专利名称：较低温度下制备M<sub>2</sub>SiO<sub>4</sub>基质荧光粉的方法
技术领域：
本发明涉及一种较低温度下制备M2Si04基质荧光粉的方法，属于材料合成技
术领域。
背景技术：
M2Si04基质硅酸盐荧光粉由于具有物理化学性能稳定、耐老化性能优异、光
转化效率高、结晶度高、结晶体透光性好的优点，而被广泛应用于各个光学领
域。在M2Si04基质中添加少量不同的发光离子(Mn" ， Eu"等)可以使其有不同的 发光性能。如ZnSi04:Mn"绿色荧光粉被广泛应用于CRT, PDP，长余辉显示等领 域；(Ba，Sr，Ca，Mg)2Si04 : Eu"黄色荧光粉被广泛应用于白光LED照明领域。
目前，M2Si(UM选自Zn、 Mg、 Sr、 Ca和Ba中的一种或多种元素组合)基质 硅酸盐焚光粉的制备主要采用传统的高温固相法，即将M2C03， Si02，助熔剂等 原料充分混合后，在空气中1100-1350。C灼烧l-3h，再在还原气氛中升温至 1100-1350°C，保温3-5h合成。该方法往往需要多次高温灼烧，而且此过程中 容易生成杂相。生产中上述制备过程需要消耗大量能源，对加热设备配置的要 求较高，合成产物一般需要经过破碎、分级等后处理，耗时耗能。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的以上问题，提供一种较低温度下制 备免球磨M2Si04基质荧光粉的方法。与高温固相法相比，该方法可以在较低温度 (800-870°C)、较短时间(lh)还原气氛中合成出纯度高，发光性能优良，颗 粒粒径在5^un左右，无需通过球磨减小粒径就可以达到使用要求的M2Si04基质焚 光粉。
本发明涉及的荧光粉的化学表达式为M2Si04,其中M为Zn、 Mg、 Sr、 Ca、 Ba、 Mn和Eu中的一种或多种。 具体步骤为
(1)按照M2Si04 (其中M为Zn、 Mg、 Sr、 Ca、 Ba、 Mn和Eu中的一种或多 种)化学计量比计算出所需金属硝酸盐、尿素和(CA0)4Si的量，其中硝酸盐与 尿素的化学计量摩尔比为1: 1. 67。再按照(C2HsO)4Si与SrCl2.6H20的摩尔比为1: x(0<x<1.2)，计算出SrClr6H20用量；(2)按照步骤(1)的计算结果称取所需金属硝酸盐、尿素和SrClr6H20, 将它们混合并在玛瑙研钵中研磨或在混料设备中混合30min使其充分混合，得 到糊状混合物A;将所需的(C2HsO)4Si添加到混合物A中，在研钵中将其充分研 磨或在混料设备中混合60-120 min直至得到凝胶B;然后将凝胶B移至550°C 的马弗炉中，30min后取出并研磨，得到粉末C。将粉末C放入还原气氛炉内， 加热到800-870°C，保温lh，在20%氢气和8(^氩气的还原气氛中降到200。C取 出，在研钵内研磨5min得到产物D;最后将产物D在25-10(TC去离子水中浸泡 搅拌6小时，过滤后将其在150。C以下烘干到高纯M2Si04基质荧光粉。 本发明与传统高温固相法相比，有以下优点
1) 合成温度低(800-87(TC以下)、时间短(l-2h)，大大降低了合成过程 中的能源消耗和设备损耗。产物纯度高，发光性能优良，颗粒粒径在5萨左右， 无需通过球磨减小粒径就可以达到使用的要求。
2) 工艺流程简单，易于操作，对合成设备要求低，非常有利于工业化。
图1为本发明添加0. 025摩尔SrCl2.6H20时，经过水洗后 SWao-osSiO" 0. 02Eu2+黄色荧光粉的SEM图。
图2为本发明添加0. 05摩尔SrCl2.6H20时，Sr^Bao.^SiO" 0. 02Eu2+黄色荧 光粉的XRD衍射图。
图3为本发明添加0. 025摩尔SrCl2.6H20时，Sr^BauSiO" 0. 02Eu2+黄色荧 光粉的XRD衍射图。
图4为本发明添加0. 0125摩尔SrCl2.6H20时，Sr^Ba^SiO" 0. 02Eu2+黄色 荧光粉的XRD衍射图。
图5为本发明不添加SrCl2.6H20时，SrL,3Ba。,。5Si04: 0. 02￡,黄色荧光粉的XRD 衍射图。
具体实施例方式
实施例1:
SrL,3Ba。,。5Si04: 0. 02Eu2+黄色焚光粉的制备 称取O. 0965摩尔Sr(N03)2， 0. 0025摩尔Ba (N03) 2， 0. 167摩尔CON2H4， 0. 001摩尔Eu (N03) 3. 6H20和0. 05摩尔SrCl2-6H20将它们混合并在玛瑙研钵中 研磨30min使其充分混合，得到糊状混合物A;将0. 05摩尔(C2H50)4Si添加到 混合物A中，在研钵中将其充分研磨混合60 min直至得到凝胶B;然后将凝胶
