專利名稱：一種納米硅酸鹽熒光粉的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于LED用熒光粉技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種納米硅酸鹽熒光粉的制備方法
背景技術(shù)：
發(fā)白光的發(fā)光二極管(LED)在20世紀(jì)90年代末出現(xiàn)，成為第四代照明光源。實(shí)現(xiàn)白光LED其中有兩個(gè)重要方案(I)藍(lán)光LED芯片和可被藍(lán)光有效激發(fā)的發(fā)黃光的突光體有機(jī)結(jié)合組成白光LED ； (2)像三基色節(jié)能燈那樣發(fā)紫外光LED芯片和可被紫外光有效激發(fā)而發(fā)紅、藍(lán)、綠的三基色熒光體或多基色熒光體有機(jī)結(jié)合。在熒光粉轉(zhuǎn)換白光LED的制作上，硅酸鹽是一種重要的新選擇，因該材料對(duì)紫外、近紫外、藍(lán)光具有顯著的吸收；量產(chǎn)制備成本低廉；在紫外LED應(yīng)用時(shí)，具有高溫度穩(wěn)定性(至少120°C以上)；具有物理(如高強(qiáng)輻射)與化學(xué)穩(wěn)定性，抗氧化、抗潮、不與封裝樹脂作用的優(yōu)勢(shì)；以及可搭配紫外/藍(lán)光芯片，可供制作各種色溫的白光LED，但是缺點(diǎn)是傳統(tǒng)的高溫固相合成法合成的晶粒較粗大，為了獲得粉狀的硅酸鹽材料，需要將塊狀的燒結(jié)物磨細(xì)，這個(gè)過(guò)程會(huì)破壞硅酸鹽材料的晶形，而影響其發(fā)光強(qiáng)度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題在于提供一種納米硅酸鹽熒光粉的制備方法，利用常見的廉價(jià)化合物為原材料，在較低的溫度下合成易于粉碎的娃酸鹽突光粉。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)一種納米硅酸鹽熒光粉的制備方法，包括以下步驟I)按硅酸鹽熒光粉的化學(xué)通式BaxAy SiO4: (2_X-y)Eu，其中A為Ca或Sr，x y= (1. 5 I. 99) (0.48 0.001)，0 < 2-x-y < 1.0，進(jìn)行以下混合:將鈣或鍶的氧化物與銪的氧化物按照y (2-x-y)的摩爾比混合后，用酸溶解后得到溶液A ；將鋇的氧化物與正硅酸乙酯按照X I的摩爾比混合后，加入到檸檬酸-乙醇混合溶液中，充分混合后再經(jīng)超聲波分散得到均勻懸濁液B ；將硼酸作為催化劑，用水溶解后得到溶液C ；2)按A : Ba = X : y的摩爾比，將溶液A、均勻懸濁液B和溶液C混合，攪拌均勻后加入氨水調(diào)節(jié)PH值為2 4 ;然后在80 100°C下充分?jǐn)嚢?，直至形成無(wú)色透明的凝膠；將該凝膠通風(fēng)條件下干燥，得到干凝膠體；3)將干凝膠體研磨成粉，于400 550°C下保溫3 6h后，再在還原氣氛下于900 1100°C下燒結(jié)3 5h，冷卻后得到納米硅酸鹽熒光粉。所述的酸為稀硝酸，以溶解鈣或鍶的氧化物與銪的氧化物為準(zhǔn)。所述的X y = (I. 80 I. 98) (0. 002 0. 19)。所述的0. 01 < 2-x-y < 0. 2。所述的檸檬酸-乙醇混合溶液中，以檸檬酸的體積分?jǐn)?shù)為5 20%，檸檬酸鋇的摩爾比為I 2. 5 I。所述的凝膠的干燥為鼓風(fēng)干燥箱中于250 350°C干燥5h以上。
所述的步驟3)中干凝膠體于430 520°C下保溫3 6h后，再在還原氣氛下于950 1050°C下燒結(jié)3 5h。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果本發(fā)明提供的納米硅酸鹽熒光粉的制備方法，以常見的廉價(jià)化合物為原材料，通過(guò)溶膠-凝膠法制備凝膠時(shí)先驅(qū)體的混合是在溶液中進(jìn)行，短時(shí)間就可以混合均勻，達(dá)到納米級(jí)甚至分子級(jí)，因而具有更好的反應(yīng)活性；在燒結(jié)時(shí)經(jīng)過(guò)兩個(gè)階段的燒結(jié)，避免高溫過(guò)程中產(chǎn)物晶粒過(guò)大，還能改善材料的顯微結(jié)構(gòu)和宏觀性能，獲得粒度分布均勻的發(fā)光材料，燒成溫度可比高溫固相法降低300 500°C，且產(chǎn)物蓬松，易于粉碎，能夠獲得更好的發(fā)光效果。


