專利名稱：藍光轉(zhuǎn)換合成白光的硅酸鹽熒光體制備法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光電材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其是提供一種摻銪的藍光轉(zhuǎn)換合成白光的硅酸鹽熒光體的氣溶膠制備方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有固態(tài)照明技術(shù)中的白光二極管(LED)是由摻鈰釔鋁石榴石(YAG，Y3Al5O12:Ce3+)熒光體的黃色熒光與LED的藍光混合形成白光，器件的發(fā)光顏色隨驅(qū)動電壓和熒光粉涂層厚度的變化而變化，色彩還原性差，顯色指數(shù)低。YAG用藍光(～465nm)激發(fā)產(chǎn)生橙光(～560nm)，從而合成白光，Eu2+，Tb3+和Mn2+摻雜的堿土金屬硅酸鹽基質(zhì)熒光體是一個重要的技術(shù)替代方案。
固相合成法至今仍是制備發(fā)光材料的傳統(tǒng)方法，例如，采用BaCO3，SrCO3，CaCO3，MgO，SiO2和Eu2O3混合，加入熔劑NH4Cl，在異丙醇環(huán)境中球磨48小時，空氣中揮發(fā)掉異丙醇，進行造粒，在600℃下的馬福爐內(nèi)預(yù)燒4小時，再轉(zhuǎn)到管式爐內(nèi)在還原氣氛、1200-1400℃下燒幾個小時，燒成料用水洗去熔劑后，再在1300℃下復(fù)燒3小時(Control of spectralproperties of strontium-alkaline earth-silicate-europium phosphors for LEDapplications，J of the Electrochem.Soc.，152(5)G382-G385，2005)。該法存在組分不均勻、燒成溫度高、產(chǎn)物容易存在雜相等一系列局限性。
采用可溶性鹽(通常為熒光體中的各組分的硝酸鹽)溶液的噴霧-熱解技術(shù)在發(fā)光材料制備技術(shù)中得到發(fā)展.主要不足是，霧化液滴在水分快速蒸發(fā)時，和后續(xù)燒成時，發(fā)光顆粒容易破損，不容易形成球形。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種藍光轉(zhuǎn)換合成白光的硅酸鹽熒光體的氣溶膠制備方法。該發(fā)明采用一種預(yù)先埋入納米尺度的二氧化硅顆粒的氣凝膠技術(shù)，既能使原料組分混合均勻，還能使最終熒光體的物相純、大小和形貌容易得到控制。
本發(fā)明公開了一種藍光轉(zhuǎn)換合成白光的硅酸鹽熒光體的氣溶膠制備方法，其特征是采用二氧化硅顆粒作為熒光體基質(zhì)，用弱酸進行膠溶，并加入分散劑，與鍶和銪的可溶鹽一起配成均勻溶液后霧化，形成球形干凝膠顆粒；該顆粒再進行還原熱分解反應(yīng)，即可得到摻雜銪的硅酸鍶熒光體。
本發(fā)明的方法先配成硅膠溶液，再霧化成干凝膠顆粒，最后經(jīng)過一次燒成得到組分分布均勻的高純球形銪摻雜硅酸鍶熒光體，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有幾大特點1)廉價的納米二氧化硅既作產(chǎn)物的硅源，也作為干凝膠和顆粒結(jié)晶的中心，防止或減少空殼熒光體的產(chǎn)生；2)原料成分在納米、原子、分子尺度水平上混合均勻；3)熒光體燒成溫度降低；4)熒光體顆粒亞微米或幾十納米大小，不再需要以往的球磨工序；5)制備的熒光體熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性比現(xiàn)有YAG高，成本更低適合擴大規(guī)模生產(chǎn)。熒光體經(jīng)藍光轉(zhuǎn)換成橙黃光，最終合成白光。
