一種錳激活硅酸鋅綠色熒光粉及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于稀土發(fā)光材料【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種錳激活硅酸鋅綠色熒光粉及其制備方法。其組成成分可由下述化學(xué)式表示：Zn2-xMnxSiO4。其中0.004≤x≤0.2。按化學(xué)式計量比稱取試劑硝酸鋅Zn(NO3)2·6H2O(A.R.)(A.R.表示分析純)、硫酸錳MnSO4·6H2O(A.R.)、硅酸H2SiO3、氨水，經(jīng)研磨混勻、回流、洗滌、烘干、過篩、高溫?zé)Y(jié)即可得到所述熒光粉。本發(fā)明的制備方法將金屬納米粒子引入硅酸鹽熒光粉中，制備方便，顯色性好，大幅度提高其發(fā)光強度，量子轉(zhuǎn)化效率高，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，熒光粉粒徑均勻、顆粒尺寸較小，生成的產(chǎn)物不必經(jīng)過復(fù)雜的粉碎處理，保證了較高的發(fā)光性能，在固體照明領(lǐng)域具有極好的應(yīng)用前景。
【專利說明】一種錳激活硅酸鋅綠色熒光粉及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于稀土發(fā)光材料【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種錳激活硅酸鋅綠色熒光粉及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]白光發(fā)光二極管(LED)被稱為第四代照明光源，作為新一代的固體光源，除了克服傳統(tǒng)的白熾燈和熒光燈存在的能耗高、易碎、污染等缺點外，還具有體積小、環(huán)保、反應(yīng)速度快、壽命長、可平面封裝、發(fā)光強度高、高效、節(jié)能、耐振動、低電壓驅(qū)動、以及不會造成環(huán)境污染等有優(yōu)點。因此，白光LED被廣泛應(yīng)用到各種照明設(shè)施和顯示面板，例如室內(nèi)外用燈、汽車用顯示燈；各種儀器儀表或顯示面板，例如交通信號燈、戶外用的超大屏幕、顯示屏和廣告版等。
[0003]照明技術(shù)和顯示技術(shù)在人們的工作與生活中獲得了越來越廣泛的發(fā)展與應(yīng)用，而PDP顯示器有非常獨特的顯示效果:高亮度、響應(yīng)速度快、色彩還原性好、均勻平滑的畫面等顯示了其強大的競爭力。PDP的顯示性能除了與其顯示屏結(jié)構(gòu)、驅(qū)動技術(shù)等有關(guān)外，其中一個重要影響因素是作為顯示發(fā)光主體的熒光粉材料。錳激活硅酸鋅的綠色熒光粉具有良好的發(fā)光強度和效率，色純度高而常作為PDP顯示器中的發(fā)光材料。但是此類熒光粉的余輝時間過長導(dǎo)致屏幕甩尾現(xiàn)象，這是以錳離子為激活劑熒光材料的普遍特性。
[0004]此外，熒光材料的發(fā)光效率除了與其化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)相關(guān)外，不同的制備方法導(dǎo)致熒光材料具有不同的性能，從而會對熒光材料的發(fā)光性能產(chǎn)生明顯的影響。例如，采用高溫固相合成法合成的硅酸鹽體系的熒光材料，其反應(yīng)溫度高、制備時間長、對實驗設(shè)備要求較高，由于在高溫下反應(yīng)易產(chǎn)生團聚作用，得到的產(chǎn)物粒徑大，需要球磨，會嚴(yán)重影響熒光材料的發(fā)光亮度和性能。而溶膠-凝膠法制備過程復(fù)雜，條件難以控制、且原材料價格較貴。因此，選擇合適的制備熒光材料的方法也是本【技術(shù)領(lǐng)域】中急需解決的問題。`
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種真空紫外激發(fā)下的綠色熒光粉的制備方法，這種新型的溶液制備法，使其可在更低的燒結(jié)溫度下可以合成，得到發(fā)射強度更高的綠色熒光粉。通過對納米發(fā)光材料發(fā)光強度的對比研究顆粒尺寸的效應(yīng)以及尋找激活劑的最佳摻雜濃度，該綠色熒光粉可以主要應(yīng)用在LED照明領(lǐng)域。
[0006]一種錳激活硅酸鋅綠色熒光粉，其特征在于:其組成成分由下述化學(xué)式表示:Zn2^xMnxSiO4, x 取值范圍為 0.004 ~0.2。
