一种氧化锌绿色荧光粉的制备及其表面改性方法与流程

文档序号:11245858来源:国知局
一种氧化锌绿色荧光粉的制备及其表面改性方法与流程

本发明属于发光材料领域,具体涉及一种氧化锌绿色荧光粉的制备方法,以及对制备的荧光粉进行表面改性的方法。



背景技术:

zno:zn是极少数本身导电的荧光粉之一,是一种n型半导体,在低电压(10~1000v)激发下具有很高的发光效率,可发射出波长范围很宽的蓝绿色光,发光峰值波长为500nm左右。由于zno:zn的发光光谱几乎包含了整个可见光,可以用滤色片得到不同颜色的光,目前常用的除本身的蓝绿色外,还有加滤色片得到的绿色、黄色和白色。

目前,常用的制备zno:zn荧光粉的方法是将zno粉放置在h2、co、s等还原性气氛中灼烧或将金属zn或zns粉末放在空气或氧气气氛中进行不完全灼烧,使游离zn扩散在zno的晶格之间形成发光中心。其中,用n2-h2混合气体对zno进行还原是一种比较理想的方法,既保证了还原气氛,又不引入杂质,但存在操作危险性大的缺点。专利cn104194779克服n2-h2混合气体反应危险性高的缺陷,采用硫化锌等混合作气氛料,以夹层烧成,需经过二次烧结得到荧光粉,该工艺操作复杂,且容易引入s等杂质,影响发光效率。zno:zn荧光粉的在烧粉和使用的过程中还会吸收大量的气体,如水汽、co2、co、o2等,这些气体会影响发光;同时,在器件生产时,还要面临恶劣环境,如高温、搅拌等,都会对荧光粉表面状态产生影响。



技术实现要素:

为克服现有技术中存在的n2-h2混合气体反应危险性高,以及夹层烧成工艺复杂、易引入杂质的缺陷,本发明提供一种工艺简单,同时添加稀土氧化物以提高其发光亮度的制造方法;为克服后期器件生产所面临的恶劣环境,对荧光粉进行表面改性,采用具有离子吸附作用的有机试剂,将si、ti或al牢牢吸附于荧光粉表面,通过调节用量,以控制包膜厚度,最终得到具有高亮度、化学稳定性及抗老化性能优异的绿色荧光粉。

为实现上述目的,本发明采取的技术方案如下:

一种氧化锌绿色荧光粉的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:

(1)配制:以氧化锌为主原料,将氧化锌过筛,与稀土氧化物混合,其用量为氧化锌质量的0.002~0.05%,在分散均匀后,得到预烧粉料;

(2)装料:将配制好的粉料放入石英坩埚,在其上均匀铺上一层硫化物,用石英盖把坩埚盖严,不留缝隙;

(3)烧结:将步骤(2)的坩埚放入高温炉中,烧结温度为800~1250℃,烧成时间为1~6h;

(4)选粉:将烧成后的粉除去表面硫化物,再在紫外灯照射下,去除不发光或发光异常的粉体及杂质,得到合格粉料;

(5)水洗:将合格粉料在去离子水下冲洗,并过筛,把过筛好的荧光粉继续水洗,去离子水用量为荧光粉质量的5~10倍,水洗次数为3~5次,水洗后,将荧光粉在100~150℃下烘干。

所述稀土氧化物为氧化铕、氧化镨、氧化铈、氧化镧、氧化铽中的一种或几种混合物,所述硫化物为硫化锌、硫化钠、硫中的一种或几种混合物。

一种氧化锌绿色荧光粉的表面改性方法,其特征在于,包括如下步骤:

a将荧光粉分散到2~4倍粉料质量的去离子水中,加入质量分数为20%的聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液,添加量为5~20ml/100g粉料,在60~80℃水浴下搅拌混合10~30min,离心后用去离子水洗涤2~3次;

b将a中粉料超声分散于去离子水中,水量为荧光粉质量的2~4倍,超声分散10~30min,确保分散均匀,倒入乙醇,乙醇用量为去离子水量的0.5~3倍,搅拌下,加入十六烷基三甲基氯化铵或十六烷基三甲基溴化铵中的一种,用量为粉料质量的5~15%,随后加入有机包覆材料,用量为粉料质量的0.1~10%,充分搅拌后,滴加2~5ml氨水,搅拌20~40min,静置2~5h,产物经抽滤、洗涤后,在100~150℃下干燥;

c将干燥后的粉料过筛,在400~500℃下煅烧0.5~2h,得到表面包覆的氧化锌绿色发光材料。

所述的一种氧化锌绿色荧光粉的表面改性方法,其特征在于,所述有机包覆材料为正硅酸乙酯、钛酸丁酯、铝酸三甲酯中的一种或几种混合。

附图说明

图1为实施例1和氧化锌荧光粉制备中未添加稀土氧化物的激发和发射光谱图

图2为实施例1的扫描电镜图

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明,但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

