專利名稱:一種對熒光粉表面進行納米包覆的低熱固相方法
技術領域:
本發明屬于顆粒表面包覆技術領域,涉及一種對熒光粉表面進行納米包覆的低熱固相方法。
背景技術:
摻Eu的紅色熒光粉在平板顯示,彩色電視,背投顯示領域起著越來越重要的作用。其中(Y,Gd)BO3:Eu3+,Y2O3:Eu3+和Gd2O3:Eu3+紅色熒光粉越來越得到人們的廣泛關注。然而,由于外界因素和發光材料本身的因素,未經表面處理的熒光粉往往存在粉末團聚、表面電性能和化學性能不穩定的現象。例如熒光粉要求有良好的分散性,但由于表面電性的原因,熒光粉在水中或制漿時,其分散性很差,從而發光效率很快的下降。因此通常在熒光粉表面包覆一層或多層材料來解決熒光粉由于電性和表面化學活性造成的發光性能的下降的問題。如在熒光粉表面包覆一層硅、鋁的氧化物膜,使熒光粉和外界隔離開,從而提高熒光粉的化學穩定性。同時,在熒光粉表面包覆無機或有機材料,不僅可以起到改善熒光粉物理性能的作用,在熒光粉表面包覆特殊材料也可以改善熒光粉的發光性能。然而,若包覆層太厚,也不能起到良好的作用,反而會由于厚的包覆材料的影響而導致發光性能的下降,并且包覆物容易團聚,使包覆層不均勻,因此在熒光粉表面包覆上納米級的包覆層就顯得格外重要。納米級的包覆層不僅可以起到保護熒光粉的作用,也因為納米粒子的特殊性質而使其具有更多的優良性能。已有很多在熒光粉表面包覆的專利,例如在專利(US5387436)中,R.Cornelis等人在紅粉Y2O3:Eu3+表面包覆紅色顏料Fe2O3,他們首先將Y2O3:Eu3+顆粒分散在鐵鹽的溶液中,加堿得到Fe(OH)3的沉淀物,再經煅燒得到表面包覆Fe2O3的Y2O3:Eu3+熒光粉。在專利(US5126166)中,D.Arunava等人用液相法在紅粉Y2O3:Eu3+表面包覆一層硅、鋁的氧化物膜,降低了紅粉在水基漿料中的降解。在專利(US6013314)中,W.Dieter等人在紅粉Y2O2S:Eu3+表面包覆赤鐵礦,首先將Y2O2S:Eu3+分散到硝酸鐵、尿素和草酸的混合溶液中,90℃陳化反應2h得到Y2O2S:Eu3+表面包覆鐵的化合物,經煅燒即可得到包覆赤鐵礦的熒光粉。在專利(US4855189)中,Simopoulous等人用化學氣相沉積(CVD)的方法在熒光粉的表面包覆了SiO2。然而液相法或化學氣相沉積法均存在工藝復雜的缺點,同時液相法也會增加包覆過程中熒光粉的降解。
發明內容
為了解決傳統濕法進行熒光粉表面包覆時熒光粉容易在水溶液中溶解,從而使熒光粉發光效率下降的問題,而且克服氣相反應法工藝復雜較難控制的弱點,以及厚的包覆層對發光強度的影響和分散性差的缺點。本發明的目的是提供一種對熒光粉表面進行納米包覆的低熱固相方法。低熱固相反應法是一種新興的制備納米材料的方法,具有工藝簡單、污染少的優點,我們將該法用于熒光粉的表面包覆中,分別在(Y,Gd)BO3:Eu3+熒光粉表面包覆上納米級Fe2O3,在Y2O3:Eu3+和Gd2O3:Eu3+熒光粉表面包覆上納米級SiO2和Al2O3。
為實現上述目的,本發明的方法采用如下步驟和條件第一步將熒光粉、作為包覆用的材料Na2SiO3·9H2O以及和包覆材料起化學反應的NH4Cl固體粉末,按1∶(0.005-0.2)∶(0.01-0.6)摩爾比混合,輕研磨使其均勻混合得到混合物;第二步依次用去離子水和無水乙醇洗滌上述混合物后,在60-80℃烘干得到已包覆的熒光粉;如上所述的方法,在第一步所述的作為包覆用的材料還可以選擇Fe(NO3)3·9H2O或Al2(SO4)3·18H2O,和包覆材料起化學反應的固體粉末為NaOH;Fe(NO3)3·9H2O與NaOH的摩爾數比為1∶3;Al2(SO4)3·18H2O與NaOH的摩爾數比為1∶6;在第二步將已經烘干的熒光粉再于400-600℃下煅燒0.5-1h,得到已包覆的熒光粉。
