CN101696356B - 一种硼酸盐绿色荧光粉的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种硼酸盐绿色荧光粉的制造方法，先按化学式(Y_1-x-y-zGd_xM_yTb_z)BO₃的物质组分比例称取所需稀土金属氧化物，溶于酸中，形成稀土金属盐溶液；然后制得稀土金属草酸盐沉淀物；再将所得沉淀物加工得到稀土氧化物共沉体，再制得稀土氧化物硼酸混合体，将稀土氧化物硼酸混合体装入氧化铝坩埚烧成硼酸钇钆铽绿色荧光粉烧成体，最后将硼酸钇钆铽绿色荧光粉烧成体倒入可加热容器中，制成粉浆，再用热水洗涤，脱水，干燥后过尼龙筛网，得到硼酸钇钆铽绿色荧光粉，本发明使硼酸与稀土氧化物混合更均匀，所得荧光粉发光亮度高，色纯度好，晶体形貌完整，粉体中心粒度小，不需要球分散。

Description

一种硼酸盐绿色荧光粉的制造方法

技术领域

本发明涉及荧光粉的制造领域，特别涉及一种硼酸盐绿色荧光粉的制造方法。

背景技术

在等离子体显示屏中使用红、绿、蓝三基色萤光体，三基色荧光体与有机载体配置成荧光体浆料，通过一定的涂敷方式嵌入到障壁中，在等离子体显示屏中充有氖气(Ne)，氦气(He)，氙气(Xe)等混合惰性气体，当该气体在高频电场的激发下电离，产生真空紫外线，该真空紫外线激发三基色荧光体发光，利用连续扫描的驱动装置，在等离子显示屏成像，此外，该荧光粉也可以适用于真空紫外线激发无汞荧光灯，目前，彩色等离子显示器件中硼酸盐绿粉被广泛使用，其化学组成式为(Y，Gd)BO₃:Tb，并与BaMgAl₁₀O₁₇:Eu蓝粉和(Y，Gd)BO₃:Eu红粉组合使用，以往制备(Y，Gd)BO₃:Tb绿粉的方法主要是按一定比例将Y₂O₃，Gd₂O₃，Tb₄O₇混合，再与硼酸混合后，进行高温固相反应，该方法得到的荧光粉由于料体之间不能混合充分，激活剂Tb浓度分布不均，从而导致粉体亮度低，而且所得荧光粉粒度大，需经过球磨分散处理，使其晶体形貌表面损伤，并且分散后再次对亮度造成不良影响，采用稀土氧化物共沉体与硼酸混合后进行高温固相反应工艺，该方法所得荧光粉亮度有一定提高，但由于其合成温度偏高，所得荧光粉粒度偏大，需要分散处理，采用溶胶凝胶法制备硼酸钇钆铽绿粉，所得前驱体在800-900℃低温下焙烧，即可得到稀土硼酸盐荧光粉，但是溶胶凝胶法操作比较复杂，流程也较长，生产成本高，效率低，所得荧光粉亮度不高，在实际生产中不实用。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种硼酸盐绿色荧光粉的制造方法，该方法使硼酸与稀土氧化物混合更均匀，所得荧光粉发光亮度高，色纯度好，晶体形貌完整，粉体中心粒度小，不需要球分散。

为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种硼酸盐绿色荧光粉的制造方法，包括以下步骤：

第一步，先按化学式(Y_1-x-y-zGd_xM_yTb_z)BO₃的物质组分比例称取所需稀土金属氧化物氧化钇、氧化钆、氧化铽以及M，其中x＝0～0.5；y＝0.0～0.05；z＝0.1～1.0，M是Al、Sc、Ce或La中的金属氧化物，溶于过量的重量比为20-40％的硝酸或者盐酸中，形成稀土金属盐溶液；然后在搅拌的同时加热稀土金属盐溶液至80-90℃，将过量的重量比为20-50％的草酸溶液加入到稀土金属盐溶液中，得到稀土金属草酸盐沉淀物；再将所得沉淀物用去离子水充分洗涤至pH＝7后，将沉淀物脱水，并在100-120℃烘干后过100目干筛，再装入到氧化铝坩埚在氧化炉中高温分解，温度在600-800℃，保温1.0-3.0小时后，得到稀土氧化物共沉体，

