明內(nèi)容
1.發(fā)明目的本發(fā)明采用擬薄水鋁石原料，用溶膠-凝膠法制備鋁酸鹽體系發(fā)光材料。用擬薄水鋁石原料，降低制備成本；用納米氧化鋁膠體，促使各功能組分均勻分散；加入氫氧化鋁晶種，改善鋁酸鍶合成條件，提高產(chǎn)物穩(wěn)定性；鍶、銪、鏑以氫氧化物形式摻入，提高固相合成反應(yīng)和稀土離子擴(kuò)散活性。
2.技術(shù)內(nèi)容(1)工藝流程圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。擬薄水鋁石原料，用水溶解，用酸調(diào)整酸度至PH值為1-4，經(jīng)均勻化分散，形成氧化鋁透明膠體；加入金屬氫氧化物作為晶種，均勻分散，得到晶種化氧化鋁漿料；再加入稀土氧化物，均勻分散，經(jīng)靜置后的膠體干燥得復(fù)合粉體，在弱還原氣份下燒成，經(jīng)粉碎、分級后制得稀土鋁酸鹽發(fā)光粉體材料。
(2)擬薄水鋁石的純度(百分含量)為98-99％；加水溶解固液比為氧化鋁∶水(重量百分比)＝8-15％∶92-85％，用硝酸或磷酸調(diào)整酸度，經(jīng)均勻化分散后制得氧化鋁透明膠體。
(3)加入氫氧化鋁和氫氧化鍶晶種，其純度(百分含量)為98-99％，平均粒徑50～100鈉米，在上述氧化鋁膠體中先加入晶種氧化鋁，其加入量是氧化鋁膠體中氧化鋁固含量，氫氧化鋁＝100∶40～60(重量比)，后加入氫氧化鍶晶種，加入量是膠體中氧化鋁總固含量∶氫氧化鍶＝100∶30～50(重量比)，經(jīng)均勻化分散后制得晶種化氧化鋁漿料。
(4)稀土發(fā)光激活劑是氫氧化銪和氫氧化鏑，純度(百分含量)99.9-99.99％，平均粒徑1-5微米，加入量漿料中的鋁酸鍶∶氫氧化銪＝100∶1～3(重量比)漿料中的鋁酸鍶∶氫氧化鏑＝100∶1～3(重量比)經(jīng)均勻化分散后制得復(fù)合溶膠。
(5)復(fù)合溶膠靜置12-24小時，干燥脫除附著水后，在還原氣氛中燒成6-12小時，陶瓷球磨粉碎后分級，得到微米級鋁酸鍶發(fā)光粉體材料。3.與公知技術(shù)相比本發(fā)明具備的優(yōu)點及積極效果(1)用溶膠-凝膠方法，確保組分均勻化，不采用通常的固相合成法制備鋁酸鍶；(2)用我國資源豐富的擬薄水鋁石原料，容易工業(yè)化，避免采用鋁醇鹽或鋁無機(jī)鹽制備溶膠并進(jìn)行稀土摻雜制備方法，不引入雜質(zhì)離子；(3)加入氫氧化鋁晶種，降低γ→θ→α氧化鋁相變溫度，提高發(fā)光材料產(chǎn)品穩(wěn)定性；(4)鍶、銪、鏑以氫氧化物形式加入，強(qiáng)化均勻分散，提高鋁酸鍶固相合成反應(yīng)活性和稀土離子擴(kuò)散活性；(5)原料無有害成分，稀土無放射性；(6)燒成溫度低、鋁酸鹽產(chǎn)品疏松、操作簡單、純度易控、發(fā)光強(qiáng)度高。
四.
圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
五.
