專利名稱：系列單發(fā)射源白光熒光粉及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及系列白光熒光粉及其制備，尤其涉及單發(fā)射源白光熒光粉及其 制備方法。
背景技術：
熒光粉在平面顯示技術如平面CRT、 FED、彩色PDP、 LED和電致發(fā)光以及 高效節(jié)能燈等方面的應用具有舉足輕重的作用。在能源短缺的今天，節(jié)約能源 對于我們這個資源并不豐富的國家具有重要的實際和長遠的意義，是可持續(xù)發(fā) 展的前提。開發(fā)熒光粉便宜又簡單高效的制備方法以及探索新型高效的熒光粉 對于節(jié)約能源以及擁有完全自主的知識產(chǎn)權是非常重要的，也是急需的- 個課 題。目前正在商業(yè)應用的白色發(fā)光裝置絕大多數(shù)包含多種發(fā)射源。這種多組分發(fā) 射源可以是由三種RGB熒光粉混合，也可以是LED與熒光粉組合而成。市售 的三基色熒光粉幾乎都是摻雜有一定的敏化劑、染料或激活劑(稀土離子和重 金屬離子)。其中，稀土熒光粉是最被廣泛使用的一類材料，這主要在于它們 具有紫外吸收好、量子效率高和發(fā)射譜優(yōu)良等特點。雖然我國稀土含量排在世 界首位，但稀土熒光粉價格還是很高。目前，設法降低它們的成本的一個廣泛 方法就是減少稀土的含量。多發(fā)射源發(fā)光裝置一般都相當復雜，價格也不菲， 而且最重要的是色平衡難以控制。避免這個問題的一個方法是采用單發(fā)射源作 為發(fā)光源。目前，單發(fā)射源白光熒光粉的研究主要集中在聚合物(包括硅基材 料和多芴衍生物)和稀土摻雜的無機化合物。國內(nèi)外這方面的研究尚處于起步 階段。這類單一化合物發(fā)白光的材料的開發(fā)和應用將對目前傳統(tǒng)熒光粉領域產(chǎn)
生巨大的沖擊并造就新的產(chǎn)業(yè)鏈，引起顯示材料大公司的密切關注。為了避免 金屬所帶來的環(huán)境污染也為了避免在節(jié)能燈中有毒汞的使用，無摻雜的近紫外 激發(fā)的單發(fā)射源白光熒光粉的研究更為引人注目。 一個典型的例子是M丄Sailor 等發(fā)表在美國科學雜志《Science》上的一類硅基材料，這類材料無金屬激活離子 并且用近紫外光(近紫外LED目前已經(jīng)商業(yè)化)就可以激發(fā)。隨著人們對這類 材料關注的增加，無摻雜的近紫外激發(fā)的單發(fā)射源白光熒光粉已成為研究熱點 和前沿性課題，完全有可能走向成熟，甚至走向市場。為了彌補這方面材料的 國內(nèi)空缺，研究它們對于提升我國在顯示和照明技術領域的綜合技術實力和產(chǎn) 業(yè)競爭力具有重大的意義。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明目的在于制備一系列單一化合物發(fā)白光的熒光粉。本發(fā)明制備的化合物為AnBxOy (n-l-lO， x=3-20， y=3-31， A為質(zhì)子化的 脂肪胺)。該系列化合物以B和O為框架構造元素，以脂肪胺為模板劑。A中的胺可選擇含碳l 10個的脂肪胺，如甲胺、異丙胺、正丙胺、正丁胺、 乙二胺、1，6-己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺或環(huán)己胺等。本發(fā)明制備的單發(fā)射源系列白光熒光粉A。BxOy是采用一鍋煮溶劑熱法合成 得到。反應以硼酸、脂肪胺和極性溶劑為原料，反應溫度為100-250 。C，降至 室溫后再將固體產(chǎn)物加熱到100~400 。C并恒溫，最后降溫即可得到白光熒光粉。 前述極性溶劑可選用DMF、 DMSO或丙酮。與傳統(tǒng)熒光粉相比，該系列熒光粉不含染料和金屬激活元素。它們具有以 下幾個優(yōu)點合成簡單，產(chǎn)物易提純分離。已知的傳統(tǒng)熒光粉合成方法有l(wèi))高 溫固相反應法，2)溶膠一凝膠法，3)均相共沉淀法，4)低溫燃燒合成法，5)
噴霧熱解法，6)微波輻射合成法，7)表面擴散法，8)自蔓延燃燒法，9)氣 相沉積法和10)水熱合成法。這些合成方法大部分工藝復雜，條件苛刻，分離 困難，常導致產(chǎn)物不純，以致影響最終熒光粉的發(fā)光性能。我們采取的溶劑熱 方法合成非常簡單。這種一鍋煮方法只需程序控溫就可以，無需在中間進行人 為千涉。溶液中長出的固體就是單一的一種化合物，因而產(chǎn)物非常容易分離。 原料便宜，溶劑可以循環(huán)回收使用。發(fā)光強度大，能直接發(fā)出白光。熱穩(wěn)定性咼。


圖l為單發(fā)射源白光熒光粉(H2en)2(Hen)2Bu^ (en =乙二胺)的熒光發(fā)射 譜。套圖示出恒溫時間對熒光粉發(fā)射譜的影響。圖2為單發(fā)射源白光熒光粉(H2en)2(Hen)2Bw027 (en =乙二胺)的固體樣品 及其熒光照片。