圖I為本發(fā)明的實(shí)施例I制備的硅酸鹽熒光粉的SEM圖譜；圖2為本發(fā)明的實(shí)施例3制備的硅酸鹽熒光粉的SEM圖譜；圖3為本發(fā)明的實(shí)施例I和實(shí)施例3所制備的硅酸鹽體系熒光粉發(fā)射強(qiáng)度對(duì)比圖，激發(fā)波長(zhǎng)為460nm。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種納米硅酸鹽熒光粉的制備方法，該硅酸鹽熒光粉的化學(xué)通式為Bax Ay Si04:(2-X-y)Eu。下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，所述是對(duì)本發(fā)明的解釋而不是限定。實(shí)施例I硅酸鹽熒光粉Bah78Sra2SiO4:0. 02Eu的制備，包括以下步驟I)按照化學(xué)通式 Ba178Sr0 2SiO4IO. 02Eu 稱取 SrCO3 0. 42g, Eu2O3 0. 05g,用 5 10%的稀硝酸30ml和去離子水300ml的混合液作為溶劑(酸的用量以能溶解為準(zhǔn))，加熱到40°C溶解，得到溶液A;2)按照化學(xué)通式 Bah78Sra2SiO4 = O. 02Eu 稱取 BaC035g，正硅酸乙酯(TEOS) 320ml，檸檬酸為18g，混合后加入無(wú)水乙醇600ml中，加熱到40°C溶解，再經(jīng)過(guò)超聲波分散后，得到的均勻懸濁液B ；3)將催化劑硼酸0. 18g用20mL蒸餾水加熱溶解，得到溶液C ；4)將溶液A、均勻懸濁液B和溶液C混合，再向溶液中加入氨水，調(diào)節(jié)溶液的pH值為2 ;將混合后的混合液放入90°C恒溫水浴，磁力攪拌，直至形成無(wú)色透明的凝膠；5)將凝膠放入鼓風(fēng)干燥箱中于280°C干燥8h，得到多孔疏松的干凝膠體；6)將干凝膠體放入研缽中研磨成粉末，之后放入馬弗爐中預(yù)燒460°C，預(yù)燒3h ;將預(yù)燒的熒光粉體放入鑰坩堝，外層套一裝有活性炭充當(dāng)還原氣氛的大坩堝，在1000°c燒結(jié)3h即得最終硅酸鹽體系熒光粉Aa1J8Sra2SiO4 = O. 02Eu。所制備的實(shí)施例I制備的硅酸鹽熒光粉的SEM圖譜如圖I所示，在被460nm激發(fā)后發(fā)白光。
實(shí)施例2 硅酸鹽熒光粉Bah73Sra5SiO4:0. 02Eu的制備，包括以下步驟I)按照化學(xué)通式 Ba173Srtl 5SiO4 = O. 02Eu 稱取 SrCO3 I. 081g,Eu2O3 0.052g，用 10%的稀硝酸30ml和去離子水300ml的混合液作為溶劑(酸的用量以能溶解為準(zhǔn))，加熱到40°C溶解，得到溶液A;2)按照化學(xué)通式 Bah73Sra5SiO4:0. 02Eu 稱取 BaCO3 5g，正硅酸乙酯(TE0S)330ml，檸檬酸為18. 5g，混合后加入由無(wú)水乙醇600ml中，加熱到40°C溶解，再經(jīng)過(guò)超聲波分散后，得到的均勻懸濁液B ;3)將催化劑硼酸0. 22g用20mL蒸餾水加熱溶解，得到溶液C ；4)將溶液A、均勻懸濁液B和溶液C混合，再向溶液中加入氨水，調(diào)節(jié)溶液的pH值 為3 ;將混合后的混合液放入80°C恒溫水浴，磁力攪拌，直至形成無(wú)色透明的凝膠；5)將凝膠放入鼓風(fēng)干燥箱中于350°C干燥5h，得到多孔疏松的干凝膠體；6)將干凝膠體放入研缽中研磨成粉末，之后放入馬弗爐中預(yù)燒400°C，預(yù)燒5h ;將預(yù)燒的熒光粉體放入鑰坩堝，外層套一裝有活性炭充當(dāng)還原氣氛的大坩堝，在1100°c燒結(jié)3h即得最終硅酸鹽體系熒光粉Aa1J8Sra2SiO4 = O. 02Eu。