專利名稱：一種鋁酸鹽基長余輝磷光粉的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種鋁酸鹽基長余輝磷光粉的制備方法，涉及一種光致發(fā)光材料的制備方法。
背景技術(shù)：
鋁酸鹽基長余輝材料是一種新興的光致發(fā)光材料，因為其優(yōu)良的長余輝特性受到普遍關(guān)注，同硫化物材料相比，它具有發(fā)光效率高、余輝時間長、化學(xué)穩(wěn)定性好、沒有放射性危害、抗老化性能好及產(chǎn)品附加值高等優(yōu)點。但是磷光粉對原料的要求非常嚴(yán)格，尤其是用于制備磷光粉的氧化鋁原料對磷光粉的性能影響較大。通常，制備鋁酸鹽基磷光粉多采用分析純的氧化鋁，有時還需要進(jìn)一步處理。
目前，有關(guān)鋁酸鹽基長余輝材料制備技術(shù)，已有一些文獻(xiàn)報道。
在《SrAl2O4:Eu2+，Dy3+長余輝光致發(fā)光材料的固相反應(yīng)法合成與特性》(張希艷，柏朝暉等，《稀有金屬材料與工程》，第32卷，第5期，2003年5月)中，介紹了一種方法，它將原料SrCO3(99.2％)，Al2O3(99.99％)按配方稱量，加入適量的助熔劑H3BO3及分析純的Eu2O3、Dy2O3充分混合均勻，為了加快反應(yīng)速度，需將Al2O3研磨至適當(dāng)?shù)牧６?。?300℃于還原氣氛中2h燒成，經(jīng)粉碎，過孔徑76μm篩，得到發(fā)光材料樣品。
在《鋁酸鍶銪鏑長余輝材料研究》(劉震，楊志平，《河北大學(xué)學(xué)報》(自然科學(xué)版)，第21卷，第4期，2001年12月)中，介紹了一種高溫固相反應(yīng)法。提出制備長余輝材料一方面要使原材料的氧化物和鹽類反應(yīng)生成鹽類基質(zhì)，另一方面須使稀土激活劑進(jìn)入基質(zhì)，處于基質(zhì)晶格的間隙或置換晶格原子，令不發(fā)光的物料變成發(fā)光材料，這個過程需要較高的溫度，通常采用高溫固相反應(yīng)法，高溫固相反應(yīng)法是將固態(tài)原料按特定的物質(zhì)的量的比混合后，在控制的氣氛下按預(yù)定的時間和溫度灼燒，粉碎燒結(jié)物，篩選后得長余輝材料的方法。原料純度要求有害雜質(zhì)會使發(fā)光性能明顯降低，所以熒光粉的基質(zhì)原料要經(jīng)過特殊處理，SrCO3，Al2O3，H3BO3要求達(dá)到分析純，Eu2O3，Dy2O3應(yīng)達(dá)到99.99％～99.999％。
在《摻雜稀土的xSrO·yAl2O3系長余輝發(fā)光材料的制備及其光學(xué)性能》(林元華，張中太等，《功能材料》，2001，32(3))中，介紹了xSrO·yAl2O3:Eu，Dy系光致發(fā)光材料的制備方法。它依據(jù)化學(xué)式xSrO·yAl2O3:Eu，Dy，以SrCO3，Eu(NO3)3和Dy(NO3)3為原料(試劑均為分析純)進(jìn)行配料，并摻雜少量的酒精。在球磨機上球磨10h，取出，100℃下干燥5h，然后將此混合粉體在弱還原氣氛下(1.5％H2～98.5％N2)進(jìn)行焙燒，即可制得xSrO·yAl2O3:Eu，Dy系發(fā)光材料。
在《稀土鋁酸鹽藍(lán)色熒光粉前驅(qū)體的制備及其應(yīng)用》(尹繼先，周雪珍等，《中國稀土學(xué)報》，第20卷，第6期，2002年12月)中，指出用于熒光粉制備的前驅(qū)體氧化鋁應(yīng)該是顆粒細(xì)而結(jié)實，分布均勻，表面積小，結(jié)晶性好。采用硫酸鋁銨熱解法制得的氧化鋁顆粒細(xì)，但比表面大，直接用于燒制熒光粉效果不理想。通過首先制備結(jié)晶碳酸鋁銨，再利用碳酸鋁銨的熱解來制備結(jié)晶性好的細(xì)顆料前驅(qū)體Al2O3。其方法用分析純的NH4Al(SO4)2·24H2O和精制的NH4HCO3分別用去離子水配成溶液備用。在50℃水浴加熱和攪拌下，慢慢把NH4Al(SO4)2·24H2O溶液滴加到事先加入混合表面活性劑的NH4HCO3溶液中，反應(yīng)后陳化12h，抽濾，并用去離子水反復(fù)洗滌5次，烘箱干燥，制得前驅(qū)體碳酸鋁銨，再在一定溫度下灼燒即可得Al2O3。