具體實施例方式
實例一按擬薄水鋁石中氧化鋁固含量∶水＝10∶90(百分重量比)，將擬薄水鋁石溶解于蒸餾水中，用百分濃度為30％的硝酸調(diào)整pH值為＝1-4，機(jī)械攪拌3-6小時，得到透明的氧化鋁膠體；分別按膠體中氧化鋁固含量∶氫氧化鋁＝100∶50(重量比)，氧化鋁總固含量∶氫氧化鍶＝100∶40(重量比)，同時加入氫氧化鋁晶種和氫氧化鍶，平均粒徑為50-80納米，攪拌10-12小時后，得到晶種化氧化鋁漿料；在漿料中按漿料中的鋁酸鍶∶氫氧化銪＝100∶1.35加入氫氧化銪；后按漿料中的鋁酸鍶∶氫氧化鏑＝100∶2.3加入氫氧化鏑，用陶瓷球磨10-12小時，靜置24小時，得到凝膠，在80～100℃下干燥脫除附著水后，在活性碳存在下，用2.45GHZ微波加熱裝置處理120分鐘，用陶瓷球磨粉碎后分級，得到微米級鋁酸鹽發(fā)光粉體材料。
實例二按擬薄水鋁石中氧化鋁固含量∶水＝14∶86(百分重量比)，把擬薄水鋁石溶解于蒸餾水中，用百分濃度為20％的磷酸調(diào)整酸度機(jī)械攪拌5-6小時，得到pH值為＝2-4的透明的氧化鋁膠體。按膠體中氧化鋁固含量∶氫氧化鋁＝100∶60(重量比)、氧化鋁總固含量∶氫氧化鍶＝100∶50(重量比)、鋁酸鍶∶稀土＝100∶2(重量比)，往氧化鋁膠體中同時加入(實例一)中所述的氫氧化鋁、氫氧化鍶、氫氧化銪和氫氧化鏑，球磨10-12小時后，靜置24小時，得到凝膠。凝膠在空氣流中溫度80-100℃下干燥脫除附著水，放入水平式爐內(nèi)，通入95％N2+5％H2(體積比)混合氣，在溫度1000-1200℃下燒成兩次，每次燒成6-8小時，兩次燒成之后陶瓷球磨破碎1次，過篩得到微米級鋁酸鹽發(fā)光粉體材料。
實例三在實例二中得到的凝膠在空氣流中溫度80-100℃下干燥10-12小時后進(jìn)行三次燒成，即在水平式電爐內(nèi)，通入70-80％(體積)N2+30-20％(體積)Ar2的混合氣，在溫度1200-1300℃下燒成，每次燒成10-12小時，每次燒成之間用陶瓷球磨破碎，過篩得到微米級鋁酸鹽發(fā)光粉體材料。
權(quán)利要求
1.一種擬薄水鋁石晶種化稀土發(fā)光材料制備工藝，其特征是將原料擬薄水鋁石用水溶解，調(diào)整酸度至PH值為1-4，經(jīng)均勻化分散，形成氧化鋁透明膠體，加入金屬氫氧化物作為晶種，再均勻化分散，得到晶種化氧化鋁漿料，再加入稀土氫氧化物、再均勻分散，經(jīng)靜置后的凝膠干燥脫水，在弱還原氣氛下燒成，經(jīng)粉碎分級后得到微米級稀土鋁酸鹽粉體發(fā)光材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土發(fā)光材料制備工藝，其特征是擬薄水鋁石的純度為98-99％，按擬薄水鋁石中氧化鋁固含量水＝8～15％＝92～85％的比例溶解擬薄水鋁石。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土發(fā)光材料制備工藝，其特征是，用重量百分濃度為20～30％的磷酸或硝酸調(diào)整溶液PH值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土發(fā)光材料制備工藝，其特征是氫氧化物晶種是氫氧化鋁和氫氧化鍶，其純度為98-99％，平均粒度50-100納米，加入量的配比是膠體中氧化鋁固含量氫氧化鋁＝100∶40～60，氧化鋁總固含量氫氧化鍶＝100∶30～50。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土發(fā)光材料制備工藝，其特征是稀土激活劑是氫氧化銪和氫氧化鏑，其純度均為99.9～99.99％，平均粒徑1～5微米，加入量的重量比為漿料中的鋁酸鍶∶稀土氫氧化物＝100∶1～3。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土發(fā)光材料制備工藝，其特征是均勻化分散采用機(jī)械攪拌或陶瓷球磨。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土發(fā)光材料制備工藝，其特征是干燥溫度80-100℃，干燥脫除附著水。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的稀土發(fā)光材料制備工藝，其特征是燒成溫度為1000-1300℃，所述的弱還原所分是通入體積比為95％∶5％的N2、H2氣體混合物或體積比為70～80％∶30～20％的N2、Ar2氣體混合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種擬薄水鋁石晶種化稀土發(fā)光材料制備工藝。以擬薄水鋁石為原料，用水溶解，用酸調(diào)整溶液的pH值至1－4，形成穩(wěn)定氧化鋁透明膠體；加入金屬氫氧化物作為晶種，均勻分散后得到晶種化氧化鋁漿料；再加入稀土氫氧化物、均勻分散、靜置后的膠體經(jīng)干燥得到復(fù)合粉體，在弱還原氣分下燒成、粉碎、分級后得到微米級的稀土鋁酸鹽發(fā)光粉體材料。該材料采用溶膠、凝膠法，確保組分均勻化；原料易得、易工業(yè)化；加入氫氧化物晶種、提高產(chǎn)品發(fā)光穩(wěn)定性；加入鍶、銪、鏑的氫氧化物提高了稀土離子的擴(kuò)散性；還具有成本低、穩(wěn)定性好和不污染環(huán)境等優(yōu)點?？捎糜诟鞣N標(biāo)示、裝飾、工藝品、照明等蓄光型發(fā)光材料。
文檔編號C09K11/77GK1454963SQ0311787
公開日2003年11月12日 申請日期2003年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月13日
發(fā)明者王達(dá)健 申請人:昆明理工大學(xué)