[0007]所述一種錳激活硅酸鋅綠色熒光粉的制備方法，其特征在于包括以下步驟:
[0008]①根據(jù)化學(xué)通式Zn2_xMnxSi04計算,稱取試劑硝酸鋅,A.R., A.R.表示分析純,溶于去離子水中，隨后按化學(xué)通式比例加入硅酸溶液并充分?jǐn)嚢栊纬蓱腋∫?，升溫?20°C，攪拌2小時后，生成碳酸鋅和二氧化硅的懸浮液；
[0009]②往上述步驟①中得到的懸浮液體系中加入一定比例的硫酸錳溶液，攪拌2小時后加入過量的氨水，生成沉淀；回流5小時后獲得透明前驅(qū)體；
[0010]③將上述步驟②得到的前驅(qū)體在50°C的條件下烘干；然后將其置于高溫爐中煅燒，燒結(jié)溫度為1000~1300°C，燒結(jié)時間為2~6小時，經(jīng)過后處理得到硅酸鹽綠色熒光粉。
[0011]所述的一種錳激活硅酸鋅綠色熒光粉的制備方法，其特征在于:加入過量的氨水使氨水與鋅的比率為3: I。
[0012]所述的一種錳激活硅酸鋅綠色熒光粉的制備方法，其特征在于，在所述的步驟③的后處理過程包括分離過濾、烘干、煅燒、破碎、粒度分級及過篩的至少三個工序。
[0013]所述的一種錳激活硅酸鋅綠色熒光粉的制備方法，其特征在于:步驟③中燒結(jié)溫度升高的速率為50~100°C /小時。
[0014]所述的一種錳激活硅酸鋅綠色熒光粉的制備方法，其特征在于:熒光粉中心粒徑為 0.5 ~1.0um。
[0015]本發(fā)明的有益效果是:
[0016]本發(fā)明的由于利用新的制備方法使硅酸鹽發(fā)光材料在同樣激發(fā)條件下的發(fā)光性能得到極大的提高，受激發(fā)后所發(fā)出的光色純度和亮度均較高。
[0017]與傳統(tǒng)高溫固相合成法相比，本溶液法采用較低的反應(yīng)溫度、制備時間短、而且不會因高溫下反應(yīng)產(chǎn)生的團聚作用，造成得到的產(chǎn)物粒徑過大，從而需要球磨，從而會嚴(yán)重影響熒光材料的發(fā)光亮度和性能。
[0018]此外，本發(fā)明的制備方法摻雜均勻、工藝簡單、成本低廉，所制備發(fā)光材料具有良好的發(fā)光性能，光色純度和亮度均較高，可廣泛應(yīng)用在發(fā)光材料制造中。
【專利附圖】

【附圖說明】`
[0019]圖1為采用本發(fā)明方法和采用高溫固相合成法制得的綠色熒光粉在波長為254nm激光激發(fā)下，綠色熒光粉在不同煅燒溫度下的發(fā)射光譜圖。
[0020]圖2為采用本發(fā)明方法和高溫固相合成法制的的綠色熒光粉在波長為147nm激光激發(fā)下，在相同Mn濃度條件下的發(fā)射光譜圖。
[0021]圖3為采用本發(fā)明方法和高溫固相合成法制的ZrvxMnxSiO4熒光粉色純度的對比?！揪唧w實施方式】
[0022]下面將參照【專利附圖】

【附圖說明】本發(fā)明的具體實施方案。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說顯而易見的是:在不背離本發(fā)明的實質(zhì)和范圍的情況下，可以從中進行各種改進和變化。因而，本發(fā)明涵蓋處于所附權(quán)利要求及其等同物的范圍之內(nèi)的本發(fā)明的改進和變化。
[0023]對比實例1:用高溫固相合成法制備ZrvxMnxSiO4熒光粉
[0024]采用用高溫固相合成法，將ZnO和Si02粉末充分混合，使上述原料在空氣中或惰性氣氛保護下800°C煅燒4小時。添加激活劑MnS04，其中Mn2+的摩爾分?jǐn)?shù)為0.08。分成4份，分別在空氣中或惰性氣氛保護下以1100°C、1200°C、1300°C和1400°C條件煅燒4小時，將上述灼燒過的粉末經(jīng)過粉碎，洗滌，干燥，過篩，即可得到硅酸鹽綠色熒光粉。
[0025]實施實例I用本發(fā)明制備ZrvxMnxSiO4熒光粉
[0026]①根據(jù)化學(xué)通式Zn2_xMnxSi04計算,稱取試劑硝酸鋅,A.R., A.R.表示分析純,溶于去離子水中，隨后按化學(xué)通式比例加入硅酸溶液并充分?jǐn)嚢栊纬蓱腋∫海郎刂?20°C，攪拌2小時后，生成碳酸鋅和二氧化硅的懸浮液；
[0027]②往上述步驟①中得到的懸浮液體系中加入一定比例的硫酸錳溶液，攪拌2小時后加入過量的氨水，生成沉淀；回流5小時后獲得透明前驅(qū)體；
[0028]③將上述步驟②得到的前驅(qū)體在50°C的條件下烘干；將上述的烘干的沉淀物分成4份置，分別倒入坩堝，在空氣中或惰性氣氛保護下燒結(jié)溫度分別是為90(rc、i00(rc、1100°C和1200°C，燒結(jié)時間為4小時，然后將高溫爐關(guān)閉，使其自然降溫到常溫取出。將上述灼燒過的粉末經(jīng)過粉碎，洗滌，干燥，過篩，即可得到硅酸鹽綠色熒光粉。