4B移至55(TC的马弗炉中，30min后取出并研磨，得到粉末C。将粉末C放入还 原气氛炉内，加热到850°C，保温lh，在20% H广80Ur还原气氛中降到200°C 取出，在研钵内研磨5min得到产物D;最后称取适量产物D在100ml、 8(TC去 离子水中浸泡搅拌6小时，过滤后将其在100。C烘干到产物为高纯 SrL,3Ba。,。5Si04: 0. 02Eu2+黄色荧光粉。 实施例2:
Sr^Ba^SiO" 0. 02Eu2+黄色荧光粉的制备
称取0. 0965摩尔Sr(N03) 2, 0. 0025摩尔Ba (N03) 2， 0. 167摩尔CON2H4， 0. 001摩尔Eu (N03) 3. 6H20和0. 025摩尔SrCl2'6H20将它们混合并在玛瑙研钵 中研磨30min使其充分混合，得到糊状混合物A;将0. 05摩尔(C2H50)4Si添加 到混合物A中，在研钵中将其充分研磨混合60 min直至得到凝胶B;其余同实 例l。得到的产物为纯相SrLwBa。.。5SiO4:0. 02Eu2+黄色荧光粉。
实施例3:
Sr^Ba^SiO" 0. 02Eu2+黄色荧光粉的制备
称取O. 0965摩尔Sr(N03)2， 0. 0025摩尔Ba (N03) 2， 0. 167摩尔CON2H4， 0. 001摩尔Eu (N03)3. 6H20和0. 0125摩尔SrCl2'6H20将它们混合并在玛瑙研钵 中研磨30min使其充分混合，得到糊状混合物A;将0. 05摩尔(C2H50)4Si添加 到混合物A中，在研钵中将其充分研磨混合60 min直至得到凝胶B;其余同实 例l。得到的产物为高纯Sn."Ba。.。5SiO4:0. 02Eu2+黄色荧光粉。
对比实施例
Sr^Ba^SiO" 0. 02Eu2+黄色荧光粉的制备
称取0.0965摩尔Sr(NO3)2，0. 0025摩尔Ba (N03)2. 6H20， 0. 167摩尔CON2H4 和0. 001摩尔Eu (N03)3. 6&0将它们混合并在玛瑙研钵中研磨30min使其充分 混合，得到糊状混合物A;将0. 05摩尔(C2H50)4Si添加到混合物A中，在研钵 中将其充分研磨混合60 min直至得到凝胶B;其余同实例1。得到的产物除含 有SrL"Ba。,。5Si04: 0. 02Eu2+黄色荧光粉外，还有大量杂相。
权利要求
1.一种较低温度下制备M2SiO4基质荧光粉的方法，其特征在于具体步骤为(1)按照M2SiO4化学计量比计算出所需金属硝酸盐、尿素和(C2H5O)4Si的量，其中M为Zn、Mg、Sr、Ca、Ba、Mn和Eu中的一种或多种，硝酸盐与尿素的化学计量摩尔比为1∶1.67；再按照(C2H5O)4Si与SrCl2·6H2O的摩尔比为1∶X，0＜X＜1.2，计算出SrCl2·6H2O用量；(2)按照步骤(1)的计算结果称取所需金属硝酸盐、尿素和SrCl2·6H2O，将它们混合并在玛瑙研钵中研磨或在混料设备中混合30min使其充分混合，得到糊状混合物A；将所需的(C2H5O)4Si添加到混合物A中，在研钵中将其充分研磨或在混料设备中混合60-120min直至得到凝胶B；然后将凝胶B移至550℃的马弗炉中，30min后取出并研磨，得到粉末C；将粉末C放入还原气氛炉内，加热到800-870℃，保温1h，在20％氢气和80％氩气的还原气氛中降到200℃取出，在研钵内研磨5min得到产物D；最后将产物D在25-100℃去离子水中浸泡搅拌6小时，过滤后将其在150℃以下烘干得到M2SiO4基质荧光粉。
全文摘要
本发明公开了一种较低温度下制备M<sub>2</sub>SiO<sub>4</sub>基质荧光粉的方法。(1)按M<sub>2</sub>SiO<sub>4</sub>化学计量比称取所需金属硝酸盐、尿素和SrCl<sub>2</sub>·6H<sub>2</sub>O，其中M为Zn、Mg、Sr、Ca、Ba、Mn和Eu中的一种或多种，将它们充分混合后加入化学计量比所需的(C<sub>2</sub>H<sub>5</sub>O)<sub>4</sub>Si再次充分混合得到凝胶；(2)将凝胶移至550℃的马弗炉中，30min后取出，研磨后将其在还原气氛炉内800-870℃灼烧1h，在还原气氛中降温到200℃取出，稍加研磨后经过去离子水洗涤、过滤、烘干，得到高纯M<sub>2</sub>SiO<sub>4</sub>基质荧光粉。本发明合成温度低(870℃以下)、时间短(1h)；工艺流程简单，易于操作，对合成设备要求低，有利于工业化。
文档编号C09K11/79GK101671559SQ200910114408
公开日2010年3月17日 申请日期2009年9月19日 优先权日2009年9月19日
发明者张宝林, 强耀春 申请人:桂林理工大学