第二步，将过量的硼酸溶于纯水中，纯水重量为硼酸重量量的2-4倍，以硼酸水溶液的形式加入到稀土氧化物共沉体中，或者将过量的硼酸与稀土氧化物共沉体混合再加入纯水使其成为可搅拌溶液，并加热至80-90℃，均可形成糊状混合物，经磁力搅拌后，在100-120℃真空干燥条件下干燥，后将糊状混合物粉碎，过100目筛，可得稀土氧化物硼酸混合体，

第三步，将稀土氧化物硼酸混合体装入氧化铝坩埚，放入还原炉进行高温烧成，烧成温度控制在1000-1150℃，保温时间为2-4小时，随炉降温至室温，即得到硼酸钇钆铽绿色荧光粉烧成体，

第四步，将硼酸钇钆铽绿色荧光粉烧成体倒入可加热容器中，加入为粉重量3倍的80-100℃热水并浸泡4-6小时，制成粉浆，然后将粉浆过500目筛，再用80-100℃的热水洗涤2-4次，将其脱水，在110-130℃干燥后过100目尼龙筛网，得到硼酸钇钆铽绿色荧光粉。

由于本发明通过改进硼酸和稀土氧化物的混合方式及掺杂微量元素，制得的硼酸钇钆铽绿色荧光粉，该方法使硼酸与稀土氧化物混合更均匀，故而所得荧光粉发光亮度高，色纯度好，晶体形貌完整，粉体中心粒度小，不需要球分散。

具体实施方式

实例一

一种硼酸盐绿色荧光粉的制造方法，包括以下步骤：

第一步，先按化学式(Y_1-x-y-zGd_xM_yTb_z)BO₃的物质组分比例称取所需稀土金属氧化物氧化钇、氧化钆、氧化铽以及M，其中x＝0.3；y＝0；z＝0.1，溶于过量的重量比为20％的盐酸中，形成稀土金属盐溶液；然后在搅拌的同时加热稀土金属盐溶液至85℃，将过量的重量比为30％的草酸溶液缓慢加入到稀土金属盐溶液中，得到稀土金属草酸盐沉淀物；再将所得沉淀物用去离子水充分洗涤至pH＝7后，将沉淀物脱水，并在110℃烘干后过100目干筛，再装入到氧化铝坩埚在氧化炉中高温分解，温度在700℃，保温1.5小时后，得到稀土氧化物共沉体，

第二步，将过量的硼酸溶于纯水中，纯水重量为硼酸重量量的2倍，以硼酸水溶液的形式加入到稀土氧化物共沉体中，或者将过量的硼酸与稀土氧化物共沉体混合再加入纯水使其成为可搅拌溶液，并加热至80℃，均可形成糊状混合物，经磁力搅拌后，经过100℃真空干燥后，将糊状混合物粉碎，过100目筛，可得稀土氧化物硼酸混合体，

第三步，将稀土氧化物硼酸混合体装入氧化铝坩埚，放入还原炉进行高温烧成，烧成温度控制在1050℃，保温时间为1小时，随炉降温至室温，即得到硼酸钇钆铽绿色荧光粉烧成体，

第四步，将硼酸钇钆铽绿色荧光粉烧成体倒入可加热容器中，加入为粉重量3倍的100℃的热水中并浸泡4小时，制成粉浆，然后将粉浆过500目筛，再用80℃的热水洗涤3次，将其脱水，在110℃干燥后过100目尼龙筛网，得到硼酸钇钆铽绿色荧光粉。

实例二：

一种硼酸盐绿色荧光粉的制造方法，包括以下步骤：

第一步，先按化学式(Y_1-x-y-zGd_xM_yTb_z)BO₃的物质组分比例称取所需稀土金属氧化物氧化钇、氧化钆、氧化铽以及M，其中x＝0.4；y＝0.01，z＝0.1，其M为氧化铝，溶于过量的重量比为25％的硝酸中，形成稀土金属盐溶液；然后在搅拌的同时加热稀土金属盐溶液至80℃，将过量的重量比为35％的草酸溶液缓慢加入到稀土金属盐溶液中，得到稀土金属草酸盐沉淀物；再将所得沉淀物用去离子水充分洗涤至pH＝7后，将沉淀物脱水，并在120℃烘干后过100目干筛，再装入到氧化铝坩埚在氧化炉中高温分解，温度在750℃，保温1.0小时后，得到稀土氧化物共沉体，

第二步，将过量的硼酸溶于纯水中，纯水重量为硼酸重量量的2倍，以硼酸水溶液的形式加入到稀土氧化物共沉体中，或者将过量的硼酸与稀土氧化物共沉体混合再加入纯水使其成为可搅拌溶液，并加热至85℃，均可形成糊状混合物，经磁力搅拌后，经过110℃真空干燥后，将糊状混合物粉碎，过100目筛，可得稀土氧化物硼酸混合体，