實(shí)施例3硅酸鹽熒光粉Bah73Sra5SiO4:0. 02Eu的制備，包括以下步驟I)按照化學(xué)通式 Ba173Sr0 5SiO4IO. 02Eu 稱取 SrCO3 I. 081g, Eu2O3 0. 052g，用 5%的稀硝酸50ml和去離子水300ml的混合液作為溶劑(酸的用量以能溶解為準(zhǔn))，加熱到40°C溶解，得到溶液A;2)按照化學(xué)通式 Bah73Sra5SiO4:0. 02Eu 稱取 BaCO3 5g，正硅酸乙酯(TE0S)330ml，檸檬酸為18. 5g，混合后加入由無(wú)水乙醇500ml中，加熱到40°C溶解，再經(jīng)過(guò)超聲波分散后，得到的均勻懸濁液B ;3)將催化劑硼酸0. 15g用20mL蒸餾水加熱溶解，得到溶液C ；4)將溶液A、均勻懸濁液B和溶液C混合，再向溶液中加入氨水，調(diào)節(jié)溶液的pH值為4 ;將混合后的混合液放入85°C恒溫水浴，磁力攪拌，直至形成無(wú)色透明的凝膠；5)將凝膠放入鼓風(fēng)干燥箱中于250°C干燥10h，得到多孔疏松的干凝膠體；6)將干凝膠體放入研缽中研磨成粉末，之后放入馬弗爐中預(yù)燒500°C，預(yù)燒6h ;將預(yù)燒的熒光粉體放入鑰坩堝，外層套一裝有活性炭充當(dāng)還原氣氛的大坩堝，在1050°C燒結(jié)6h即得最終硅酸鹽體系熒光粉Aa1J8Sra2SiO4 = O. 02Eu。所制備的硅酸鹽熒光粉的SEM圖譜如圖2所示，在被460nm激發(fā)后發(fā)白光。實(shí)施例I和實(shí)施例3所制備的硅酸鹽體系熒光粉發(fā)射強(qiáng)度對(duì)比圖如圖3所示，可以看到兩者的發(fā)光強(qiáng)度接近。實(shí)施例4硅酸鹽熒光粉Bah74Sra2SiO4:0. 06Eu的制備，包括以下步驟I)按照化學(xué)通式 Ba174Sr0 2SiO4IO. 06Eu 稱取 SrCO3 0. 43g, Eu2O3O. 154g,用 5 10%的稀硝酸30ml和去離子水300ml的混合液作為溶劑(酸的用量以能溶解為準(zhǔn))，加熱到40°C溶解，得到溶液A;2)按照化學(xué)通式 Bah74Sra2SiO4 = O. 06Eu 稱取 BaC035g，正硅酸乙酯(TEOS) 315ml，檸檬酸為17. 3g，混合后加入由無(wú)水乙醇600ml中，加熱到50°C溶解，再經(jīng)過(guò)超聲波分散后，得到的均勻懸濁液B ;3)將催化劑硼酸0. 2g用20mL蒸餾水加熱溶解，得到溶液C ；4)將溶液A、均勻懸濁液B和溶液C混合，再向溶液中加入氨水，調(diào)節(jié)溶液的pH值為3. 6 ;將混合后的混合液放入100°C恒溫水浴，磁力攪拌，直至形成無(wú)色透明的凝膠；5)將凝膠放入鼓風(fēng)干燥箱中于350°C干燥6h，得到多孔疏松的干凝膠體；6)將干凝膠體放入研缽中研磨成粉末，之后放入馬弗爐中預(yù)燒500°C，預(yù)燒6h ;將預(yù)燒的熒光粉體放入鑰坩堝，外層套一裝有活性炭充當(dāng)還原氣氛的大坩堝，在1100°c燒結(jié)3h即得最終硅酸鹽體系熒光粉Aa1J8Sra2SiO4 = O. 02Eu。實(shí)施例5硅酸鹽熒光粉Ba18Srtl lSiO4 = O. IEu的制備，包括以下步驟I)按照化學(xué)通式 Ba18Sr01SiO4 = O. IEu 稱取 SrCO3 0. 21g，Eu2O3 0. 25g，用 10% 的稀硝酸50ml和去離子水250ml的混合液作為溶劑(酸的用量以能溶解為準(zhǔn))，加熱到40°C溶解，得到溶液A;2)按照化學(xué)通式Bah8SraiSiO4 = O. IEu稱取BaCO3 5. 06g,正硅酸乙酯(TEOS) 315ml，檸檬酸為22g，混合后加入由無(wú)水乙醇500ml中，加熱到50°C溶解，再經(jīng)過(guò)超聲波分散后，得到的均勻懸濁液B ；3)將催化劑硼酸0. 2g用20mL蒸餾水加熱溶解，得到溶液C ；4)將溶液A、均勻懸濁液B和溶液C混合，再向溶液中加入氨水，調(diào)節(jié)溶液的pH值為2. 8 ;將混合后的混合液放入100°C恒溫水浴，磁力攪拌，直至形成無(wú)色透明的凝膠；5)將凝膠放入鼓風(fēng)干燥箱中于300°C干燥5h，得到多孔疏松的干凝膠體；6)將干凝膠體放入研缽中研磨成粉末，之后放入馬弗爐中預(yù)燒480°C，預(yù)燒4. 5h ；將預(yù)燒的熒光粉體放入鑰坩堝，外層套一裝有活性炭充當(dāng)還原氣氛的大坩堝，在1000°c燒 結(jié)4h即得最終硅酸鹽體系熒光粉JauSraiSiO4 = O. IEu。
