CN103725282B - 一种经包覆的硅酸盐荧光粉及其包膜方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种经包覆的硅酸盐荧光粉，其内核为硅酸盐荧光粉，包覆有内壳层和外壳层，内壳层是SiO2，外壳层是Al2O3。本发明还提供了一种硅酸盐荧光粉的包膜方法，包括步骤：1）将荧光粉和SiO2以（10～20）：1的质量比混合，干磨、过筛；2）将过筛后的粉末置于流化床反应器内，通入N2使粉末悬浮于反应器中；3）将质量为荧光粉质量0.3%-2%的三甲基铝与N2混合，通入流化床反应器中；4）于170-200℃通入含O3的O2，反应1-2h。本发明方法简单，可控性强，膜层的厚度可以较准确地控制；采用SiO2包覆提高荧光粉亮度的同时，再包覆Al2O3提高膜的强度和附着力，有效地提高硅酸盐荧光粉的耐水耐候性能、优化其发光性能和延长使用寿命。

Description

一种经包覆的硅酸盐荧光粉及其包膜方法
技术领域
本发明涉及一种经包覆的硅酸盐荧光粉及其表面处理方法，尤其涉及一种LED用硅酸盐荧光粉及其包膜方法。
背景技术
随着白光LED生产规模的扩大，硅酸盐荧光粉以其较宽的激发光谱，丰富的发光颜色，成为近年来人们的研究热点。但是硅酸盐荧光粉的耐水性与耐热性较差，严重影响到硅酸盐荧光粉的广泛应用。为了提高荧光粉的稳定性，对其表面进行包覆处理是目前比较常用的方法。但是硅酸盐荧光粉易水解，影响性能，导致溶胶凝胶法、水解法等包覆方法难以实施；而干法包膜，熔融法温度太高，影响性能，干粉球磨法包膜不牢固。因此，需要一种更为可行的包覆方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种包膜牢固的硅酸盐荧光粉。
本发明的另一目的是提供一种简单易行的硅酸盐荧光粉的包膜新方法。
本发明采用的技术方案如下：
一种经包覆的硅酸盐荧光粉，其内核为硅酸盐荧光粉，包覆有内壳层和外壳层，内壳层是SiO2，外壳层是Al2O3。
优选地，作为内核的硅酸盐荧光粉为绿粉M2-x-ySiO4:xEu2+,yRe3+，其中M为Sr，Ba中的一种或两种，Re3+为Dy3+，Ce3+，Nd3+，Ho3+，Gd3+中的一种或一种以上的组合，0.01≤x≤0.15，0≤y≤0.15；或为橙红粉M3-x-ySiO5:xEu2+,yRe3+，其中M为Sr，Ba中的一种或两种，Re3+为Dy3+，Ce3+，Nd3+，Ho3+，Gd3+中的一种或一种以上的组合，0.01≤x≤0.15，0≤y≤0.15。
本发明还提供了一种硅酸盐荧光粉的包膜方法，包括步骤：
1）将荧光粉和SiO2以（10～20）：1的质量比混合，干磨、过筛；
2）将过筛后的粉末置于流化床反应器内，通入N2使粉末悬浮于反应器中；
3）将质量为荧光粉质量0.3%-2%的三甲基铝与N2混合，通入流化床反应器中；
4）于170-200℃通入含O3的O2，反应1-2h。
优选地，步骤1）中的荧光粉为绿粉M2-x-ySiO4:xEu2+,yRe3+，其中M为Sr，Ba中的一种或两种，Re3+为Dy3+，Ce3+，Nd3+，Ho3+，Gd3+中的一种或一种以上的组合，0.01≤x≤0.15，0≤y≤0.15；或为橙红粉M3-x-ySiO5:xEu2+,yRe3+，其中M为Sr，Ba中的一种或两种，Re3+为Dy3+，Ce3+，Nd3+，Ho3+，Gd3+中的一种或一种以上的组合，0.01≤x≤0.15，0≤y≤0.15。
优选地，步骤1）所述混合为在球磨机中混合，混合时间为20-50min。
更优选地，球磨机转速为2000r/h-3000r/h。
优选地，步骤1）所述SiO2的粒径小于1微米。
优选地，步骤1）所述过筛才用200-300目的筛网进行。
优选地，步骤1）所述干磨为加入粒径为1-3mm玛瑙球干磨30～60min。