第三步，将稀土氧化物硼酸混合体装入氧化铝坩埚，放入还原炉进行高温烧成，烧成温度控制在1080℃，保温时间为1小时，随炉降温至室温，即得到硼酸钇钆铽绿色荧光粉烧成体，

第四步，将硼酸钇钆铽绿色荧光粉烧成体倒入可加热容器中，加入到为粉重量3倍的90℃热水并浸泡5小时，制成粉浆，然后将粉浆过500目筛，再用85℃的热水洗涤3次，将其脱水，在120℃干燥后过100目尼龙筛网，得到硼酸钇钆铽绿色荧光粉。

实例三：

一种硼酸盐绿色荧光粉的制造方法，包括以下步骤：

第一步，先按化学式(Y_1-x-y-zGd_xM_yTb_z)BO₃的物质组分比例称取所需稀土金属氧化物氧化钇、氧化钆、氧化铽以及M，其中x＝0.2；y＝0.01；z＝0.12，其中M为氧化铝，溶于过量的重量比为30％盐酸中，形成稀土金属盐溶液；然后在搅拌的同时加热稀土金属盐溶液至90℃，将过量的重量比为25％的草酸溶液缓慢加入到稀土金属盐溶液中，得到稀土金属草酸盐沉淀物；再将所得沉淀物用去离子水充分洗涤至pH＝7后，将沉淀物脱水，并在110℃烘干后过100目干筛，再装入到氧化铝坩埚在氧化炉中高温分解，温度在780℃，保温1.0小时后，得到稀土氧化物共沉体，

第二步，将过量的硼酸溶于纯水中，纯水重量为硼酸重量的2倍，以硼酸水溶液的形式加入到稀土氧化物共沉体中，或者将过量的硼酸与稀土氧化物共沉体混合再加入纯水使其成为可搅拌溶液，并加热至90℃，均可形成糊状混合物，经磁力搅拌后，经过120℃真空干燥后，将糊状混合物粉碎，过100目筛，可得稀土氧化物硼酸混合体，

第三步，将稀土氧化物硼酸混合体装入氧化铝坩埚，放入还原炉进行高温烧成，烧成温度控制在1100℃，保温时间为1小时，随炉降温至室温，即得到硼酸钇钆铽绿色荧光粉烧成体，

第四步，将硼酸钇钆铽绿色荧光粉烧成体倒入可加热容器中，加入到为粉重量3倍的90℃热水并浸泡4小时，制成粉浆，然后将粉浆过500目筛，再用90℃的热水洗涤2次，将其脱水，在115℃干燥后过100目尼龙筛网，得到硼酸钇钆铽绿色荧光粉。

实例四：

一种硼酸盐绿色荧光粉的制造方法，包括以下步骤：

第一步，先按化学式(Y_1-x-y-zGd_xM_yTb_z)BO₃的物质组分比例称取所需稀土金属氧化物氧化钇、氧化钆、氧化铽以及M，其中x＝0.5；y＝0，z＝0.10，溶于过量的重量比为35％硝酸中，形成稀土金属盐溶液；然后在搅拌的同时加热稀土金属盐溶液至80℃，将过量的重量比为30％的草酸溶液缓慢加入到稀土金属盐溶液中，得到稀土金属草酸盐沉淀物；再将所得沉淀物用去离子水充分洗涤至pH＝7后，将沉淀物脱水，并在110℃烘干后过100目干筛，再装入到氧化铝坩埚在氧化炉中高温分解，温度在800℃，保温1.0小时后，得到稀土氧化物共沉体，

第二步，将过量的硼酸溶于纯水中，纯水重量为硼酸重量的2倍，以硼酸水溶液的形式加入到稀土氧化物共沉体中，或者将过量的硼酸与稀土氧化物共沉体混合再加入纯水使其成为可搅拌溶液，并加热至90℃，均可形成糊状混合物，经磁力搅拌后，经过110℃真空干燥后，将糊状混合物粉碎，过100目筛，可得稀土氧化物硼酸混合体，

第三步，将稀土氧化物硼酸混合体装入氧化铝坩埚，放入还原炉进行高温烧成，烧成温度控制在1030℃，保温时间为1.5小时，随炉降温至室温，即得到硼酸钇钆铽绿色荧光粉烧成体，