[0029]從附圖1可以看出，對比例I和實施例1的方法，是相同的Mn2+濃度(x = 0.08)在不同的燒結(jié)溫度所制備的熒光粉發(fā)光強度的對比。從該圖可以看出，本發(fā)明制備可以在更低的燒結(jié)溫度合成發(fā)光強度更高的熒光粉。
[0030]對比實例2:按照對比例I的制備方法制備7個熒光樣品，Mn2+濃度的摩爾百分?jǐn)?shù)分別為0.01,0.02,0.04,0.06,0.08,0.1,0.12，其中的燒結(jié)溫度為1400°C，時間為4小時。
[0031]實施實例2
[0032]按照實施例1的制備方法制備7個熒光樣品，Mn2+濃度的摩爾百分?jǐn)?shù)分別為0.01、
0.02,0.04,0.06,0.08,0.1,0.12，其中的燒結(jié)溫度為1200°C，時間為4小時。
[0033]從附圖2可以看出，對比例2和實施例2的方法，在相同的Mn2+濃度條件下所制備的熒光粉發(fā)光強度的對比。從該圖可以看出，本發(fā)明方法制備的熒光粉的發(fā)光亮度高于高溫固相合成法所制備的樣品，兩者所制備的熒光粉的猝滅濃度相同(X = 0.02)。
[0034]對比例3:按照對比例I的制備方法制備7個熒光樣品，Mn2+濃度的摩爾百分?jǐn)?shù)分別為0.01,0.02,0.04,0.06,0.08,0.1,0.12，其中的燒結(jié)溫度為1400°C，時間為4小時。
[0035]實施實例3 [0036]按照實施例1的制備方 法制備7個熒光樣品，Mn2+濃度的摩爾百分?jǐn)?shù)分別為0.01、
0.02,0.04,0.06,0.08,0.1,0.12，其中的燒結(jié)溫度為1200°C，時間為4小時。
[0037]從附圖3可以看出，高溫固相合成法和本發(fā)明的方法所制備的熒光粉的色純度變化曲線的對比。采用本方法制備的熒光粉與采用高溫固相合成法制備的樣品在相同的錳離子濃度條件下，擁有更好的色純度。
【權(quán)利要求】
1.一種錳激活硅酸鋅綠色熒光粉，其特征在于:其組成成分由下述化學(xué)式表示:Zn2^xMnxSiO4, x 取值范圍為 0.004 ~0.2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種錳激活硅酸鋅綠色熒光粉的制備方法，其特征在于包括以下步驟: ①根據(jù)化學(xué)通式Zn2_xMnxSi04計算，稱取試劑硝酸鋅，A.R.，A.R.表示分析純，溶于去離子水中，隨后按化學(xué)通式比例加入硅酸溶液并充分?jǐn)嚢栊纬蓱腋∫海郎刂?20°C，攪拌2小時后，生成碳酸鋅和二氧化硅的懸浮液； ②往上述步驟①中得到的懸浮液體系中加入一定比例的硫酸錳溶液，攪拌2小時后加入過量的氨水，生成沉淀；回流5小時后獲得透明前驅(qū)體； ③將上述步驟②得到的前驅(qū)體在50°C的條件下烘干；然后將其置于高溫爐中煅燒，燒結(jié)溫度為1000~1300°C，燒結(jié)時間為2~6小時，經(jīng)過后處理得到硅酸鹽綠色熒光粉。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種錳激活硅酸鋅綠色熒光粉的制備方法，其特征在于:加入過量的氨水使氨水與鋅的比率為3: I。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種錳激活硅酸鋅綠色熒光粉的制備方法，其特征在于，在所述的步驟③的后處理過程包 括分離過濾、烘干、煅燒、破碎、粒度分級及過篩的至少三個工序。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種錳激活硅酸鋅綠色熒光粉的制備方法，其特征在于:步驟③中燒結(jié)溫度升高的速率為50~100°C /小時。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種錳激活硅酸鋅綠色熒光粉的制備方法，其特征在于:熒光粉中心粒徑為0.5~1.0um。
【文檔編號】C09K11/59GK103773363SQ201310717519
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年12月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月17日
【發(fā)明者】魏健, 沈常宇, 劉樺楠, 路艷芳, 陳德寶, 金尚忠 申請人:中國計量學(xué)院