一种利用废硅粉水热法合成纳米硅酸锌发光材料的方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用废硅粉水热法合成纳米硅酸锌发光材料的方法，所述方法的具体步骤如下：(1)将Zn(CH3COO)2·2H2O，Mn(NO3)2·4H2O和十六烷基三甲基溴化铵溶于去离子水中，然后加入废硅粉，搅拌15min，然后加入氢氧化钠或浓度为25％的氨水，搅拌10min，得到混合溶液；(2)将步骤(1)制备的混合溶液放入内衬为聚四氟乙烯的反应釜中，将反应釜封好，放入温度为130-200℃的烘箱内反应12-48h，然后取出后自然冷却至室温，将产物用蒸馏水洗涤，离心分离，自然干燥后得到硅酸锌发光材料。本发明的方法以废硅粉为原料，扩大了反应物的范围，可以充分利用工业下脚料，达到资源回收利用的目的，并且本发明的方法为水热一步反应，方法简单易行，而且能耗低。
【专利说明】一种利用废硅粉水热法合成纳米硅酸锌发光材料的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无机合成【技术领域】，尤其涉及一种利用废硅粉水热法合成纳米硅酸锌 发光材料的方法。
【背景技术】
[0002] 荧光材料是由金属（锌、铬）硫化物或稀土氧化物与微量活性剂配合经煅烧而成。 无色或浅白色，是在紫外光（200?400nm)照射下，依材料中金属和活化剂种类、含量的不 同，而呈现出各种颜色的可见光（400?800nm)。
[0003] 无机荧光材料的代表为稀土离子发光及稀土荧光材料，其优点是吸收能力强，转 换率高，稀土配合物中心离子的窄带发射有利于全色显示，且物理化学性质稳定。由于稀土 离子具有丰富的能级和4f电子跃迁特性，使稀土成为发光宝库，为高科技领域特别是信息 通讯领域提供了性能优越的发光材料。常见的无机荧光材料是以碱土金属的硫化物（如 ZnS、CaS)铝酸盐（SrAl204, CaAl204, BaAl204)等作为发光基质，以稀土镧系元素[铕（Eu)、 钐（Sm)、铒（Er)、钕（Nd)等]作为激活剂和助激活剂。
[0004] 无机荧光体的传统制备方法是高温固相法，但随着新技术的快速更新，发光材料 性能指标的提高需要克服经典合成方法所固有的缺陷，一些新的方法应运而生，如燃烧法、 溶胶一凝胶法、水热沉淀法、微波法等。
[0005] 硅酸锌作为一种发光材料，用途广泛，其工业生产方法为高温固相法，有专利报道 水热合成方法，但一般米用的反应原料为娃酸盐与锌盐（CN 102502672A: -种层状多级娃 酸锌及其制备方法与应用），或者是非晶态纳米二氧化硅与锌盐（CN 102976344 A :-种硅 酸锌纳米材料的制备方法）。但是现有的合成方法大都存在反应物狭窄，反应方法复杂的缺 点。
【发明内容】
[0006] 本发明提供了一种利用废硅粉水热法合成纳米硅酸锌发光材料的方法。
[0007] 本发明采用如下技术方案：
[0008] 本发明利用废硅粉水热法合成纳米硅酸锌发光材料的方法的具体步骤如下：
[0009] (1)将Zn(CH3C00)2 · 2Η20, Μη(Ν03)2 · 4H20和十六烷基三甲基溴化铵溶于去离 子水中，Zn(CH3C00)2 · 2Η20, Μη(Ν03)2 · 4H20和十六烷基三甲基溴化铵的重量比为3-6 : 0· 01-0. 03 :0· 05,十六烷基三甲基溴化铵和去离子水的重量体积比为0· 05 :40-60g/ml，然 后加入废硅粉，废硅粉与Zn(CH3C00)2 · 2H20的重量比为0. 3-0. 7 :3-6,搅拌15min，然后加 入氢氧化钠或浓度为25 %的氨水，搅拌lOmin，得到混合溶液；
[0010] (2)将步骤（1)制备的混合溶液放入内衬为聚四氟乙烯的反应釜中，将反应釜封 好，放入温度为130-200°C的烘箱内反应12-48h，然后取出后自然冷却至室温，将产物用蒸 馏水洗涤，离心分离，自然干燥后得到硅酸锌发光材料。