具體實施方式本發(fā)明藍光轉(zhuǎn)換合成白光的硅酸鹽熒光體的氣溶膠制備方法，采用納米尺度的二氧化硅顆粒作為預(yù)埋晶種，用弱酸進行膠溶，并加入少量分散劑，與鍶和銪的可溶鹽按計量比一起配成均勻溶液后霧化，使液滴內(nèi)的水在飛行過程中蒸發(fā)，形成組分分布均勻的球形干凝膠顆粒。該顆粒再進行還原熱分解反應(yīng)，即可得到摻雜銪的硅酸鍶熒光體。其中熒光體基質(zhì)組成為Sr2SiO4。熒光體的硅源采用納米尺度的二氧化硅，純度為99.9-99.99％(百分重量)，大小為5-40納米。用蒸餾水配液，按重量比控制二氧化硅∶水＝1∶20～40，pH＝2～4，制成膠溶。熒光體成分中的鍶采用可溶于水的硝酸鹽或乙酸鹽，鹽的純度≥99.99％(百分重量)，按化學(xué)計量比加入到二氧化硅溶膠。往二氧化硅溶膠中加入銪和鍶的化合物，銪和鍶的化合物采用可溶于水的硝酸鹽或乙酸鹽，純度≥99.99％(百分重量)，數(shù)量按鍶∶銪＝1∶0.01～0.05(原子摩爾數(shù))計。往二氧化硅溶膠中加入的分散劑是固體聚乙烯醇或固體烷基三甲基類，數(shù)量是溶膠總重量的0.1-5％。然后采用溶膠空氣霧化法，在壓縮空氣溫度110℃～250℃，干燥空氣量100～300m3/h，物料流1～2L/h下對摻雜氧化硅膠體進行霧化，得到干凝膠顆粒。最后，得到的干凝膠顆粒在弱還原氣氛，及溫度1000℃～1400℃，時間2-4小時中進行高溫?zé)桑瑹傻倪€原氣氛可以采用N2+H2、活性炭還原、氨分解氣體或煤氣中的一種。
下面的實例是為了進一步闡明本發(fā)明的工藝過程特征而非限制本發(fā)明。
實例1按照二氧化硅∶水(重量比)＝1∶20，把大小為10納米大小的SiO2加入到蒸餾水中，用少量硝酸調(diào)pH＝2，再按照Sr2SiO4式子計算加入理論量的硝酸鍶，按鍶∶銪(原子摩爾數(shù))＝0.01加入硝酸銪，再按溶膠∶聚乙烯醇(百分重量比)＝0.1計加入聚乙烯醇，進行機械攪拌成溶膠，溶膠靜置1小時；設(shè)置空氣霧化參數(shù)為入口溫度110℃，干燥空氣量100m3/h，物料流2L/h，得到干凝膠顆粒；在水平管式爐內(nèi)通入流量為2L/h的N2+5％H2(體積比)混合氣體，在1000℃下燒成2小時后，得到熒光體，顆粒大小為6微米，呈球形。
實例2按照二氧化硅∶水(重量比)＝1∶30，把大小為20納米大小的SiO2加入到蒸餾水中，用少量硝酸調(diào)pH＝3，再按照Sr2SiO4式子計算加入理論量的硝酸鍶，按鍶∶銪(原子摩爾數(shù))＝0.03加入硝酸銪，再按溶膠∶聚乙烯醇(百分重量比)＝0.5計加入聚乙烯醇，進行機械攪拌成溶膠，溶膠靜置2小時；設(shè)置空氣霧化參數(shù)為入口溫度150℃，干燥空氣量200m3/h，物料流2L/h，得到干凝膠顆粒；用活性炭還原，在1200℃下高溫升降爐內(nèi)燒成3小時后，得到熒光體，顆粒大小為3微米，呈球形。