优选地，步骤4）所述含O3的O2中，O2中O3的体积分数为3%～7%。
优选地，步骤4）中，通入含O3的O2前先保温40-80min；反应结束后将粉末过筛。
本发明的有益效果是：
本发明的荧光粉膜层厚度可以准确控制，外层Al2O3膜均匀且致密，有很强的耐水耐候性。本发明荧光粉包膜牢固、稳定性好，有利于硅酸盐荧光粉的广泛应用。
本发明还提供了一种硅酸盐荧光粉的包膜新方法，其采用SiO2包覆提高亮度，同时再包覆Al2O3提高膜的强度和附着力，有效地提高了硅酸盐荧光粉的耐水耐候性能，延长使用寿命。
由于包膜过程中不与水接触，本发明的方法比溶胶凝胶法包覆更有利于保持荧光粉的性能。
此外，本发明的包膜方法还具有工艺简单、可控性强的优点。
附图说明
图1是实施例2中未包膜硅酸盐荧光粉的扫描电镜图；
图2是实施例2中包膜硅酸盐荧光粉的扫描电镜图；
图3是实施例3中包膜（上）与未包膜（下）的橙红硅酸盐荧光粉光谱图。
具体实施方式
以下结合实施例，对本发明作进一步说明。
实施例1
将3.012g硅酸盐橙红粉与0.302g二氧化硅在球磨机中混合30min再加入粒径为1-3mm玛瑙球干磨45min，粉末过300目筛网后，用N2悬浮于小型流化床反应器中，再往流化床反应器中通入混有0.031g三甲基铝的N2，反应器内温度为170℃，60min后通入混有含5%O3的O2，反应1h，粉末过300目的筛网，得到经包覆的硅酸盐荧光粉。
实施例2
将3.020g硅酸盐绿粉与0.317g二氧化硅在球磨机中混合30min再加入粒径为1-3mm玛瑙球干磨45min，粉末过300目筛网后，用N2悬浮于小型流化床反应器中，再往流化床反应器中通入混有0.032g三甲基铝的N2，反应器内温度为170℃，60min后通入混有含5%O3的O2，反应1h，粉末过300目的筛网，得到经包覆的硅酸盐荧光粉。
硅酸盐绿粉包膜前后的扫描电镜图分别如图1和2所示。由图1和图2可知，图2包覆后的荧光粉与图1未包膜的荧光粉表面在扫面电镜下有明显差别，可见荧光粉表面成功包膜。
实施例3
将4.517g硅酸盐橙红粉与0.311g二氧化硅在球磨机中混合30min再加入粒径为1-3mm玛瑙球干磨60min，粉末过250目筛网后，用N2悬浮于小型流化床反应器中，再往流化床反应器中通入混有0.094g三甲基铝的N2，反应器内温度为185℃，60min后通入混有含5%O3的O2，反应1h，粉末过300目的筛网，得到经包覆的硅酸盐荧光粉。包膜前后的橙红硅酸盐荧光粉的光谱图如图3所示。
由图3可知，橙红硅酸盐荧光粉在590nm有发光，并且包膜后的发光强度高于包膜前。
实施例4
将3.019g硅酸盐橙红粉与0.157g二氧化硅在球磨机中混合30min再加入粒径为1-3mm玛瑙球干磨60min，粉末过300目筛网后，用N2悬浮于小型流化床反应器中，再往流化床反应器中通入混有0.009g三甲基铝的N2，反应器内温度为185℃，60min后通入混有含3%O3的O2，反应1.5h，粉末过300目的筛网，得到经包覆的硅酸盐荧光粉。
实施例5
将3.011g硅酸盐绿粉与0.207g二氧化硅在球磨机中混合30min再加入粒径为1-3mm玛瑙球干磨45min，粉末过300目筛网后，用N2悬浮于小型流化床反应器中，再往流化床反应器中通入混有0.009g三甲基铝的N2，反应器内温度为200℃，60min后通入混有含7%O3的O2，反应2h，粉末过200目的筛网，得到经包覆的硅酸盐荧光粉。
实施例6
将3.011g硅酸盐橙红粉与0.304g二氧化硅在球磨机中混合30min再加入粒径为1-3mm玛瑙球干磨30min，粉末过300目筛网后，用N2悬浮于小型流化床反应器中，再往流化床反应器中通入混有0.062g三甲基铝的N2，反应器内温度为200℃，60min后通入混有含3%O3的O2，反应1.5h，粉末过300目的筛网，得到经包覆的硅酸盐荧光粉。
实施例7