本發明的優點,工藝簡單,操作方便,污染少。克服了氣相反應法工藝復雜難控制的弱點;而且包覆層的厚度為納米級,包覆層均勻,測試數據如圖1的掃描電鏡照片和附圖2的光電子能譜圖所示。從圖1可見,包覆后的顆粒大小形狀變化不大,表面光滑度提高,說明包覆層很薄且包覆均勻。從圖2可見光電子能譜圖檢測到了Fe2p的譜峰,以及包覆前后O1s的譜峰,包覆后O1s的電子結合能從530.8位移到531.3eV,又因為光電子能譜的檢測深度為納米級,說明包覆的物質為納米級的氧化鐵。并且解決了熒光粉的易團聚、分散性差的問題,測試數據如圖3的掃描電鏡照片所示。從圖3可見,包覆SiO2后,Gd2O3:Eu3+的分散性得到了提高。而且克服了傳統濕法進行熒光粉包覆時熒光粉容易在水溶液中溶解,從而使熒光粉發光強度下降的問題,測試數據如圖4所示。從圖4可見,包覆納米SiO2后,紅粉Y2O3:Eu3+的發光強度較未經包覆的紅粉提高了13%(強度從原來的6449.6提高到7281.5)。包覆納米級Fe2O3后,紅色熒光粉(Y,Gd)BO3:Eu3+的色純度得到了提高,測試數據如圖5所示。從圖5可見,包覆納米氧化鐵后,熒光粉的紅光/橙光的比值(5D0-7F2/5D0-7F1)比包覆前有所提高,說明包覆后的色純度得到了提高。
圖1是(Y,Gd)BO3:Eu3+熒光粉和表面包覆納米Fe(NO3)3·9H2O后的掃描電鏡照片(a,未包覆的熒光粉;b,已包覆的熒光粉)。
圖2是(Y,Gd)BO3:Eu3+熒光粉和表面包覆納米Fe(NO3)3·9H2O后的光電子能譜中Fe2p和O1s的能譜圖(a,Fe2p;b,包覆前后的O1s)。
圖3是Gd2O3:Eu3+熒光粉表面包覆納米Al2(SO4)3·18H2O與未包覆的熒光粉的掃描電鏡照片(a,未包覆的熒光粉;b,已包覆的熒光粉)。
圖4是Y2O3:Eu3+熒光粉表面包覆納米Al2(SO4)3·18H2O與未包覆的熒光粉的熒光光譜圖(a,未包覆的熒光粉;b,已包覆的熒光粉)。
圖5是(Y,Gd)BO3:Eu3+熒光粉和表面包覆納米Fe(NO3)3·9H2O后的熒光光譜圖(a,未包覆的熒光粉;b已包覆的熒光粉)
具體實施例方式實施例1.稱取1.747g(0.01MoL)(Y,Gd)BO3:Eu3+熒光粉和0.3636g(0.0009MoL)Fe(NO3)3·9H2O,在瑪瑙研缽中輕輕研磨使其均勻混合。再加入0.108g(0.0027MoL)NaOH固體粉末,混合研磨40分鐘后,得到的混合物分別用去離子水和無水乙醇洗滌3次后,于80℃烘干,再在400℃下煅燒半小時得到表面包覆納米氧化鐵的熒光粉。
實施例2.稱取1.747g(0.01MoL)(Y,Gd)BO3:Eu3+熒光粉和0.2424g(0.0006MoL)Fe(NO3)3·9H2O,在瑪瑙研缽中輕輕研磨使其均勻混合。再加入0.072g(0.0018MoL)NaOH固體粉末,混合研磨40分鐘后,得到的混合物分別用去離子水和無水乙醇洗滌3次后,于80℃烘干,再在500℃下煅燒半小時得到表面包覆氧化鐵的熒光粉。
實施例3.稱取1.747g(0.01MoL)(Y,Gd)BO3:Eu3+熒光粉和0.1212g(0.0003MoL)Fe(NO3)3·9H2O,在瑪瑙研缽中輕輕研磨使其均勻混合。再加入0.036g(0.0009MoL)NaOH固體粉末,混合研磨40分鐘后,得到的混合物分別用去離子水和無水乙醇洗滌3次后,于80℃烘干,再在600℃下煅燒半小時得到表面包覆氧化鐵的熒光粉。
