一种紫外灯用发光材料的合成方法
【专利摘要】本发明公开了一种紫外灯用发光材料的合成方法，包括以下步骤：（1）根据化学组分式（MyCex）Al12-zO19+1/3z计算工艺原料配比，其中：M=Si、Sr、Ba、Ca、Mg中的一种或几种，0<x<1，0<y<1，0≤z<1；（2）按步骤（1）的配比称取原料，加助熔添加剂与原料均匀混合，在氧化气氛炉或空气炉中进行灼烧，得到白色块状粉体物质；（3）将步骤（2）所得物质进行破碎、过筛，随后用稀酸溶液酸洗至中性，之后抽滤烘干粉体，然后将粉体过筛；（4）将烘干过筛后的粉体置于还原气氛中灼烧，最后得到白色粉体，将该白色粉体过筛分级即为成品。本方法合成的发光材料紫外强度高、对环境无污染，并且发光材料粉体流动性好、形貌佳、稳定性好。
【专利说明】一种紫外灯用发光材料的合成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种发光材料的合成方法，特别是一种紫外灯用发光材料的合成方法。
【背景技术】
[0002]现有的杀菌净化灯用材料主要有以下几种:(CaZn)3(PCM)2: Tl、Sr4Al14O25: Pb、BaSi2O5:Pb> Ln1^xPO4ICex、(Ln:La-Gd_Y)，这些材料一般都是用高温固相合成方法制成。现有的发光材料大多存在紫外强度低，杀菌效果差等缺陷，并大量采用对人体有害的Pb和P等物质，影响生态环境。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种对环境无污染、紫外强度高的紫外灯用发光材料的合成方法。
[0004]为实现上述目的，本发明的技术方案是:一种紫外灯用发光材料的合成方法，所述方法包括以下步骤:
(1)根据化学组分式#,Cex)计算工艺原料配比，其中:M=S1、Sr、Ba、Ca或Mg 中的一种或几种,0〈x〈l,0〈y〈l,O < z〈l ；
(2)按步骤(1)的配比称取原料，并加助熔添加剂与原料均匀混合，在氧化气氛炉或空气炉中进行灼烧，灼烧后得到白 色块状粉体物质；
(3)将步骤(2)所得白色块状粉体物质进行破碎、过筛，随后用稀酸溶液进行酸洗至中性，之后抽滤烘干粉体，然后将粉体过筛；
(4)将烘干过筛后粉体置于还原气氛中进行灼烧，最后得到白色粉体，将该白色粉体过筛分级即为成品。
[0005]优选的，基质氧化物为荧光级氧化铝(Al2O3)、氧化铈(CeO2)。
[0006]优选的，基质掺杂剂为荧光级氧化镁(MgO)、碳酸锶(SrCO3)、碳酸钡(BaCO3)、碳酸钙(CaC03)、二氧化硅(SiO2)，取其中任意一种或几种。
[0007]优选的，所述步骤(2)中助熔添加剂为硼酸(Η3Β03)、氟化钡(BaF2)、氟化锶(SrF2)、氯化锂(LiCl)、氟化锂(LiF)中的一种或几种，所述助熔添加剂重量为原料重量的
0.5%~5%。添加助熔添加剂的目的是降低反应温度，其用量微少，一般根据反应温度确定用量。
[0008]优选的，所述步骤(2)中助熔添加剂与原料的均匀混合时间为30-40小时。达不到该时间会造成混料不均，而超过该段时间会粘壁导致混料不均匀。
[0009]优选的，所述步骤(2)中灼烧保温时间为3飞小时，灼烧温度控制在1400°C~1600°C。控制灼烧保温时间和灼烧温度，对反应结果会产生影响，低于下限则反应不充分，高于上限则容易晶体化，形成硬块。
[0010]优选的，所述步骤(3)中过筛为过250目尼龙筛网，中心粒径控制在5μπι~10 μ m。[0011]优选的，所述步骤(3)中酸洗所用的稀酸溶液为稀的硝酸、盐酸、柠檬酸中的一种或几种。
[0012]优选的，所述步骤(3)中酸洗所用的硝酸溶液浓度控制在0.19Tl%。
[0013]优选的，所述步骤(3)中烘干粉体的温度控制在100°C ~150°C。
[0014]优选的，所述步骤(4)中还原气氛为氮气、氢气、氨气、甲烷、丙烷中的一种或几种还原气氛。
[0015]优选的，所述步骤(4)中灼烧时间控制在3小时飞小时，灼烧温度控制在1200 0C ~1500。。。