實例3按照二氧化硅∶水(重量比)＝1∶40，把大小為40納米大小的SiO2加入到蒸餾水中，用少量硝酸調(diào)pH＝2.5，再按照Sr2SiO4式子計算加入理論量的硝酸鍶，按鍶∶銪(原子摩爾數(shù))＝0.04加入硝酸銪，再按溶膠∶聚乙烯醇(百分重量比)＝0.8％計加入聚乙烯醇，進行機械攪拌成溶膠，溶膠靜置3小時；設(shè)置空氣霧化參數(shù)為入口溫度200℃，干燥空氣量300m3/h，物料流2L/h，得到干凝膠顆粒；在水平管式爐內(nèi)通入流量為2L/h的N2+5％H2(體積比)混合氣體，在1300℃下燒成2小時后，得到熒光體，顆粒大小為1微米，呈球形。
權(quán)利要求
1.一種藍光轉(zhuǎn)換合成白光的硅酸鹽熒光體的氣溶膠制備方法，其特征是采用二氧化硅顆粒作為熒光體基質(zhì)，用弱酸進行膠溶，并加入分散劑，與鍶和銪的可溶鹽一起配成均勻溶液后霧化，形成球形干凝膠顆粒；該顆粒再進行還原熱分解反應(yīng)，即可得到摻雜銪的硅酸鍶熒光體。
2.按照權(quán)利要求1的制備方法，其特征在于所說的熒光體基質(zhì)組成為Sr2SiO4。
3.按照權(quán)利要求2的氣溶膠制備方法，其特征在于所說的熒光體基質(zhì)采用納米二氧化硅，純度按百分重量為99.9-99.99％，粒度為5-40納米。
4.按照權(quán)利要求3的制備方法，其特征在于所說的膠溶是用蒸餾水配液，按重量比控制二氧化硅∶水＝1∶20～40，pH＝2～4。
5.按照權(quán)利要求1或4的制備方法，其特征在于所說的熒光體成分中的鍶和銪采用可溶于水的硝酸鹽或乙酸鹽，鹽的純度為百分重量≥99.9％，按化學(xué)計量比以及原子摩爾數(shù)鍶∶銪＝1∶0.01～0.05一起加入到二氧化硅溶膠。
6.按照權(quán)利要求5的制備方法，其特征在于所說的分散劑是固體聚乙烯醇或固體烷基三甲基類，數(shù)量是溶膠總重量的0.1-5％。
7.按照權(quán)利要求1或6的制備方法，其特征在于所說的溶液霧化，是在壓縮空氣溫度110℃～250℃，干燥空氣量100～300m3/h，物料流1～2L/h下對摻雜氧化硅膠體進行霧化，得到干凝膠顆粒。
8.按照權(quán)利要求1或6的制備方法，其特征在于所說的顆粒在弱還原氣氛，及溫度1000℃～1400℃，時間2-4小時中進行高溫?zé)伞?br> 9.按照權(quán)利要求7的制備方法，其特征在于所說的顆粒在弱還原氣氛，及溫度1000℃～1400℃，時間2-4小時中進行高溫?zé)伞?br> 10.按照權(quán)利要求8或9的制備方法，其特征在于所說的燒成的還原氣氛可以采用N2+H2、活性炭還原、氨分解氣體或煤氣中的一種。
全文摘要
本發(fā)明提供一種藍光轉(zhuǎn)換合成白光的硅酸鹽熒光體的氣溶膠制備方法，屬光電材料技術(shù)領(lǐng)域。方法的特征是采用納米尺度的二氧化硅顆粒作為預(yù)埋晶種，用弱酸進行膠溶，并加入少量聚乙烯醇，與鍶和銪的化合物按計量比一起配成均勻溶液后霧化，使液滴內(nèi)的水在飛行過程中蒸發(fā)，形成組分分布均勻的球形干凝膠顆粒。凝膠顆粒進行還原熱分解，即可得到組分分布均勻的高純球形銪摻雜硅酸鍶熒光體。本方法組合液相法、溶膠－凝膠法和噴霧熱分解法的優(yōu)點，熒光體大小為幾個微米至幾十納米大小的實心球體，不需球磨處理，適合擴大規(guī)模生產(chǎn)。熒光體經(jīng)藍光轉(zhuǎn)換成橙黃光，合成白光。
文檔編號H01L51/54GK1786108SQ20051012225
公開日2006年6月14日 申請日期2005年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月9日
發(fā)明者王達健, 李嵐, 王繼磊 申請人:天津理工大學(xué)