第四步，将硼酸钇钆铽绿色荧光粉烧成体倒入可加热容器中，加入到为粉重量3倍的90℃热水并浸泡4小时，制成粉浆，然后将粉浆过500目筛，再用80℃的热水洗涤4次，将其脱水，在120℃干燥后过100目尼龙筛网，得到硼酸钇钆铽绿色荧光粉。

实例五：

一种硼酸盐绿色荧光粉的制造方法，包括以下步骤：

第一步，先按化学式(Y_1-x-y-zGd_xM_yTb_z)BO₃的物质组分比例称取所需稀土金属氧化物氧化钇、氧化钆、氧化铽以及M，其中x＝0.5；y＝0.01，z＝0.1，M为氧化镧，溶于过量的重量比为32％盐酸中，形成稀土金属盐溶液；然后在搅拌的同时加热稀土金属盐溶液至90℃，将过量的重量比为35％的草酸溶液缓慢加入到稀土金属盐溶液中，得到稀土金属草酸盐沉淀物；再将所得沉淀物用去离子水充分洗涤至pH＝7后，将沉淀物脱水，并在110℃烘干后过100目干筛，再装入到氧化铝坩埚在氧化炉中高温分解，温度在680℃，保温1.5小时后，得到稀土氧化物共沉体，

第二步，将过量的硼酸溶于纯水中，纯水重量为硼酸重量的2倍，以硼酸水溶液的形式加入到稀土氧化物共沉体中，或者将过量的硼酸与稀土氧化物共沉体混合再加入纯水使其成为可搅拌溶液，并加热至85℃，均可形成糊状混合物，经磁力搅拌后，经过120℃真空干燥后，将糊状混合物粉碎，过100目筛，可得稀土氧化物硼酸混合体，

第三步，将稀土氧化物硼酸混合体装入氧化铝坩埚，放入还原炉进行高温烧成，烧成温度控制在1100℃，保温时间为1.5小时，随炉降温至室温，即得到硼酸钇钆铽绿色荧光粉烧成体，

第四步，将硼酸钇钆铽绿色荧光粉烧成体倒入可加热容器中，加入到为粉重量3倍的80℃热水并浸泡6小时，制成粉浆，然后将粉浆过500目筛，再用90℃的热水洗涤2次，将其脱水，在110℃干燥后过100目尼龙筛网，得到硼酸钇钆铽绿色荧光粉。

Claims (1)

1.一种硼酸盐绿色荧光粉的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，先按化学式(Y_1-x-y-zGd_xM_yTb_z)BO₃的物质组分比例称取所需稀土金属氧化物氧化钇、氧化钆、氧化铽以及M，其中x＝0～0.5；y＝0.0～0.05；z＝0.1～1.0，M是Al、Sc、Ce或La中的金属氧化物，溶于过量的重量比为20-40％的硝酸或者盐酸中，形成稀土金属盐溶液；然后在搅拌的同时加热稀土金属盐溶液至80-90℃，将过量的重量比为20-50％的草酸溶液加入到稀土金属盐溶液中，得到稀土金属草酸盐沉淀物；再将所得沉淀物用去离子水充分洗涤至pH＝7后，将沉淀物脱水，并在100-120℃烘干后过100目干筛，再装入到氧化铝坩埚在氧化炉中高温分解，温度在600-800℃，保温1.0-3.0小时后，得到稀土氧化物共沉体，

第二步，将过量的硼酸溶于纯水中，纯水重量为硼酸重量的2-4倍，以硼酸水溶液的形式加入到稀土氧化物共沉体中，或者将过量的硼酸与稀土氧化物共沉体混合再加入纯水使其成为可搅拌溶液，并加热至80-90℃，均形成糊状混合物，经磁力搅拌后，在100-120℃真空干燥条件下干燥，后将糊状混合物粉碎，过100目筛，可得稀土氧化物硼酸混合体，

第三步，将稀土氧化物硼酸混合体装入氧化铝坩埚，放入还原炉进行高温烧成，烧成温度控制在1000-1150℃，保温时间为2-4小时，随炉降温至室温，即得到硼酸钇钆铽绿色荧光粉烧成体，

第四步，将硼酸钇钆铽绿色荧光粉烧成体倒入可加热容器中，加入到为粉重量3倍的80-100℃热水并浸泡4-6小时，制成粉浆，然后将粉浆过500目筛，再用80-100℃的热水洗涤2-4次，将其脱水，在110-130℃干燥后过100目尼龙筛网，得到硼酸钇钆铽绿色荧光粉。