實施例4.稱取1.747g(0.01MoL)(Y,Gd)BO3:Eu3+熒光粉和0.01212g(0.00003MoL)Fe(NO3)3·9H2O,在瑪瑙研缽中輕輕研磨使其均勻混合。再加入0.0036g(0.00009MoL)NaOH固體粉末,混合研磨40分鐘后,得到的混合物分別用去離子水和無水乙醇洗滌3次后于80℃烘干,再在400℃下煅燒半小時得到表面包覆氧化鐵的熒光粉。
實施例5.稱取1.33g(0.005MoL)Y2O3:Eu3+熒光粉和0.1665g(0.00025MoL)Al2(SO4)3·18H2O,在瑪瑙研缽中輕輕研磨使其均勻混合。再加入0.06g(0.0015MoL)NaOH固體粉末,混合研磨40分鐘后,得到的混合物分別用去離子水和無水乙醇洗滌3次后于60℃烘干,再在600℃下煅燒半小時得到表面包覆氧化鋁的熒光粉。
實施例6.稱取2g(0.0055MoL)Gd2O3:Eu3+熒光粉和0.314g(0.0011MoL)Na2SiO3·9H2O混合均勻,在瑪瑙研缽中研磨使其混合均勻,加入0.118g(0.0022MoL)NH4Cl固體粉末,研磨20分鐘后,得到的混合物分別用去離子水和無水乙醇洗滌3次后,再于60℃下烘干即可得到表面包覆SiO2的Gd2O3:Eu3+熒光粉。
實施例7.稱取1g(0.00276MoL)Gd2O3:Eu3+熒光粉和0.079g(0.000278MoL)NaSiO3·9H2O在瑪瑙研缽中研磨使其混合均勻,加入0.045g(0.00084MoL)研磨的NH4Cl固體粉末,研磨20分鐘后,得到的混合物分別用去離子水和無水乙醇洗滌3次后,再于60℃下烘干即可得到表面包覆SiO2的Gd2O3:Eu3+熒光粉。
實施例8.稱取3.31g(0.0136MoL)Y2O3:Eu3+熒光粉和0.773g(0.00272MoL)Na2SiO3·9H2O混合均勻,在瑪瑙研缽中研磨后,再加入0.29g(0.00544MoL)NH4Cl固體粉末將三者于室溫下研磨20min后,得到的混合物分別用去離子水和無水乙醇洗滌3次后于60℃的烘箱中烘干得到表面包覆SiO2的Y2O3:Eu3+熒光粉。
權利要求
1.一種對熒光粉表面進行納米包覆的低熱固相方法,其特在于,其步驟和條件為第一步將熒光粉、作為包覆用的材料Na2SiO3·9H2O以及和包覆材料起化學反應的NH4Cl固體粉末,按1∶(0.001-0.2)∶(0.01-0.6)摩爾比混合,輕研磨使其均勻混合,得到混合物;第二步依次用去離子水和無水乙醇洗滌上述混合物后,在60-80℃烘干得到已包覆的熒光粉。
2.如權利要求1所述的一種對熒光粉表面進行納米包覆的低熱固相方法,其特征在于在第一步所述的作為包覆用的材料可以選擇Fe(NO3)3·9H2O,和包覆材料起化學反應的固體粉末為NaOH;Fe(NO3)3·9H2O與NaOH的摩爾數比為1∶3;在第二步將所述的已經烘干的熒光粉再于400-600℃下煅燒0.5-1h得到已包覆的熒光粉。
3.如權利要求1所述的一種對熒光粉表面進行納米包覆的低熱固相方法,其特征在于在第一步所述的作為包覆用的材料可以選擇Al2(SO4)3·18H2O,和包覆材料起化學反應的固體粉末為NaOH;Al2(SO4)3·18H2O與NaOH的摩爾數比為1∶6;在第二步將所述的已經烘干的熒光粉再于400-600℃下煅燒0.5-1h得到已包覆的熒光粉。
全文摘要
本發明涉及一種對熒光粉表面進行納米包覆的低熱固相方法。將熒光粉、包覆用的材料Na
文檔編號C09K11/02GK1786104SQ20051001726
公開日2006年6月14日 申請日期2005年11月4日 優先權日2005年11月4日
發明者劉桂霞, 洪廣言, 張吉林 申請人:中國科學院長春應用化學研究所