CN101665688B - 一种超细高亮荧光粉的制备方法 - Google Patents

一种超细高亮荧光粉的制备方法 Download PDF

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Abstract

超细高亮荧光粉的制备方法利用现有细粒径长余辉荧光粉制备超细高亮长余辉荧光粉，获得的长余辉荧光粉粒径小于5μm，但发光亮度与商用15μm亮度相当，在细粒径长余辉荧光粉颗粒表面包覆一层高熔点的Al2O3氧化物，并将包覆Al2O3后的荧光粉在1200～1400℃还原气氛中高温回复，利用Al2O3在回复过程中对荧光粉的隔离作用，避免荧光粉颗粒二次硬团聚，涉及的Al2O3包膜反应化学式为Al3++3OH-＝Al(OH)3，该反应在无水体系中进行。

Description

一种超细高亮荧光粉的制备方法
技术领域
本发明涉及一种超细粒径长余辉荧光粉的制备方法。属于荧光粉制备的技术领域。
背景技术
长余辉发光材料，又名夜光材料，是光致发光材料的一种。它是一类吸收太阳光或人工光源所产生的光发出可见光，而且在激发停止后仍能继续发光的物质。碱土铝酸盐系列发光材料是目前已知的发光性能最好的蓄光型发光材料。跟传统硫化物系列的长余辉发光材料相比，碱土铝酸盐系列发光材料具有余辉时间长、无辐射、化学性质较稳定等优点。
铝酸盐长余辉粉通常采用高温固相法制备，所得长余辉荧光粉颗粒硬度很大，必须进行辊破、鄂破、气流磨，耗时耗能，破坏结晶，球磨后所得粉体与原粉块产品相比，发光亮度衰减严重。粒径小于5um的SrAl2O4:Eu，Dy荧光粉亮度很低(小于30mcd/m2)，在发光织物、发光纤维等实际应用中受到很大限制。SrAl2O4:Eu，Dy荧光粉经过1200～1400℃还原气氛中再次高温回复后，由于荧光粉颗粒表面得到修复，晶体结构得以完善，亮度可以明显提高，但荧光粉将再次烧结而使硬度变得很大。因此获得超细粒径且高亮度的长余辉荧光粉在技术上难度很大。
中国专利ZL200610019315.6公开了一种使用溶胶一凝胶法制备超细铝酸盐长余辉荧光粉的方法，专利ZL200610019316.0公开了一种使用共沉淀法结合微波合成法制备超细铝酸盐长余辉荧光粉的方法。但该荧光粉需要经过1200～1400℃还原气氛中高温煅烧才能获得良好的发光性能，使用溶胶凝胶法或共沉淀法虽然可以制备出超细的前驱体，但在后期高温还原过程同样会发生烧结而导致硬度极大，若降低合成温度则无法获得高亮度的长余辉荧光粉。
发明内容
技术问题：本发明提出一种超细高亮荧光粉的制备方法，利用现有细粒径长余辉荧光粉制备超细高亮长余辉荧光粉，获得的长余辉荧光粉粒径小于5μm，但发光亮度与商用15μm亮度相当。
技术方案：本发明的超细高亮荧光粉的制备方法是在细粒径长余辉荧光粉颗粒表面包覆一层高熔点的Al2O3氧化物，并将包覆Al2O3后的荧光粉在1200～1400℃还原气氛中高温回复，利用Al2O3在回复过程中对荧光粉的隔离作用，避免荧光粉颗粒二次硬团聚，涉及的Al2O3包膜反应化学式为Al3++3OH-＝Al(OH)3，该反应在无水体系中进行，包覆工艺包括以下几个步骤：
1)将长余辉荧光粉均匀分散在乙二醇中，配制成浓度为1～10g/100ml的荧光粉悬浮液；
2)按Al2O3与荧光粉之重量比为(0.5～10)∶100的比例，称取相应量的Al(NO)3·9H2O加入荧光粉悬浮液中，搅拌同时超声分散5～30min，使荧光粉充分分散；
3)将荧光粉悬浮液加热至80～90℃并将温度控制此区间，以50r/m～300r/m速度搅拌；
4)配制浓度0.1～10g/100m的KOH或NaOH的无水乙醇溶液，将该溶液滴入荧光粉悬浮液中，滴加速度为0.5～10ml/min，调节荧光粉悬浮液pH计显示值至3～6，滴加结束后继续搅拌并保温0.5～8小时，得到包膜荧光粉悬浮液；
5)将包膜荧光粉悬浮液离心分离，再用乙醇洗1～3次，充分烘干后再灼烧200～400℃1～3h，冷却后可得Al2O3包膜的长余辉荧光粉；