上述已有技術(shù)存在著工藝繁瑣，制備時間較長，不易在工業(yè)上推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能克服上述已有技術(shù)存在的不足，有效地簡化工藝過程，縮短制備時間，易于在工業(yè)上推廣應(yīng)用且合成的磷光粉發(fā)光亮度高、余輝時間長的鋁酸鹽基長余輝磷光粉的制備方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的。
一種鋁酸鹽基長余輝磷光粉的制備方法，包括將氫氧化鋁及硝酸鍶、氧化銪、氧化鏑、硼酸原料，按名義成份化學(xué)計量比稱量，用酒精混勻后，在還原氣氛下焙燒過程，其特征在于所用氫氧化鋁原料來源于將經(jīng)過凈化的工業(yè)鋁酸鈉溶液活化處理所得。
一種鋁酸鹽基長余輝磷光粉的制備方法，其特征在于工業(yè)鋁酸鈉溶液的凈化處理是在溶液中加入10～30g/l的石灰，在85～95℃溫度下，攪拌反應(yīng)1～2h，分離過濾得精制工業(yè)鋁酸鈉溶液。
一種鋁酸鹽基長余輝磷光粉的制備方法，其特征在于鋁酸鈉溶液的活化處理過程是按鋁酸鈉溶液中的Na2O全部反應(yīng)所需酸的理論量，在凈化后的鋁酸鈉溶液中加入硝酸或鹽酸制得膠狀氫氧化鋁，經(jīng)過濾、烘干制備出高活性的氫氧化鋁。
本發(fā)明的方法是采用工業(yè)鋁酸鈉溶液制備磷光粉用氫氧化鋁，進(jìn)而合成磷光粉，省卻了由氫氧化鋁焙燒為氧化鋁的過程，與工業(yè)氧化鋁生產(chǎn)流程相銜接，有效地簡化了工藝，節(jié)能降耗，易于在工業(yè)上推廣應(yīng)用。由于該方法生產(chǎn)的氫氧化鋁活性好，將之合成磷光粉，發(fā)光亮度高，余輝時間長。


圖1為本發(fā)明的方法的工藝流程圖。
圖2為實施例1的黃綠光的激發(fā)和發(fā)射光譜圖；(a)為SrAl2O4:Eu2+，RE3+的激發(fā)光譜；(b)為SrAl2O4:Eu2+，RE3+的發(fā)射光譜。
圖3為實施例2的Sr4Al14O25:Eu2+，RE3+的激發(fā)和發(fā)射光譜圖；(a)為Sr4Al14O25:Eu2+，RE3+的激發(fā)光譜；(b)為Sr4Ali4O25:Eu2+，RE3+的發(fā)射光譜。
圖4為實施例3的Sr5Al2O7S:Eu2+的激發(fā)和發(fā)射光譜圖；(a)為Sr5Al2O7S:Eu2+的激發(fā)光譜；(b)為Sr5Al2O7S:Eu2+的發(fā)射光譜。
具體實施例方式
一種鋁酸鹽基長余輝磷光粉的制備方法，首先在工業(yè)鋁酸鈉溶液中加入10～30g/l的石灰，在85～95℃溫度下，控制攪拌速度30～60r/min，攪拌反應(yīng)1～2h，過濾凈化；再在凈化后的鋁酸鈉溶液中加入硝酸或鹽酸制得活性氫氧化鋁膠狀物質(zhì)，硝酸或鹽酸的加入量應(yīng)根據(jù)溶液中的Na2O濃度計算加入。
硝酸或鹽酸的加入量以溶液成份計算加入，因溶液中的Na2O分為兩部分，一部分是與Al2O3結(jié)合的Na2O，另一部分是游離的Na2O，向溶液中加入硝酸或鹽酸時，發(fā)生下面的反應(yīng)。
加入鹽酸的反應(yīng)
所以硝酸或鹽酸的加入量應(yīng)根據(jù)溶液中的Na2O濃度計算。
由于Al(OH)3具有兩性，所以當(dāng)加入的酸微過量時，Al(OH)3易變成Al3+進(jìn)入溶液，所以計算HNO3或HCl的加入量一定要精確，不能過量加入。