将3.011g硅酸盐绿粉与0.204g二氧化硅在球磨机中混合30min再加入粒径为1-3mm玛瑙球干磨30min，粉末过300目筛网后，用N2悬浮于小型流化床反应器中，再往流化床反应器中通入混有0.062g三甲基铝的N2，反应器内温度为200℃，60min后通入混有含7%O3的O2，反应2h，粉末过300目的筛网，得到经包覆的硅酸盐荧光粉。
实施例8
将3.015g硅酸盐绿粉与0.154g二氧化硅在球磨机中混合30min再加入粒径为1-3mm玛瑙球干磨60min，粉末过300目筛网后，用N2悬浮于小型流化床反应器中，再往流化床反应器中通入混有0.062g三甲基铝的N2，反应器内温度为170℃，60min后通入混有含3%O3的O2，反应1.5h，粉末过300目的筛网，得到经包覆的硅酸盐荧光粉。
实施例9
将3.015g硅酸盐橙红粉与0.305g二氧化硅在球磨机中混合30min再加入粒径为1-3mm玛瑙球干磨30min，粉末过300目筛网后，用N2悬浮于小型流化床反应器中，再往流化床反应器中通入混有0.032g三甲基铝的N2，反应器内温度为185℃，60min后通入混有含7%O3的O2，反应2h，粉末过300目的筛网，得到经包覆的硅酸盐荧光粉。
实施例10
将3.015g硅酸盐橙红粉与0.205g二氧化硅在球磨机中混合30min再加入粒径为1-3mm玛瑙球干磨60min，粉末过300目筛网后，用N2悬浮于小型流化床反应器中，再往流化床反应器中通入混有0.032g三甲基铝的N2，反应器内温度为185℃，60min后通入混有含7%O3的O2，反应1.5h，粉末过300目的筛网，得到经硅酸盐包覆的荧光粉。

Claims (9)

1.一种经包覆的硅酸盐荧光粉，其特征在于其内核为硅酸盐荧光粉，包覆有内壳层和外壳层，内壳层是SiO2，外壳层是Al2O3，其包膜方法包括步骤：
1)将荧光粉和SiO2以(10～20)：1的质量比混合，干磨、过筛；
2)将过筛后的粉末置于流化床反应器内，通入N2使粉末悬浮于反应器中；
3)将质量为荧光粉质量0.3％-2％的三甲基铝与N2混合，通入流化床反应器中；
4)于170-200℃通入含O3的O2，反应1-2h。
2.根据权利要求1所述的一种经包覆的硅酸盐荧光粉，其特征在于：作为内核的硅酸盐荧光粉为绿粉M2-x-ySiO4:xEu2+,yRe3+，其中M为Sr，Ba中的一种或两种，Re3+为Dy3+，Ce3+，Nd3+，Ho3+，Gd3+中的一种或一种以上的组合，0.01≤x≤0.15，0≤y≤0.15；或为橙红粉M3-x-ySiO5:xEu2+,yRe3+，其中M为Sr，Ba中的一种或两种，Re3+为Dy3+，Ce3+，Nd3+，Ho3+，Gd3+中的一种或一种以上的组合，0.01≤x≤0.15，0≤y≤0.15。
3.根据权利要求1所述的一种经包覆的硅酸盐荧光粉，其特征在于：步骤1)所述混合为在球磨机中混合，混合时间为20-50min。
4.根据权利要求3所述的一种经包覆的硅酸盐荧光粉，其特征在于：球磨机转速为2000r/h-3000r/h。
5.根据权利要求1所述的一种经包覆的硅酸盐荧光粉，其特征在于：步骤1)所述SiO2的粒径小于1微米。
6.根据权利要求1所述的一种经包覆的硅酸盐荧光粉，其特征在于：步骤1)所述过筛才用200-300目的筛网进行。
7.根据权利要求1所述的一种经包覆的硅酸盐荧光粉，其特征在于：步骤1)所述干磨为加入粒径为1-3mm玛瑙球干磨30～60min。
8.根据权利要求1所述的一种经包覆的硅酸盐荧光粉，其特征在于：步骤4)所述含O3的O2中，O2中O3的体积分数为3％～7％。
9.根据权利要求1所述的一种经包覆的硅酸盐荧光粉，其特征在于：步骤4)中，通入含O3的O2前先保温40-80min；反应结束后将粉末过筛。
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