氧化锌绿色荧光粉的制备:

(1)配制:称100g氧化锌,将氧化锌过筛,与0.01g氧化铕混合,在分散均匀后,得到预烧粉料;

(2)装料:将配制好的粉料放入石英坩埚,在其上均匀铺上一层硫化锌,用石英盖把坩埚盖严,不留缝隙;

(3)烧结:将步骤(2)的坩埚放入高温炉中,烧结温度为960℃,烧成时间为3h;

(4)选粉:将烧成后的粉除去表面硫化锌,再在紫外灯照射下,去除不发光或发光异常的粉体及杂质,得到合格粉料;

(5)水洗:将合格粉料在去离子水下冲洗,并过筛,把水筛好的荧光粉继续水洗,去离子水用量为荧光粉质量的5倍,水洗次数为5次,水洗后,将荧光粉在120℃下烘干。

氧化锌绿色荧光粉的表面改性:

a将100g荧光粉分散到200ml去离子水中,加入10ml质量分数为20%的聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液,在70℃水浴下搅拌混合20min,离心后用纯水洗涤2次;

b将洗涤后的粉料超声分散于200ml去离子水中,超声分散15min,确保分散均匀,倒入200ml乙醇,搅拌下,加入5g十六烷基三甲基溴化铵,随后加入5g正硅酸乙酯,充分搅拌后,滴加3ml氨水,搅拌30min,静置2h,产物经抽滤、洗涤后,在120℃下干燥;

c将干燥后的粉料过筛,在450℃下煅烧1.5h,得到表面包覆的氧化锌绿色发光材料。

实施例2

氧化锌绿色荧光粉的制备:

(1)配制:称100g氧化锌,将氧化锌过筛,与0.03g氧化铈混合,在分散均匀后,得到预烧粉料;

(2)装料:将配制好的粉料放入石英坩埚,在其上均匀铺上一层硫化钠,用石英盖把坩埚盖严,不留缝隙;

(3)烧结:将步骤(2)的坩埚放入高温炉中,烧结温度为800℃,烧成时间为6h;

(4)选粉:将烧成后的粉除去表面硫化钠,再在紫外灯照射下,去除不发光或发光异常的粉体及杂质,得到合格粉料;

(5)水洗:将合格粉料在去离子水下冲洗,并过筛,把水筛好的荧光粉继续水洗,去离子水用量为荧光粉质量的6倍,水洗次数为4次,水洗后,将荧光粉在100℃下烘干。

氧化锌绿色荧光粉的表面改性:

a将100g荧光粉分散到200ml去离子水中,加入5ml质量分数为20%的聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液,在60℃水浴下搅拌混合30min,离心后用纯水洗涤2次;

b将洗涤后的粉料超声分散于200ml去离子水中,超声分散15min,确保分散均匀,倒入400ml乙醇,搅拌下,加入10g十六烷基三甲基氯化铵,随后加入0.1g钛酸丁酯,充分搅拌后,滴加4ml氨水,搅拌40min,静置5h,产物经抽滤、洗涤后,在120℃下干燥;

c将干燥后的粉料过筛,在450℃下煅烧1.5h,得到表面包覆的氧化锌绿色发光材料。

实施例3

氧化锌绿色荧光粉的制备:

(1)配制:称100g氧化锌,将氧化锌过筛,与0.002g氧化镨混合,在分散均匀后,得到预烧粉料;

(2)装料:将配制好的粉料放入石英坩埚,在其上均匀铺上一层硫,用石英盖把坩埚盖严,不留缝隙;

(3)烧结:将步骤(2)的坩埚放入高温炉中,烧结温度为1000℃,烧成时间为3.5h;

(4)选粉:将烧成后的粉除去表面硫,再在紫外灯照射下,去除不发光或发光异常的粉体及杂质,得到合格粉料;

(5)水洗:将合格粉料在去离子水下冲洗,并过筛,把水筛好的荧光粉继续水洗,去离子水用量为荧光粉质量的5倍,水洗次数为3次,水洗后,将荧光粉在120℃下烘干。

氧化锌绿色荧光粉的表面改性:

a将100g荧光粉分散到400ml去离子水中,加入20ml质量分数为20%的聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液,在80℃水浴下搅拌混合10min,离心后用纯水洗涤3次;

b将洗涤后的粉料超声分散于400ml去离子水中,超声分散10min,确保分散均匀,倒入200ml乙醇,搅拌下,加入15g十六烷基三甲基溴化铵,随后加入10g铝酸三甲酯,充分搅拌后,滴加5ml氨水,搅拌30min,静置3h,产物经抽滤、洗涤后,在100℃下干燥;

c将干燥后的粉料筛,在500℃下煅烧0.5h,得到表面包覆的氧化锌绿色发光材料。

实施例4

氧化锌绿色荧光粉的制备:

