专利名称：系列单发射源白光荧光粉及其制备方法
技术领域：
本发明涉及系列白光荧光粉及其制备，尤其涉及单发射源白光荧光粉及其 制备方法。
背景技术：
荧光粉在平面显示技术如平面CRT、 FED、彩色PDP、 LED和电致发光以及 高效节能灯等方面的应用具有举足轻重的作用。在能源短缺的今天，节约能源 对于我们这个资源并不丰富的国家具有重要的实际和长远的意义，是可持续发 展的前提。开发荧光粉便宜又简单高效的制备方法以及探索新型高效的荧光粉 对于节约能源以及拥有完全自主的知识产权是非常重要的，也是急需的- 个课 题。目前正在商业应用的白色发光装置绝大多数包含多种发射源。这种多组分发 射源可以是由三种RGB荧光粉混合，也可以是LED与荧光粉组合而成。市售 的三基色荧光粉几乎都是掺杂有一定的敏化剂、染料或激活剂(稀土离子和重 金属离子)。其中，稀土荧光粉是最被广泛使用的一类材料，这主要在于它们 具有紫外吸收好、量子效率高和发射谱优良等特点。虽然我国稀土含量排在世 界首位，但稀土荧光粉价格还是很高。目前，设法降低它们的成本的一个广泛 方法就是减少稀土的含量。多发射源发光装置一般都相当复杂，价格也不菲， 而且最重要的是色平衡难以控制。避免这个问题的一个方法是采用单发射源作 为发光源。目前，单发射源白光荧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)和稀土掺杂的无机化合物。国内外这方面的研究尚处于起步 阶段。这类单一化合物发白光的材料的开发和应用将对目前传统荧光粉领域产
生巨大的冲击并造就新的产业链，引起显示材料大公司的密切关注。为了避免 金属所带来的环境污染也为了避免在节能灯中有毒汞的使用，无掺杂的近紫外 激发的单发射源白光荧光粉的研究更为引人注目。 一个典型的例子是M丄Sailor 等发表在美国科学杂志《Science》上的一类硅基材料，这类材料无金属激活离子 并且用近紫外光(近紫外LED目前已经商业化)就可以激发。随着人们对这类 材料关注的增加，无掺杂的近紫外激发的单发射源白光荧光粉已成为研究热点 和前沿性课题，完全有可能走向成熟，甚至走向市场。为了弥补这方面材料的 国内空缺，研究它们对于提升我国在显示和照明技术领域的综合技术实力和产 业竞争力具有重大的意义。发明内容本发明目的在于制备一系列单一化合物发白光的荧光粉。本发明制备的化合物为AnBxOy (n-l-lO， x=3-20， y=3-31， A为质子化的 脂肪胺)。该系列化合物以B和O为框架构造元素，以脂肪胺为模板剂。A中的胺可选择含碳l 10个的脂肪胺，如甲胺、异丙胺、正丙胺、正丁胺、 乙二胺、1，6-己二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺或环己胺等。本发明制备的单发射源系列白光荧光粉A。BxOy是采用一锅煮溶剂热法合成 得到。反应以硼酸、脂肪胺和极性溶剂为原料，反应温度为100-250 。C，降至 室温后再将固体产物加热到100~400 。C并恒温，最后降温即可得到白光荧光粉。 前述极性溶剂可选用DMF、 DMSO或丙酮。与传统荧光粉相比，该系列荧光粉不含染料和金属激活元素。它们具有以 下几个优点合成简单，产物易提纯分离。已知的传统荧光粉合成方法有l)高 温固相反应法，2)溶胶一凝胶法，3)均相共沉淀法，4)低温燃烧合成法，5)
喷雾热解法，6)微波辐射合成法，7)表面扩散法，8)自蔓延燃烧法，9)气 相沉积法和10)水热合成法。这些合成方法大部分工艺复杂，条件苛刻，分离 困难，常导致产物不纯，以致影响最终荧光粉的发光性能。我们采取的溶剂热 方法合成非常简单。这种一锅煮方法只需程序控温就可以，无需在中间进行人 为千涉。溶液中长出的固体就是单一的一种化合物，因而产物非常容易分离。 原料便宜，溶剂可以循环回收使用。发光强度大，能直接发出白光。热稳定性咼。
图l为单发射源白光荧光粉(H2en)2(Hen)2Bu^ (en =乙二胺)的荧光发射 谱。套图示出恒温时间对荧光粉发射谱的影响。图2为单发射源白光荧光粉(H2en)2(Hen)2Bw027 (en =乙二胺)的固体样品 及其荧光照片。
具体实施方式
