专利名称：一种适于批量生产掺锰硫化锌纳米荧光粉的制备方法
技术领域：
本发明属于半导体发光材料技术领域，涉及一种金属掺杂的ZnS基纳米发光材料的制备方法。
背景技术：
众所周知，ZnS是一种性能独特的发光材料基质，通过改变其中的掺杂剂可以得到不同波段的高效可见辐射，实现真正意义上的全色发光。因此，ZnS材料得到了极其广泛的应用。几十年来，人们为实现ZnS基发光材料的全色化，提高其发光效率，改进其光电性能，开拓其应用进行了很多努力，取得了巨大成功。特别是1994年，Bhargava报导了在纳米ZnS基质中掺入Mn2+后发现其量子效率有大幅度提高，这大大引发了人们研究ZnS基纳米发光材料的热情。近年来，人们采用了多种方法用于制备金属掺杂的ZnS基纳米发光材料，取得了很大进展。如上海大学金炎等人用络合转换法在壳聚糖有机介质中制得了ZnS∶Cu纳米微晶，北京大学孙聆东等人采用水溶胶合成法制备了ZnS∶Cu水溶胶，天津大学李振钢等人以聚氧化乙烯作介质，在ZnS纳米微晶中成功地掺入了铕、锰、铜等多种元素。但是这些探索均未能实现金属掺杂的ZnS基纳米荧光粉的批量制备，所得产品需依赖溶液或薄膜等载体而不能以微晶状独立存在，从而使其应用受到限制。金属掺杂的ZnS基纳米荧光粉批量制备尚有很大空间等待人们去探索。
三、发明的内容本发明的目的是建立一种设备简单，操作方便、成本低、发光效率高、可批量生产掺锰硫化锌纳米荧光粉制备方法。本发明是通过下述反应步骤实现的(1)甲基丙烯酸锌的制备根据方程式[I]，通过甲基丙烯酸与乙酸锌的反应来制备甲基丙烯酸锌； (2)聚甲基丙烯酸锌的制备按照反应式[II]，使甲基丙烯酸锌在链转移剂与引发剂的作用下发生聚合反应，通过调节链转移剂与甲基丙烯酸的摩尔比，来控制聚合度，从而控制纳米粒子的粒径，n为聚合度； (3)ZnS∶Mn纳米荧光粉的制备 按照反应式[III]，使聚甲基丙烯酸锌与Na2S、MnSO4反应，所得产物经离心分离、洗涤、干燥后，即可得到ZnS∶Mn纳米荧光粉；
本发明的优点是(1)首次实现了ZnS∶Mn纳米荧光粉的批量制备。
(2)本方法成本低，操作简单，且无毒性，无污染。
(3)通过调节链转移剂与甲基丙烯酸的摩尔比，可在一定范围内控制纳米粒子的粒径。与此同时，在纳米粒子形成过程中，聚甲基丙烯酸将生成的纳米粒子包覆起来，从而钝化了纳米粒子表面，使发光效率提高了30％左右，且延长了材料的使用寿命。
四.
具体实施例方式本发明根据反应式[I]、反应式[II]和反应式[III]的具体实施例如下实施例1将40ml水，0.03mol的乙酸锌和5.5ml的甲基丙烯酸加到带有冷凝管的三口烧瓶中，升温搅拌，当温度升至60℃时，向烧瓶中加入40ml 0.05M的过硫酸钾水溶液，搅拌5分钟后，向三口烧瓶中加入20ml 0.017M的巯基乙酸(甲基丙烯酸与巯基乙酸的摩尔比为1∶200)，在80℃下反应一小时。待温度冷却至50℃，向反应物中加入20ml 0.06M的MnSO4水溶液，然后30分钟内滴加40ml 0.SM的Na2S水溶液，使反应混合物在80℃继续反应30分钟。室温下将反应混合物进行离心分离，用甲醇洗涤所得产物，真空干燥，即可得到ZnS∶Mn纳米粉末。粒径为2nm。
实施例2改变实施例1中所述的巯基乙酸与甲基丙烯酸的摩尔数量，使其摩尔比为1∶250，其它具体操作如实施例1所述，可得粒径为2.2nm的ZnS∶Mn纳米荧光粉。
权利要求
1.一种适于批量生产掺锰硫化锌纳米荧光粉的制备方法，其特征在于采用甲基丙烯酸与乙酸锌作为反应起始物，然后在一定的温度进行聚合和硫化反应，(1)甲基丙烯酸锌的制备按照反应式[I]，通过甲基丙烯酸与乙酸锌的反应来制备甲基丙烯酸锌； (2)聚甲基丙烯酸锌盐的制备按照反应式[II]，使甲基丙烯酸锌在链转移剂与引发剂的作用下发生聚合反应，通过调节链转移剂与甲基丙烯酸的摩尔比，来控制调节聚合度n，从而对纳米粒径进行控制； (3)按照反应式[III]，使聚甲基丙烯酸锌与Na2S、MnSO4反应，所得产物经离心分离、洗涤、干燥后，即可得到ZnS∶Mn纳米荧光粉；
2.根据权利要求1所述的掺锰硫化锌纳米荧光粉的制备方法，其特征在于根据反应式[I]和反应式[III]，乙酸锌与硫酸锰的摩尔比为100∶2-10。
3.根据权利要求1所述的掺锰硫化锌纳米荧光粉的制备方法，其特征在于根据反应式[II]中的引发剂采用过硫酸钾或过硫酸铵或过氧化二苯甲酰或偶氮二异丁腈；链转移剂采用巯基乙酸或巯基丙酸等。
全文摘要
本发明是一种适于批量生产掺锰硫化锌纳米荧光粉的制备方法,通过甲基丙烯酸与乙酸锌的反应来制备甲基丙烯酸锌;使甲基丙烯酸锌在链转移剂与引发剂的作用下发生聚合反应,通过调节链转移剂与甲基丙烯酸的摩尔比来控制聚合度n,从而控制纳米粒子的粒径;使聚甲基丙烯酸锌与Na
文档编号C09K11/56GK1352225SQ01138748
公开日2002年6月5日 申请日期2001年11月30日 优先权日2001年11月30日
发明者王之建, 张海明, 元金山 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所