(1)配制:称100g氧化锌,将氧化锌过筛,与0.005g氧化铽混合,在分散均匀后,得到预烧粉料;

(2)装料:将配制好的粉料放入石英坩埚,在其上均匀铺上一层硫化锌,用石英盖把坩埚盖严,不留缝隙;

(3)烧结:将步骤(2)的坩埚放入高温炉中,烧结温度为1100℃,烧成时间为2.5h;

(4)选粉:将烧成后的粉除去表面硫化锌,再在紫外灯照射下,去除不发光或发光异常的粉体及杂质,得到合格粉料;

(5)水洗:将合格粉料在去离子水下冲洗,并过筛,把水筛好的荧光粉继续水洗,去离子水用量为荧光粉质量的10倍,水洗次数为3次,水洗后,将荧光粉在100℃下烘干。

氧化锌绿色荧光粉的表面改性:

a将100g荧光粉分散到300ml去离子水中,加入8ml质量分数为20%的聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液,在60℃水浴下搅拌混合20min,离心后用纯水洗涤2次;

b将洗涤后的粉料超声分散于300ml去离子水中,超声分散15min,确保分散均匀,倒入900ml乙醇,搅拌下,加入15g十六烷基三甲基溴化铵,随后加入3g正硅酸乙酯,充分搅拌后,滴加4ml氨水,搅拌30min,静置3h,产物经抽滤、洗涤后,在120℃下干燥;

c将干燥后的粉料筛,在460℃下煅烧1h,得到表面包覆的氧化锌绿色发光材料。

实施例5

氧化锌绿色荧光粉的制备:

(1)配制:称100g氧化锌,将氧化锌过筛,与0.035g氧化镧、0.015g氧化铈混合,在分散均匀后,得到预烧粉料;

(2)装料:将配制好的粉料放入石英坩埚,在其上均匀铺上一层硫,用石英盖把坩埚盖严,不留缝隙;

(3)烧结:将步骤(2)的坩埚放入高温炉中,烧结温度为1250℃,烧成时间为1h;

(4)选粉:将烧成后的粉除去表面硫,再在紫外灯照射下,去除不发光或发光异常的粉体及杂质,得到合格粉料;

(5)水洗:将合格粉料在去离子水下冲洗,并过筛,把水筛好的荧光粉继续水洗,去离子水用量为荧光粉质量的10倍,水洗次数为5次,水洗后,将荧光粉在130℃下烘干。

氧化锌绿色荧光粉的表面改性:

a将100g荧光粉分散到250ml去离子水中,加入5ml质量分数为20%的聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液,在70℃水浴下搅拌混合20min,离心后用纯水洗涤3次;

b将洗涤后的粉料超声分散于250ml去离子水中,超声分散10min,确保分散均匀,倒入500ml乙醇,搅拌下,加入8g十六烷基三甲基氯化铵,随后加入0.1g铝酸三甲酯,1g正硅酸乙酯充分搅拌后,滴加5ml氨水,搅拌30min,静置3h,产物经抽滤、洗涤后,在100℃下干燥;

c将干燥后的粉料筛,在480℃下煅烧2h,得到表面包覆的氧化锌绿色发光材料。

实施例6

氧化锌绿色荧光粉的制备:

(1)配制:称100g氧化锌,将氧化锌过筛,与0.005g氧化铽、0.002g氧化铕、0.005g氧化镨和0.005g氧化铈混合,在分散均匀后,得到预烧粉料;

(2)装料:将配制好的粉料放入石英坩埚,在其上均匀铺上一层硫化钠,用石英盖把坩埚盖严,不留缝隙;

(3)烧结:将步骤(2)的坩埚放入高温炉中,烧结温度为1000℃,烧成时间为2.5h;

(4)选粉:将烧成后的粉除去表面硫化钠,再在紫外灯照射下,去除不发光或发光异常的粉体及杂质,得到合格粉料;

(5)水洗:将合格粉料在去离子水下冲洗,并过筛,把水筛好的荧光粉继续水洗,去离子水用量为荧光粉质量的5倍,水洗次数为3次,水洗后,将荧光粉在150℃下烘干。

氧化锌绿色荧光粉的表面改性:

a将100g荧光粉分散到200ml去离子水中,加入6ml质量分数为20%的聚二烯丙基二甲基氯化铵溶液,在80℃水浴下搅拌混合10min,离心后用纯水洗涤3次;

b将洗涤后的粉料超声分散于200ml去离子水中,超声分散10min,确保分散均匀,倒入200ml乙醇,搅拌下,加入15g十六烷基三甲基溴化铵,随后加入3g铝酸三甲酯、0.5g钛酸丁酯,充分搅拌后,滴加4ml氨水,搅拌20min,静置3h,产物经抽滤、洗涤后,在140℃下干燥;

c将干燥后的粉料筛,在480℃下煅烧0.5h,得到表面包覆的氧化锌绿色发光材料。

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