[0016]本发明与现有技术相比，其显著优点是:本发明不采用Pb、P作为原材料，对环境无污染，具有高的发光强度；并且克服了以Pb、P为原料会使硅酸盐材料在合成时温度控制范围小、不易控制的缺陷，以及合成后的产品在空气中比较敏感容易潮解的缺点。
[0017]此外，本发明合成的材料粉体在电镜下观察到为球形晶貌，具有很好的形貌；本发明还可根据F、Cl离子化合物的加入量控制粉体颗粒大小及流动性的好坏；本发明还提供全新稳定的铝酸盐体系，中间产品采用先进的气流逐级分级处理，把大颗粒和超细颗粒去除，使得粉体颗粒大小均匀、基本一致。因此，本发明进一步的优点是合成的发光材料粉体形貌佳、流动性好、稳定性好。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是本发明合成的发光材料的光谱图。
[0019]图2 是现有(CaZn) 3 (P04) 2: TlBaSi2O5: Pb
[0020]图3是本发明合成的发光材料的电镜图。[0021 ]图 4 是现有(CaZn) 3 (P04) 2: TlBaSi2O5: Pb
发光材料光谱图。发光材料电镜图。
【具体实施方式】
[0022]下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
[0023]实施例1
步骤(1) ：组分按(Sr a 2Ce0.1Ba0.3Mg0.4) Al12O19计算工艺原料配比，其中x=0.1 ；y=0.9 ；
Z=0。
[0024]基质氧化物为荧光级氧化铝(Al2O3)、氧化铈(CeO2)。
[0025]基质掺杂剂为荧光氧化镁(MgO)、碳酸锶(SrCO3)、碳酸钡(BaCO3)。
[0026]步骤(2):将上述组分充分混合均匀，以硼酸和氟化锂用作助熔添加剂，并在装有直径IOmm玛瑙球的刚玉球磨罐中混磨32小时，混磨好的氧化物在刚玉坩埚中放进高温氧化气氛下灼烧4小时，灼烧温度控制在1500°C。
[0027]步骤(3):灼烧产物经过破碎处理后过250目筛，中心粒径控制在5μm~10μm，接着用浓度为0.1%的硝酸溶液进行酸洗处理，酸洗过筛后的产品直至中性，然后抽滤、IOOtlC温度烘干再过150目筛。
[0028]步骤(4):再次将过筛产品装入刚玉坩埚中，在氮氢(5%体积氢的氮气)混合气氛中灼烧3小时，灼烧温度控制在1450°C，最后的灼烧产品经过处理过筛即为成品，所得的发光物质粉体颜色为白色。该发光物质的发射光谱如图1中实施例1曲线所示，在290 nm~300nm波长处具有峰值，发光强度达到1000 cd/cm2。
[0029]实施例2:
步骤(1).Μ?叛ISr a fie Q.fia Q.抛a 2) Al nOm 3计算工艺原料配比,其中x=0.3 ；y=0.7 ；
Z=10
[0030]基质氧化物为荧光级氧化铝(Al2O3)、氧化铈(CeO2)。
[0031]基质掺杂剂为荧光氧化镁(MgO)、碳酸锶(SrCO3)、碳酸钙(CaCO3)。
[0032]步骤(2):将上述组分充分混合均匀，以硼酸和氟化锂用作助熔剂，并在装有直径IOmm玛瑙球的刚玉球磨罐中混磨34小时，混磨好的氧化物在刚玉坩埚中放进高温氧化气氛下进行灼烧3小时，并且温度控制在1400°C。
[0033]步骤(3):灼烧产物经过破碎处理后经过250目筛，中心粒径控制在5 μ π~?Ο μ m。接着进行酸洗处理，配浓度为0.5%的硝酸溶液清洗过筛后的产品，直至中性后抽滤、120°C温度烘干再过150目筛。
[0034]步骤(4):再次将过筛产品装入刚玉坩埚中，在氮氢(5%体积氢的氮气)混合气氛中进行灼烧5小时，灼烧温度控制在1200°C，最后的灼烧产品经过处理过筛即为成品，所得的发光物质粉体颜色为白色。该发光物质的发射光谱如图1中实施例2曲线所示，在320nm左右波长处具有峰值，发光强度达到1000 cd/cm2。
[0035]实施例3:
步骤(1):组分按计算工艺原料配比,其中X=0.2 ；y=0.8 ；
Z=10
[0036]基质氧化物为荧光级氧化铝(Al2O3)、氧化铈(CeO2)。
[0037]基质掺杂剂为碳酸锶(SrC03)、碳酸钙(CaC03)、二氧化硅(SiO2)。
[0038]步骤(2):将上述组分充分混合均匀，以LiCl和LiF用作助熔添加剂，并在装有直径IOmm玛瑙球的刚玉球磨罐中混磨37小时，混磨好的氧化物在刚玉坩埚中放进高温氧化气氛下进行灼烧5小时，并且温度控制在1600°C。
[0039]步骤(3):灼烧产物经过破碎处理后经过250目筛，接着进行酸洗处理，配浓度为1%的硝酸溶液进行清洗过筛后的产品，直至中性后抽滤、135°C温度烘干再过150目筛。
[0040]步骤(4):再次将过筛产品装入刚玉坩埚中，在氮氢(5%体积氢的氮气)混合气氛中灼烧4小时，灼烧温度控制在1500°C，最后的灼烧产品经过处理过筛即为成品，所得的发光物质粉体颜色为白色。该发光物质的发射光谱如图1中实施例3的曲线所示，在350nm波长处具有峰值，发光强度达到1000 cd/cm2。
[0041]实施例4:
步骤(1):组分按计算工艺原料配比,其中χ=0.3 ；y=0.7 ;z=0。
[0042]基质氧化物为荧光级氧化铝(Al2O3)、氧化铈(CeO2)。
[0043]基质掺杂剂为碳酸锶(SrC03)。
[0044]步骤(2):将上述组分充分混合均匀，以硼酸和氟化锂用作助熔剂，并在装有直径IOmm玛瑙球的刚玉球磨罐中混磨40小时，混磨好的氧化物在刚玉坩埚中放进高温空气炉中灼烧3.5小时，温度控制在1450°C。
[0045]步骤(3):灼烧产物经过破碎处理后经过250目筛，接着进行酸洗处理，配浓度为0.8%的硝酸溶液进行清洗过筛后的产品，直至中性后抽滤、150°C温度烘干再过150目筛。
[0046]步骤(4):再次将过筛产品装入刚玉坩埚中，在50%甲烷和50%氮气混合气体中灼烧3.5小时，灼烧温度控制在1300°C，最后的灼烧产品经过处理过筛即为成品，所得的发光物质粉体颜色为白色。该发光物质的发射光谱如图1中实施例4的曲线所示，在360nm波长左右具有峰值，发光强度达到1000 cd/cm2。
[0047]实施例5
步骤(1):览分叛QSr ?.JJe ?.Paa獅。.2) Al n.JJig.16计算工艺原料配比，其中x=0.5 ；y=0.5 ；z=0.5。
[0048]基质氧化物为荧光级氧化铝(Al2O3)、氧化铈(CeO2)。
[0049]基质掺杂剂为氧化镁(MgO)、碳酸锶(SrC03)、碳酸钡(BaCO3)、碳酸钙(CaCO3)。
[0050]步骤(2):将上述组分充分混合均匀，以SrF2和氟化锂用作助熔添加剂，并在装有直径IOmm玛瑙球的刚玉球磨罐中混磨35小时，混磨好的氧化物在刚玉坩埚中放进高温氧化气氛下灼烧4小时，灼烧温度控制在1500°C。
[0051]步骤(3) :灼烧产物经过破碎处理后过250目筛，接着用浓度为1%的盐酸溶液进行酸洗处理，酸洗过筛后的产品直至中性，然后抽滤、IlOtlC温度烘干再过150目筛。
[0052]步骤(4):再次将过筛产品装入刚玉坩埚中，在氨气气氛中灼烧3小时，灼烧温度控制在1300°C，最后的灼烧产品经过处理过筛即为成品。
[0053]实施例6
步骤(1):组分按/Lj7计算工艺原料配比,其中X=0.7 ；y=0.3 ；z=0.8o
[0054]基质氧化物为荧光级氧化铝(Al2O3)、氧化铈(CeO2)。
[0055]基质掺杂剂为氧化镁(MgO)、碳酸银(SrCO3)、碳酸钡(BaCO3)、二氧化娃(SiO2)。
[0056]步骤(2):将上述组分充分混合均匀，以SrF2和硼酸用作助熔添加剂，并在装有直径IOmm玛瑙球的刚玉球磨罐中混磨36小时，混磨好的氧化物在刚玉坩埚中放进高温氧化气氛下灼烧4小时，灼烧温度控制在1500°C。
[0057]步骤(3):灼烧产物经过破碎处理后过250目筛，接着用浓度为5%的柠檬酸和盐酸混合溶液进行酸洗处理，酸洗过筛后的产品直至中性，然后抽滤、120°C温度烘干再过150目筛。