6)将包膜长余辉粉在1200～1400℃还原气氛中高温回复，冷却后可得超细高亮度长余辉荧光粉。
荧光粉悬浮液温度维持在80～90℃区间。
荧光粉悬浮液pH计显示值控制在3～6之间。
滴加结束后继续保温0.5～8小时。
有益效果：本发明的优点是：(1)利用Al2O3膜的隔离作用，在高温回复提高亮度的同时，保持粒度基本没有增长；(2)全部包膜工艺在无水体系中进行，避免了包膜过程中的长余辉荧光粉的性能下降。制备出的超细高亮度长余辉荧光粉的TEM照片见附图。
附图说明
图1是本发明的实验思路示意图。
具体实施方式
在细粒径长余辉荧光粉颗粒表面包覆一层高熔点的Al2O3氧化物，将包覆Al2O3后的荧光粉在1200～1400℃还原气氛中高温回复，利用Al2O3在回复过程中对荧光粉的隔离作用，避免荧光粉颗粒二次硬团聚。实验思路如下图1所示。
其中，Al2O3包膜反应所涉及的化学反应式为：
Al3++3OH-＝Al(OH)3
为避免包膜过程中荧光粉的性能损失，全部反应在无水体系中进行。
本发明的制备工艺包括以下几个步骤：
1)将长余辉荧光粉均匀分散在乙二醇中，配制成浓度为1～10g/100ml的荧光粉悬浮液；
2)按Al2O3与荧光粉之重量比为(0.5～10)∶100的比例，称取相应量的Al(NO)3·9H2O加入荧光粉悬浮液中，搅拌同时超声分散5～30min，使荧光粉充分分散；
3)将荧光粉悬浮液加热至80～90℃并将温度控制此间，以50r/m～300r/m速度搅拌；
4)配制浓度0.1～10g/100m的KOH或NaOH的无水乙醇溶液，将该溶液滴入荧光粉悬浮液中，滴加速度为0.5～10ml/min，调节荧光粉悬浮液pH计显示值至3～6，滴加结束后继续搅拌并保温0.5～8小时，得到包膜荧光粉悬浮液；
5)将包膜荧光粉悬浮液离心分离，再用乙醇洗1～3次，充分烘干后在行200～400℃灼烧1～3h，冷却后可得包膜长余辉荧光粉。
6)将包膜长余辉粉在1200～1400℃还原气氛中高温回复，冷却后可得超细高亮度长余辉荧光粉。
实施例1
称取中心粒径为4μm的铝酸盐长余辉荧光粉20克，用乙二醇配制成浓度为2g/100ml的荧光粉悬浮液；称取Al(NO)3·9H2O 1克，加入荧光粉悬浮液中，搅拌同时超声分散30min。将悬浮液加热至80℃并维持，同时搅拌。配制浓度0.1～10g/100m的KOH的无水乙醇溶液，将该溶液滴加入荧光粉悬浮液中，滴加速度为2ml/min，控制调节荧光粉悬浮液的pH计显示值为4，停止滴加，继续保温并搅拌4h，将悬浮液离心分离，再经无水乙醇洗2次，用烘箱充分干燥。将包膜荧光粉在300℃焙烧1h。将包膜后的荧光粉在1300℃N2+H2还原气氛中煅烧3小时，冷却后即可得到超细高亮度铝酸盐长余辉荧光粉。
实施例2
称取中心粒径为4μm的铝酸盐长余辉荧光粉20克，用乙二醇配制成浓度为2g/100ml的荧光粉悬浮液；称取Al(NO)3·9H2O 1克，加入荧光粉悬浮液中，搅拌同时超声分散30min。将悬浮液加热至90℃并维持，同时搅拌。其余条件同实施例1。
实施例3
称取中心粒径为4μm的铝酸盐长余辉荧光粉20克，用乙二醇配制成浓度为2g/100ml的荧光粉悬浮液；称取Al(NO)3·9H2O 1克，加入荧光粉悬浮液中，搅拌同时超声分散30min。将悬浮液加热至80℃并维持，同时搅拌。配制浓度0.1～10g/100m的KOH的无水乙醇溶液，将该溶液滴加入荧光粉悬浮液中，滴加速度为2ml/min，控制调节荧光粉悬浮液的pH计显示值为5。其余条件同实施例1。
实施例4
称取中心粒径为4μm的铝酸盐长余辉荧光粉20克，用乙二醇配制成浓度为2g/100ml的荧光粉悬浮液；称取Al(NO)3·9H2O 1克，加入荧光粉悬浮液中，搅拌同时超声分散30min。将悬浮液加热至80℃并维持，同时搅拌。配制浓度0.1～10g/100m的KOH的无水乙醇溶液，将该溶液滴加入荧光粉悬浮液中，滴加速度为2ml/min，控制调节荧光粉悬浮液的pH计显示值为6，停止滴加，继续保温并搅拌8h，。其余条件同实施例1。