例l，关于单发射源白光荧光粉(112611)2(1^11)2816027 (611=乙二胺)的合成和单晶体生长。这种荧光粉的合成和单晶体生长是采用溶剂热法一次完成的。反应式为16H3B03 + 4en ~> (H2en)2(Hen)2B16027 + 21H20。试剂的投料量为硼酸1.237 g (20 mmol)，乙二胺8 mL, DMF0.5 mL, DMSO0.5mL，丙酮0.5 mL。把硼酸、乙二胺和极性溶剂(DMF或DMSO或丙 酮)混合于高压釜中，并在180。C恒温1天后降到室温。溶剂热固体产物为 (H2en)2(Hen)2B16027。把这些固体产物在250 °C下恒温3小时，即可得到最终的 单发射源白光荧光粉。
经单晶结构测定，化合物(H2en)2(Hen)2B,6027的空间群为Fdd2，属正交晶系。 单胞参数为"=14.7263(2)， 6=65.0016(6)， c=6.6672(l) A， c^/^严90。， Z=8，单 胞体积！/=6382.1(1) A3。如图1所示，这种荧光粉的最大激发波长和发射波长分别在381 nm和460 nm。随着加热恒温时间的延长，该荧光粉的黄光区域的强度越来越高，相应的 光谱半峰宽越来越大。因为它的发射谱涵盖了可见光区域，所以肉眼看显小白 光(图2)。f列例子所示的白光荧光粉在近紫外光(340~400)照射下发白光。 例2,关于单发射源白光荧光粉(HMeNH2)6B,6027 (MeNH2 二甲胺)的合成。 这种荧光粉的合成过程与例1所示荧光粉相似，只是把乙二胺换成甲胺。 例3，关于单发射源白光荧光斷11211叫3812021 (hda = 1，6-己二膨的合成。 这种荧光粉的合成过程与例1所示荧光粉相似，只是把乙二胺换成1,6-己—胺(由于结晶点较高，常温下常以固态形式存在，所以使用前需先加热至固体融化)。例4，关于单发射源白光荧光粉(H3trien)2(H2trien)B,803, (trien :二乙烯三胺) 的合成。这种荧光粉的合成过程与例1所示荧光粉相似，只是把乙二胺换成二乙烯二胺:例5，关于单发射源白光荧光粉(Hcha)sB70,3 (cha 二环己胺)的合成。 这种荧光粉的合成过程与例1所示荧光粉相似，只是把乙二胺换成环己胺。 例6，关于单发射源白光荧光粉(Hba)u)B60,4 (ba::正丁胺)的合成。 这种荧光粉的合成过程与例1所示荧光粉相似，只是把乙二胺换成正丁胺。
权利要求
1. 系列单发射源白光荧光粉，其特征在于该化合物为AnBxOy其中n＝1-10，x＝3-20，y＝3-31，A为质子化的脂肪胺，以B和O为框架构造元素，以质子化的脂肪胺为模板剂。
2. 如权利要求1所述的系列单发射源白光荧光粉，其特征为所述的质子化的 脂肪胺为含碳1 0个的脂肪胺。
3. 如权利要求2所述的系列单发射源白光荧光粉，其特征在于所述的质子化 的脂肪胺为甲胺、异丙胺、正丙胺、正丁胺、乙二胺、1，6-己二胺、.二乙烯二 胺、三乙烯四胺或环己胺。
4. 一种权利要求1-3任一所述的系列单发射源白光荧光粉的制备方法，为 -锅 煮溶剂热法，其特征在于反应以硼酸、脂肪胺和极性溶剂为原料，反应温 度为100~250。C,降至室温后再将固体产物加热到100 400。C并恒温，最后 降温即可得到白光荧光粉。
5. 如权利要求4所述的系列单发射源白光荧光粉的制备方法，其特征在于所 述的极性溶剂为DMF、 DMSO或丙酮。
6. 权利要求1的系列单发射源白光荧光粉的用途，其特征在于该材料应用于 发光和显示技术。
全文摘要
系列单发射源白光荧光粉及其制备方法，涉及系列白光荧光粉及其制备。本发明制备的化合物为A<sub>n</sub>B<sub>x</sub>O<sub>y</sub>(n＝1-10，x＝3-20，y＝3-31，A为质子化的脂肪胺)。该系列化合物以B和O为框架构造元素，以脂肪胺为模板剂。所述的质子化的脂肪胺为含碳1～10个的脂肪胺。该系列材料采用溶剂热法合成，应用于发光和显示技术。
文档编号C09K11/02GK101210177SQ20061013538
公开日2008年7月2日 申请日期2006年12月27日 优先权日2006年12月27日
发明者吴科俊, 周薇薇, 刚 徐, 王明盛, 郭国聪, 陈文通 申请人:中国科学院福建物质结构研究所