[0058]步骤(4):再次将过筛产品装入刚玉坩埚中，在甲烷、丙烷和氮气混合气氛中灼烧3小时，灼烧温度控制在1300°C，最后的灼烧产品经过处理过筛即为成品。
[0059]如图1所示，本发明合成的材料在紫外波长范围普遍具有1000 cd/cm2的发光强度，而如图2所示，现有技术合成的材料仅有不到800 cd/cm2和800 cd/cm2左右的发光强度，本发明合成的材料明显具有更高的发光强度。并且因为本发明不采用Pb、P作为原材料，故而合成的紫外灯用发光材料对环境无污染，绿色环保；并且克服了以Pb、P为原料会使硅酸盐材料在合成时温度控制范围小、不易控制的缺陷，以及合成后的产品在空气中比较敏感容易潮解的缺点。
[0060]此外，本发明合成的发光材料粉体形貌佳、流动性好、稳定性好。图3和图4比较可以看出，本发明合成的发光材料具有更好的形貌，在电镜下观察到为球形晶貌，且体积大小也基本保持一致，这使得本发明合成的材料具有更好的流动性和稳定性。而现有技术合成的材料明显呈不规则的多角形，大小也参差不齐，形貌较差，流动性和稳定性必然也欠佳。
[0061]以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种紫外灯用发光材料的合成方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤:(1)根据化学组分式（My,Cex) Al12-zO19+1/3z计算工艺原料配比，其中:M=S1、Sr、Ba、Ca、Mg 中的一种或几种,0〈x〈l,0〈y〈l,O ≤z〈l ；(2)按步骤(1)的配比称取原料，并加助熔添加剂与原料均匀混合，在氧化气氛炉或空气炉中进行灼烧，灼烧后得到白色块状粉体物质；(3)将步骤(2)所得白色块状粉体物质进行破碎、过筛，随后用稀酸溶液进行酸洗至中性，之后抽滤烘干粉体，然后将粉体过筛；(4)将烘干过筛后的粉体置于还原气氛中进行灼烧，最后得到白色粉体，将该白色粉体过筛分级即为成品。
2.根据权利要求1所述的紫外灯用发光材料的合成方法，其特征在于，所述步骤(2)中助熔添加剂为BaF2、H3B03、LiCl.LiF, SrF2中的一种或几种，所述助熔添加剂重量为原料重量的0.5%~5%。
3.根据权利要 求1所述的紫外灯用发光材料的合成方法，其特征在于，所述步骤(2)中助熔添加剂与原料的均匀混合时间为30-40小时。
4.根据权利要求1所述的紫外灯用发光材料的合成方法，其特征在于，所述步骤(2)中灼烧时间为3飞小时，灼烧温度控制在1400°C~1600°C。
5.根据权利要求1所述的紫外灯用发光材料的合成方法，其特征在于，所述步骤(3)中白色块状粉体物质过筛为过250目尼龙筛网，中心粒径控制在5 μ m~ΙΟμπι。
6.根据权利要求1所述的紫外灯用发光材料的合成方法，其特征在于，所述步骤(3)中酸洗所用的稀酸溶液为稀的硝酸、盐酸、柠檬酸中的一种或几种。
7.根据权利要求6所述的紫外灯用发光材料的合成方法，其特征在于，所述步骤(3)中酸洗所用的硝酸溶液浓度控制在ο.ι%~ι%。
8.根据权利要求1所述的紫外灯用发光材料的合成方法，其特征在于，所述步骤(3)中烘干粉体的温度控制在100°C ~150°C。
9.根据权利要求1所述的紫外灯用发光材料的合成方法，其特征在于，所述步骤(4)中还原气氛为氮气、氢气、氨气、甲烧、丙烷中的一种或几种。
10.根据权利要求1所述的紫外灯用发光材料的合成方法，其特征在于，所述步骤(4)中灼烧时间控制在3小时飞小时，灼烧温度控制在1200°C~1500°C。
【文档编号】C09K11/80GK103525420SQ201210228849
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2012年7月4日 优先权日:2012年7月4日
【发明者】胡程, 曾庆云, 贾国秀 申请人:常熟市江南荧光材料有限公司