專利名稱：一種適于批量生產(chǎn)摻錳硫化鋅納米熒光粉的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體發(fā)光材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種金屬摻雜的ZnS基納米發(fā)光材料的制備方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，ZnS是一種性能獨特的發(fā)光材料基質(zhì)，通過改變其中的摻雜劑可以得到不同波段的高效可見輻射，實現(xiàn)真正意義上的全色發(fā)光。因此，ZnS材料得到了極其廣泛的應(yīng)用。幾十年來，人們?yōu)閷崿F(xiàn)ZnS基發(fā)光材料的全色化，提高其發(fā)光效率，改進其光電性能，開拓其應(yīng)用進行了很多努力，取得了巨大成功。特別是1994年，Bhargava報導(dǎo)了在納米ZnS基質(zhì)中摻入Mn2+后發(fā)現(xiàn)其量子效率有大幅度提高，這大大引發(fā)了人們研究ZnS基納米發(fā)光材料的熱情。近年來，人們采用了多種方法用于制備金屬摻雜的ZnS基納米發(fā)光材料，取得了很大進展。如上海大學(xué)金炎等人用絡(luò)合轉(zhuǎn)換法在殼聚糖有機介質(zhì)中制得了ZnS∶Cu納米微晶，北京大學(xué)孫聆東等人采用水溶膠合成法制備了ZnS∶Cu水溶膠，天津大學(xué)李振鋼等人以聚氧化乙烯作介質(zhì)，在ZnS納米微晶中成功地?fù)饺肓虽B、錳、銅等多種元素。但是這些探索均未能實現(xiàn)金屬摻雜的ZnS基納米熒光粉的批量制備，所得產(chǎn)品需依賴溶液或薄膜等載體而不能以微晶狀獨立存在，從而使其應(yīng)用受到限制。金屬摻雜的ZnS基納米熒光粉批量制備尚有很大空間等待人們?nèi)ヌ剿鳌?br> 三、發(fā)明的內(nèi)容本發(fā)明的目的是建立一種設(shè)備簡單，操作方便、成本低、發(fā)光效率高、可批量生產(chǎn)摻錳硫化鋅納米熒光粉制備方法。本發(fā)明是通過下述反應(yīng)步驟實現(xiàn)的(1)甲基丙烯酸鋅的制備根據(jù)方程式[I]，通過甲基丙烯酸與乙酸鋅的反應(yīng)來制備甲基丙烯酸鋅； (2)聚甲基丙烯酸鋅的制備按照反應(yīng)式[II]，使甲基丙烯酸鋅在鏈轉(zhuǎn)移劑與引發(fā)劑的作用下發(fā)生聚合反應(yīng)，通過調(diào)節(jié)鏈轉(zhuǎn)移劑與甲基丙烯酸的摩爾比，來控制聚合度，從而控制納米粒子的粒徑，n為聚合度； (3)ZnS∶Mn納米熒光粉的制備 按照反應(yīng)式[III]，使聚甲基丙烯酸鋅與Na2S、MnSO4反應(yīng)，所得產(chǎn)物經(jīng)離心分離、洗滌、干燥后，即可得到ZnS∶Mn納米熒光粉；
本發(fā)明的優(yōu)點是(1)首次實現(xiàn)了ZnS∶Mn納米熒光粉的批量制備。
(2)本方法成本低，操作簡單，且無毒性，無污染。
(3)通過調(diào)節(jié)鏈轉(zhuǎn)移劑與甲基丙烯酸的摩爾比，可在一定范圍內(nèi)控制納米粒子的粒徑。與此同時，在納米粒子形成過程中，聚甲基丙烯酸將生成的納米粒子包覆起來，從而鈍化了納米粒子表面，使發(fā)光效率提高了30％左右，且延長了材料的使用壽命。
四.
具體實施例方式本發(fā)明根據(jù)反應(yīng)式[I]、反應(yīng)式[II]和反應(yīng)式[III]的具體實施例如下實施例1將40ml水，0.03mol的乙酸鋅和5.5ml的甲基丙烯酸加到帶有冷凝管的三口燒瓶中，升溫攪拌，當(dāng)溫度升至60℃時，向燒瓶中加入40ml 0.05M的過硫酸鉀水溶液，攪拌5分鐘后，向三口燒瓶中加入20ml 0.017M的巰基乙酸(甲基丙烯酸與巰基乙酸的摩爾比為1∶200)，在80℃下反應(yīng)一小時。待溫度冷卻至50℃，向反應(yīng)物中加入20ml 0.06M的MnSO4水溶液，然后30分鐘內(nèi)滴加40ml 0.SM的Na2S水溶液，使反應(yīng)混合物在80℃繼續(xù)反應(yīng)30分鐘。室溫下將反應(yīng)混合物進行離心分離，用甲醇洗滌所得產(chǎn)物，真空干燥，即可得到ZnS∶Mn納米粉末。粒徑為2nm。
實施例2改變實施例1中所述的巰基乙酸與甲基丙烯酸的摩爾數(shù)量，使其摩爾比為1∶250，其它具體操作如實施例1所述，可得粒徑為2.2nm的ZnS∶Mn納米熒光粉。
權(quán)利要求
1.一種適于批量生產(chǎn)摻錳硫化鋅納米熒光粉的制備方法，其特征在于采用甲基丙烯酸與乙酸鋅作為反應(yīng)起始物，然后在一定的溫度進行聚合和硫化反應(yīng)，(1)甲基丙烯酸鋅的制備按照反應(yīng)式[I]，通過甲基丙烯酸與乙酸鋅的反應(yīng)來制備甲基丙烯酸鋅； (2)聚甲基丙烯酸鋅鹽的制備按照反應(yīng)式[II]，使甲基丙烯酸鋅在鏈轉(zhuǎn)移劑與引發(fā)劑的作用下發(fā)生聚合反應(yīng)，通過調(diào)節(jié)鏈轉(zhuǎn)移劑與甲基丙烯酸的摩爾比，來控制調(diào)節(jié)聚合度n，從而對納米粒徑進行控制； (3)按照反應(yīng)式[III]，使聚甲基丙烯酸鋅與Na2S、MnSO4反應(yīng)，所得產(chǎn)物經(jīng)離心分離、洗滌、干燥后，即可得到ZnS∶Mn納米熒光粉；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摻錳硫化鋅納米熒光粉的制備方法，其特征在于根據(jù)反應(yīng)式[I]和反應(yīng)式[III]，乙酸鋅與硫酸錳的摩爾比為100∶2-10。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的摻錳硫化鋅納米熒光粉的制備方法，其特征在于根據(jù)反應(yīng)式[II]中的引發(fā)劑采用過硫酸鉀或過硫酸銨或過氧化二苯甲?；蚺嫉惗‰?；鏈轉(zhuǎn)移劑采用巰基乙酸或巰基丙酸等。
全文摘要
本發(fā)明是一種適于批量生產(chǎn)摻錳硫化鋅納米熒光粉的制備方法,通過甲基丙烯酸與乙酸鋅的反應(yīng)來制備甲基丙烯酸鋅;使甲基丙烯酸鋅在鏈轉(zhuǎn)移劑與引發(fā)劑的作用下發(fā)生聚合反應(yīng),通過調(diào)節(jié)鏈轉(zhuǎn)移劑與甲基丙烯酸的摩爾比來控制聚合度n,從而控制納米粒子的粒徑;使聚甲基丙烯酸鋅與Na
文檔編號C09K11/56GK1352225SQ01138748
公開日2002年6月5日 申請日期2001年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月30日
發(fā)明者王之建, 張海明, 元金山 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所