具體實施方式
例l，關于單發(fā)射源白光熒光粉(112611)2(1^11)2816027 (611=乙二胺)的合成和單晶體生長。這種熒光粉的合成和單晶體生長是采用溶劑熱法一次完成的。反應式為16H3B03 + 4en ~> (H2en)2(Hen)2B16027 + 21H20。試劑的投料量為硼酸1.237 g (20 mmol)，乙二胺8 mL, DMF0.5 mL, DMSO0.5mL，丙酮0.5 mL。把硼酸、乙二胺和極性溶劑(DMF或DMSO或丙 酮)混合于高壓釜中，并在180。C恒溫1天后降到室溫。溶劑熱固體產(chǎn)物為 (H2en)2(Hen)2B16027。把這些固體產(chǎn)物在250 °C下恒溫3小時，即可得到最終的 單發(fā)射源白光熒光粉。
經(jīng)單晶結(jié)構測定，化合物(H2en)2(Hen)2B,6027的空間群為Fdd2，屬正交晶系。 單胞參數(shù)為"=14.7263(2)， 6=65.0016(6)， c=6.6672(l) A， c^/^嚴90。， Z=8，單 胞體積！/=6382.1(1) A3。如圖1所示，這種熒光粉的最大激發(fā)波長和發(fā)射波長分別在381 nm和460 nm。隨著加熱恒溫時間的延長，該熒光粉的黃光區(qū)域的強度越來越高，相應的 光譜半峰寬越來越大。因為它的發(fā)射譜涵蓋了可見光區(qū)域，所以肉眼看顯小白 光(圖2)。f列例子所示的白光熒光粉在近紫外光(340~400)照射下發(fā)白光。 例2,關于單發(fā)射源白光熒光粉(HMeNH2)6B,6027 (MeNH2 二甲胺)的合成。 這種熒光粉的合成過程與例1所示熒光粉相似，只是把乙二胺換成甲胺。 例3，關于單發(fā)射源白光熒光斷11211叫3812021 (hda = 1，6-己二膨的合成。 這種熒光粉的合成過程與例1所示熒光粉相似，只是把乙二胺換成1,6-己—胺(由于結(jié)晶點較高，常溫下常以固態(tài)形式存在，所以使用前需先加熱至固體融化)。例4，關于單發(fā)射源白光熒光粉(H3trien)2(H2trien)B,803, (trien :二乙烯三胺) 的合成。這種熒光粉的合成過程與例1所示熒光粉相似，只是把乙二胺換成二乙烯二胺:例5，關于單發(fā)射源白光熒光粉(Hcha)sB70,3 (cha 二環(huán)己胺)的合成。 這種熒光粉的合成過程與例1所示熒光粉相似，只是把乙二胺換成環(huán)己胺。 例6，關于單發(fā)射源白光熒光粉(Hba)u)B60,4 (ba::正丁胺)的合成。 這種熒光粉的合成過程與例1所示熒光粉相似，只是把乙二胺換成正丁胺。
權利要求
1. 系列單發(fā)射源白光熒光粉，其特征在于該化合物為AnBxOy其中n＝1-10，x＝3-20，y＝3-31，A為質(zhì)子化的脂肪胺，以B和O為框架構造元素，以質(zhì)子化的脂肪胺為模板劑。
2. 如權利要求1所述的系列單發(fā)射源白光熒光粉，其特征為所述的質(zhì)子化的 脂肪胺為含碳1 0個的脂肪胺。
3. 如權利要求2所述的系列單發(fā)射源白光熒光粉，其特征在于所述的質(zhì)子化 的脂肪胺為甲胺、異丙胺、正丙胺、正丁胺、乙二胺、1，6-己二胺、.二乙烯二 胺、三乙烯四胺或環(huán)己胺。
4. 一種權利要求1-3任一所述的系列單發(fā)射源白光熒光粉的制備方法，為 -鍋 煮溶劑熱法，其特征在于反應以硼酸、脂肪胺和極性溶劑為原料，反應溫 度為100~250。C,降至室溫后再將固體產(chǎn)物加熱到100 400。C并恒溫，最后 降溫即可得到白光熒光粉。
5. 如權利要求4所述的系列單發(fā)射源白光熒光粉的制備方法，其特征在于所 述的極性溶劑為DMF、 DMSO或丙酮。
6. 權利要求1的系列單發(fā)射源白光熒光粉的用途，其特征在于該材料應用于 發(fā)光和顯示技術。
全文摘要
系列單發(fā)射源白光熒光粉及其制備方法，涉及系列白光熒光粉及其制備。本發(fā)明制備的化合物為A_nB_xO_y(n＝1-10，x＝3-20，y＝3-31，A為質(zhì)子化的脂肪胺)。該系列化合物以B和O為框架構造元素，以脂肪胺為模板劑。所述的質(zhì)子化的脂肪胺為含碳1～10個的脂肪胺。該系列材料采用溶劑熱法合成，應用于發(fā)光和顯示技術。
文檔編號C09K11/02GK101210177SQ20061013538
公開日2008年7月2日 申請日期2006年12月27日 優(yōu)先權日2006年12月27日
發(fā)明者吳科俊, 周薇薇, 剛 徐, 王明盛, 郭國聰, 陳文通 申請人:中國科學院福建物質(zhì)結(jié)構研究所