[0011] 步骤（1)中，Zn(CH3C00)2 · 2Η20, Μη(Ν03)2 · 4H20和十六烷基三甲基溴化铵的重量 比优选为 4. 65 :0. 01 :0. 05。
[0012] 步骤（1)中，十六烷基三甲基溴化铵和去离子水的重量体积比优选为0. 05 :50g/ ml 〇
[0013] 步骤（1)中，废硅粉与Zn(CH3C00)2 · 2Η20的重量比优选为0· 56 :4. 65。
[0014] 步骤（1)中，氢氧化钠与十六烷基三甲基溴化铵的重量比为0· 01 :0· 05。
[0015] 步骤（1)中，浓度为25%的氨水与十六烷基三甲基溴化铵的重量比为0. 20 :0. 05。
[0016] 步骤⑵中，优选放入温度为130°C的烘箱内反应48h。
[0017] 本发明的积极效果如下：
[0018] 本发明利用废硅粉水热法合成纳米硅酸锌发光材料的方法以废硅粉为原料，扩大 了反应物的范围，可以充分利用工业下脚料一娃粉，达到资源回收利用的目的，并且本发明 的方法为水热一步反应，方法简单易行，而且能耗低，可代替工业上高温固相法来合成硅酸 锌。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1是实施例1制备的硅酸锌发光材料的X-射线衍射谱图。
[0020] 图2是实施例1制备的硅酸锌发光材料的发光光谱图。
[0021] 图3是实施例1制备的硅酸锌发光材料的透射电镜照片。
【具体实施方式】
[0022] 下面的实施例是对本发明的进一步详细描述。
[0023] 实施例1
[0024] 将 4. 65g Zn(CH3C00)2 · 2Η20,0· Olg Μη(Ν03)2 · 4Η20,0· 05g 十六烷基三甲基溴化 铵，溶于50毫升去离子水中，加入0. 56g废硅粉，搅拌15分钟，然后加入0. Olg NaOH，搅拌 10分钟，将上述混合物转移到内衬为聚四氟乙烯的100毫升反应釜中，将反应釜封好，放入 温度为130°C的烘箱内反应48小时，取出自然冷却，将产品用蒸馏水洗涤，离心分离，自然 干燥后得到硅酸锌发光材料4. 22g，产品在254nm紫外光激发下为绿色。
[0025] 实施例2
[0026] 将 4. 60g Zn (CH3C00) 2 · 2H20,0· 02g Mn (N03) 2 · 4H20,0· 05g 十六烷基三甲基溴化 铵，溶于50毫升去离子水中，加入0. 56g废硅粉，搅拌15分钟，然后加入0. Olg NaOH，搅拌 10分钟，将上述混合物转移到内衬为聚四氟乙烯的100毫升反应釜中，将反应釜封好，放入 温度为130°C的烘箱内反应48小时，取出自然冷却，将产品用蒸馏水洗涤，离心分离，自然 干燥后得到硅酸锌发光材料4. 20g，产品在254nm紫外光激发下为绿色。
[0027] 实施例3
[0028] 将 4. 95g Zn(CH3C00)2 · 2Η20,0· Olg Μη(Ν03)2 · 4Η20,0· 05g 十六烷基三甲基溴化 铵，溶于50毫升去离子水中，加入0. 55g废硅粉，搅拌15分钟，然后加入0. Olg NaOH，搅拌 10分钟，将上述混合物转移到内衬为聚四氟乙烯的100毫升反应釜中，将反应釜封好，放入 温度为200°C的烘箱内反应12小时，取出自然冷却，将产品用蒸馏水洗涤，离心分离，自然 干燥后得到硅酸锌发光材料4. 02g，产品在254nm紫外光激发下为绿色。
[0029] 实施例4
[0030] 将 5. 05g Zn(CH3C00)2 · 2Η20,0· Olg Μη(Ν03)2 · 4Η20,0· 05g 十六烷基三甲基溴化 铵，溶于50毫升去离子水中，加入0. 56g废硅粉，搅拌15分钟，然后加入0. 20g 25%氨水， 搅拌10分钟，将上述混合物转移到内衬为聚四氟乙烯的100毫升反应釜中，将反应釜封好， 放入温度为140°C的烘箱内反应48小时，取出自然冷却，将产品用蒸馏水洗涤，离心分离， 自然干燥后得到硅酸锌发光材料4. 12g，产品在254nm紫外光激发下为绿色。
[0031] 实施例5