Claims (3)

1.一种超细高亮荧光粉的制备方法，其特征在于在细粒径长余辉荧光粉颗粒表面包覆一层高熔点的Al2O3氧化物，并将包覆Al2O3后的荧光粉在1200～1400℃还原气氛中高温回复，利用Al2O3在回复过程中对荧光粉的隔离作用，避免荧光粉颗粒二次硬团聚，涉及的Al2O3包膜反应化学式为Al3++3OH-＝Al(OH)3，该反应在无水体系中进行，包覆工艺包括以下几个步骤：
1)将中心粒径为4μm的铝酸盐长余辉荧光粉均匀分散在乙二醇中，配制成浓度为1～10g/100ml的荧光粉悬浮液；
2)按Al2O3与荧光粉之重量比为(0.5～10)∶100的比例，称取相应量的Al(NO)3·9H2O加入荧光粉悬浮液中，搅拌同时超声分散5～30min，使荧光粉充分分散；
3)将荧光粉悬浮液加热至80～90℃并将温度控制此区间，以50r/min～300r/min速度搅拌；
4)配制浓度0.1～10g/100ml的KOH或NaOH的无水乙醇溶液，将该溶液滴入荧光粉悬浮液中，滴加速度为0.5～10ml/min，调节荧光粉悬浮液pH计显示值至3～6，滴加结束后继续搅拌并保温0.5～8小时，得到包膜荧光粉悬浮液；
5)将包膜荧光粉悬浮液离心分离，再用乙醇洗1～3次，充分烘干后再灼烧200～400℃1～3h，冷却后可得Al2O3包膜的长余辉荧光粉；
6)将包膜长余辉粉在1200～1400℃还原气氛中高温回复，冷却后可得超细高亮度长余辉荧光粉。
2.根据权利要求1所述的一种超细高亮荧光粉的制备方法，其特征在于荧光粉悬浮液pH计显示值控制在3～6之间。
3.根据权利要求1所述的一种超细高亮荧光粉的制备方法，其特征在于滴加结束后继续保温0.5～8小时。
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