最后將活性氫氧化鋁膠狀物質(zhì)與硝酸鍶、氧化銪、氧化鏑、硼酸等原料，按名義成份化學(xué)計量比稱量，用酒精混勻后，在還原氣氛、1100～1400℃條件下焙燒2～8h，制得色純度好、發(fā)光亮度高的紅、綠、藍(lán)三基色磷光粉。
實施例1
在工業(yè)鋁酸鈉溶液中加入15g/l的石灰在85℃下攪拌反應(yīng)1h，過濾，凈化處理后鋁酸鈉溶液的成份為NT150g/l、AO130g/l、Nk125g/l、SiO20.1g/l；向精制鋁酸鈉溶液中加入254(g/l)硝酸制得活性氫氧化鋁膠狀物質(zhì)，過濾、烘干。以活化的氫氧化鋁、硝酸鍶、氧化銪、氧化鏑、硼酸等為原料，加入少量酒精混勻。當(dāng)原料摩爾配比Sr∶Al為1∶2、助熔劑H3BO3添加量為基質(zhì)總量的9％、激活劑Eu2O3與敏化劑Dy2O3添加量均為基質(zhì)總量的3％(摩爾比)、焙燒溫度為1300℃、焙燒時間為4小時及還原氣氛條件下可得到黃綠色SrAl2O4:Eu2+，Dy3+發(fā)光體，且發(fā)光強度大，余輝時間長，已超出本熒光分光光度計測試范圍。
實施例2在工業(yè)鋁酸鈉溶液中加入10g/l的石灰在90℃下反應(yīng)2h，過濾，凈化處理后鋁酸鈉溶液的成份為NT125(g/l)、AO109(g/l)、Nk106(g/l)、SiO20.12(g/l)；向精制鋁酸鈉溶液中加入215(g/l)硝酸制得活性氫氧化鋁膠狀物質(zhì)，過濾、烘干。以活化的氫氧化鋁、硝酸鍶、氧化銪、氧化鏑、硼酸等為原料，加入少量酒精混勻。當(dāng)原料配比Sr∶Al(摩爾比)為4∶14、助熔劑H3BO3添加量為基質(zhì)總量的9％、激活劑Eu2O3與敏化劑Dy2O3添加量均為基質(zhì)總量的3％(摩爾比)、焙燒溫度為1300℃、焙燒時間為4小時及還原氣氛條件下可得到藍(lán)綠色Sr4Al14O25:Eu2+，Dy3+發(fā)光體，且發(fā)光強度大，余輝時間長，已超出本熒光分光光度計測試范圍。
實施例3在工業(yè)鋁酸鈉溶液中加入20g/l的石灰在85℃下反應(yīng)2h，過濾，凈化處理后鋁酸鈉溶液的成份為NT130(g/l)、AO105(g/l)、Nk107(g/l)、SiO20.03(g/l)；向精制鋁酸鈉溶液中加入217(g/l)硝酸制得活性氫氧化鋁膠狀物質(zhì)，過濾、烘干。以活化的氫氧化鋁、硝酸鍶、氧化銪、硫化鋅、硼酸等為原料，加入少量酒精混勻。當(dāng)原料配比Sr∶Al(摩爾比)為1∶0.4、Sr∶ZnS(摩爾比)為1∶0.2、助熔劑H3BO3添加量為基質(zhì)總量的9％、激活劑Eu2O3添加量為基質(zhì)總量的6％(摩爾比)、焙燒溫度為1200℃、焙燒時間為8小時條件下可得到紅色Sr5Al2O7S:Eu2+發(fā)光體，且發(fā)光強度大，余輝時間長。
實施例4在工業(yè)鋁酸鈉溶液中加入30g/l的石灰在95℃下反應(yīng)1h，過濾，凈化處理后鋁酸鈉溶液的成份為NT130(g/l)、AO105(g/l)、Nk110(g/l)、SiO20.03(g/l)；向精制鋁酸鈉溶液中加入129(g/l)鹽酸制得活性氫氧化鋁膠狀物質(zhì)，過濾、烘干。以活化的氫氧化鋁、硝酸鍶、氧化銪、硫化鋅、硼酸等為原料，加入少量酒精混勻。當(dāng)原料配比Sr∶Al(摩爾比)為1∶2、助熔劑H3BO3添加量為基質(zhì)總量的9％、激活劑Eu2O3與敏化劑Dy2O3添加量均為基質(zhì)總量的3％(摩爾比)、焙燒溫度為1300℃、焙燒時間為4小時及還原氣氛條件下可得到黃綠色SrAl2O4:Eu2+，Dy3+發(fā)光體，且發(fā)光強度大，余輝時間長，已超出本熒光分光光度計測試范圍。