權(quán)利要求
1.一種納米硅酸鹽熒光粉的制備方法，其特征在于，包括以下步驟 1)按娃酸鹽突光粉的化學(xué)通式BaxAy SiO4: (2-x-y) Eu,其中A為Ca或Sr, X y =(I. 5 I. 99) (0. 48 0. 001)，0 < 2-x-y < I. 0，進(jìn)行以下混合 將鈣或鍶的氧化物與銪的氧化物按照y (2-x-y)的摩爾比混合后，用酸溶解后得到溶液A ; 將鋇的氧化物與正硅酸乙酯按照X I的摩爾比混合后，加入到檸檬酸-乙醇混合溶液中，充分混合后再經(jīng)超聲波分散得到均勻懸濁液B ； 將硼酸作為催化劑，用水溶解后得到溶液C ； 2)按A: Ba = X : y的摩爾比，將溶液A、均勻懸濁液B和溶液C混合，攪拌均勻后加入氨水調(diào)節(jié)pH值為2 4 ;然后在80 100°C下充分?jǐn)嚢?，直至形成無(wú)色透明的凝膠；將該凝膠通風(fēng)條件下干燥，得到干凝膠體； 3)將干凝膠體研磨成粉,于400 550°C下保溫3 6h后，再在還原氣氛下于900 1100°C下燒結(jié)3 5h，冷卻后得到納米硅酸鹽熒光粉。
2.如權(quán)利要求I所述的納米硅酸鹽熒光粉的制備方法，其特征在于，所述的酸為稀硝酸，以溶解鈣或鍶的氧化物與銪的氧化物為準(zhǔn)。
3.如權(quán)利要求I所述的納米硅酸鹽熒光粉的制備方法，其特征在于，所述的X y =(I. 80 I. 98) (0. 002 0. 19)。
4.如權(quán)利要求I所述的納米硅酸鹽熒光粉的制備方法，其特征在于，所述的0.01〈2_x_y < 0. 20
5.如權(quán)利要求I所述的納米硅酸鹽熒光粉的制備方法，其特征在于，所述的檸檬酸-乙醇混合溶液中，以檸檬酸的體積分?jǐn)?shù)為5 20%，檸檬酸鋇的摩爾比為I 2. 5 I。
6.如權(quán)利要求I所述的納米硅酸鹽熒光粉的制備方法，其特征在于，所述的凝膠的干燥為鼓風(fēng)干燥箱中于250 350°C干燥5h以上。
7.如權(quán)利要求I所述的納米硅酸鹽熒光粉的制備方法，其特征在于，所述的步驟3)中干凝膠體于430 520°C下保溫3 6h后，再在還原氣氛下于950 1050°C下燒結(jié)3 5h。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種納米硅酸鹽熒光粉的制備方法，該硅酸鹽熒光粉的化學(xué)通式為BaxAySiO4:(2-x-y)Eu。以常見的廉價(jià)化合物為原材料，通過(guò)溶膠-凝膠法制備凝膠時(shí)先驅(qū)體的混合是在溶液中進(jìn)行，短時(shí)間就可以混合均勻，達(dá)到納米級(jí)甚至分子級(jí)，因而具有更好的反應(yīng)活性；在燒結(jié)時(shí)經(jīng)過(guò)兩個(gè)階段的燒結(jié)，避免高溫過(guò)程中產(chǎn)物晶粒過(guò)大，還能改善材料的顯微結(jié)構(gòu)和宏觀性能，獲得粒度分布均勻的發(fā)光材料，燒成溫度可比高溫固相法降低300～500℃，且產(chǎn)物蓬松，易于粉碎，能夠獲得更好的發(fā)光效果。
文檔編號(hào)C09K11/59GK102643642SQ201210082220
公開日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2012年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月26日
發(fā)明者趙莉 申請(qǐng)人:彩虹集團(tuán)公司