[0032] 将 5. 10g Zn(CH3C00)2 · 2Η20,0· Olg Μη(Ν03)2 · 4Η20,0· 05g 十六烷基三甲基溴化 铵，溶于50毫升去离子水中，加入0. 56g废硅粉，搅拌15分钟，然后加入0. 20g 25%氨水， 搅拌10分钟，将上述混合物转移到内衬为聚四氟乙烯的100毫升反应釜中，将反应釜封好， 放入温度为200°C的烘箱内反应12小时，取出自然冷却，将产品用蒸馏水洗涤，离心分离， 自然干燥后得到硅酸锌发光材料4. 15g，产品在254nm紫外光激发下为绿色。
[0033] 图1是实施例1制备的硅酸锌发光材料的X-射线衍射谱图，由图1可以看出，本 发明制备的硅酸锌发光材料为晶体硅酸锌。
[0034] 图2是实施例1制备的硅酸锌发光材料的发光光谱图，由图2可以看出，本发明制 备的娃酸锌发光材料发射峰的位置在528nm，其半峰宽为30. 4nm。
[0035] 图3是实施例1制备的硅酸锌发光材料的透射电镜照片，由图3可以看出，本发明 制备的硅酸锌发光材料粒径大约在15-20nm左右。
[0036] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以 理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换 和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
【权利要求】
1. 一种利用废硅粉水热法合成纳米硅酸锌发光材料的方法，其特征在于：所述方法的 具体步骤如下： (1) 将Zn(CH3COO)2 · 2Η20, Μη(Ν03)2 · 4H20和十六烷基三甲基溴化铵溶于去离子水中， Zn(CH3COO)2 · 2Η20, Μη(Ν03)2 · 4H20和十六烷基三甲基溴化铵的重量比为3-6 :0· 01-0. 03 : 0. 05,十六烷基三甲基溴化铵和去离子水的重量体积比为0. 05 :40-60g/ml，然后加入废硅 粉，废硅粉与Zn(CH3COO)2 · 2H20的重量比为0. 3-0. 7 :3-6,搅拌15min，然后加入氢氧化钠 或浓度为25 %的氨水，搅拌lOmin，得到混合溶液； (2) 将步骤（1)制备的混合溶液放入内衬为聚四氟乙烯的反应釜中，将反应釜封好，放 入温度为130-200°C的烘箱内反应12-48h，然后取出后自然冷却至室温，将产物用蒸馏水 洗涤，离心分离，自然干燥后得到硅酸锌发光材料。
2. 如权利要求1所述的利用废硅粉水热法合成纳米硅酸锌发光材料的方法，其特征在 于：步骤（1)中，Zn(CH3COO) 2 · 2Η20, Μη(Ν03)2 · 4H20和十六烷基三甲基溴化铵的重量比为 4. 65 ：0. 01 ：0. 05〇
3. 如权利要求1所述的利用废硅粉水热法合成纳米硅酸锌发光材料的方法，其特征在 于：步骤（1)中，十六烷基三甲基溴化铵和去离子水的重量体积比为0. 05 :50g/ml。
4. 如权利要求1所述的利用废硅粉水热法合成纳米硅酸锌发光材料的方法，其特征在 于：步骤⑴中，废硅粉与Zn(CH3COO) 2 · 2H20的重量比为0. 56 :4. 65。
5. 如权利要求1所述的利用废硅粉水热法合成纳米硅酸锌发光材料的方法，其特征在 于：步骤（1)中，氢氧化钠与十六烷基三甲基溴化铵的重量比为0. 01 :〇. 05。
6. 如权利要求1所述的利用废硅粉水热法合成纳米硅酸锌发光材料的方法，其特征在 于：步骤（1)中，浓度为25%的氨水与十六烷基三甲基溴化铵的重量比为0. 20 :0. 05。
7. 如权利要求1所述的利用废硅粉水热法合成纳米硅酸锌发光材料的方法，其特征在 于：步骤（2)中，放入温度为130°C的烘箱内反应48h。
【文档编号】C09K11/59GK104087289SQ201410306154
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年6月30日 优先权日:2014年6月30日
【发明者】温福山, 王燕, 王维, 杜永霞, 燕友果, 张军 申请人:中国石油大学(华东)