實施例5在工業(yè)鋁酸鈉溶液中加入25g/l的石灰在95℃下反應(yīng)2h，過濾，凈化處理后鋁酸鈉溶液的成份為NT130(g/l)、AO105(g/l)、Nk120(g/l)、SiO20.03(g/l)；向精制鋁酸鈉溶液中加入141(g/l)鹽酸制得活性氫氧化鋁膠狀物質(zhì)，過濾、烘干。以活化的氫氧化鋁、硝酸鍶、氧化銪、硫化鋅、硼酸等為原料，加入少量酒精混勻。當(dāng)原料配比Sr∶Al(摩爾比)為1∶2、助熔劑H3BO3添加量為基質(zhì)總量的9％、激活劑Eu2O3與敏化劑Dy2O3添加量均為基質(zhì)總量的3％(摩爾比)、焙燒溫度為1300℃、焙燒時間為4小時及還原氣氛條件下可得到黃綠色SrAl2O4:Eu2+，Dy3+發(fā)光體，且發(fā)光強度大，余輝時間長，已超出本熒光分光光度計測試范圍。
實施例6在工業(yè)鋁酸鈉溶液中加入18g/l的石灰在90℃下反應(yīng)1h，過濾，凈化處理后鋁酸鈉溶液的成份為NT130(g/l)、AO105(g/l)、Nk115(g/l)、SiO20.03(g/l)；向精制鋁酸鈉溶液中加入135(g/l)鹽酸制得活性氫氧化鋁膠狀物質(zhì)，過濾、烘干。以活化的氫氧化鋁、硝酸鍶、氧化銪、硫化鋅、硼酸等為原料，加入少量酒精混勻。當(dāng)原料配比Sr∶Al(摩爾比)為1∶2、助熔劑H3BO3添加量為基質(zhì)總量的9％、激活劑Eu2O3與敏化劑Dy2O3添加量均為基質(zhì)總量的3％(摩爾比)、焙燒溫度為1300℃、焙燒時間為4小時及還原氣氛條件下可得到黃綠色SrAl2O4:Eu2+，Dy3+發(fā)光體，且發(fā)光強度大，余輝時間長，已超出本熒光分光光度計測試范圍。
權(quán)利要求
1.一種鋁酸鹽基長余輝磷光粉的制備方法，包括將氫氧化鋁及硝酸鍶、氧化銪、氧化鏑、硼酸原料，按名義成份化學(xué)計量比稱量，用酒精混勻后，在還原氣氛下焙燒過程，其特征在于所用氫氧化鋁原料來源于將經(jīng)過凈化的工業(yè)鋁酸鈉溶液活化處理所得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁酸鹽基長余輝磷光粉的制備方法，其特征在于工業(yè)鋁酸鈉溶液的凈化處理是在溶液中加入10～30g/l的石灰，在85～95℃溫度下，攪拌反應(yīng)1～2h，分離過濾得精制工業(yè)鋁酸鈉溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鋁酸鹽基長余輝磷光粉的制備方法，其特征在于鋁酸鈉溶液的活化處理過程是按鋁酸鈉溶液中的Na2O全部反應(yīng)所需酸的理論量，在凈化后的鋁酸鈉溶液中加入硝酸或鹽酸制得膠狀氫氧化鋁，經(jīng)過濾、烘干制備出高活性的氫氧化鋁。
全文摘要
一種鋁酸鹽基長余輝磷光粉的制備方法，涉及一種光致發(fā)光材料的制備方法。包括將氫氧化鋁及硝酸鍶、氧化銪、氧化鏑、硼酸原料，按名義成份化學(xué)計量比稱量，用酒精混勻后，在還原氣氛下焙燒過程，其特征在于所用氫氧化鋁原料來源于將經(jīng)過凈化的工業(yè)鋁酸鈉溶液活化處理所得。本發(fā)明的方法是采用工業(yè)鋁酸鈉溶液制備磷光粉用氫氧化鋁，進(jìn)而合成磷光粉，省卻了由氫氧化鋁焙燒為氧化鋁的過程，與工業(yè)氧化鋁生產(chǎn)流程相銜接，有效地簡化了工藝，節(jié)能降耗，易于在工業(yè)上推廣應(yīng)用。由于該方法生產(chǎn)的氫氧化鋁活性好，將之合成磷光粉，發(fā)光亮度高，余輝時間長。
文檔編號C09K11/80GK1766033SQ200510102410
公開日2006年5月3日 申請日期2005年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月9日
發(fā)明者王熙慧, 吳鋼, 呂子劍, 張學(xué)英, 黃可龍, 龔斌, 薛祎姝, 全玉, 李朝建, 劉素琴, 趙鑿元, 張瑜, 姜電華, 鄭敏 申請人:中國鋁業(yè)股份有限公司