CN105906764B - 一种发红光的荧光粉的制备方法 - Google Patents

一种发红光的荧光粉的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种发红光的荧光粉的制备方法，是针对红光荧光粉成膜难、抗紫外光性能差的情况，采用2‑噻吩甲酰三氟丙酮‑邻菲罗啉‑甲基丙烯酸‑铕、(4‑乙烯基苯基)三甲氧基硅烷为原料，经配制溶液、聚合反应、洗涤、抽滤、真空冷冻干燥、研磨、过筛，制得发红光的荧光粉，此制备方法工艺先进，数据精确翔实，制得的粉体材料精度高、纯度好，达99.2％，粉体颗粒直径≤800nm，色坐标X＝0.625，Y＝0.308，发红光，可与蓝、绿发光材料匹配制备发白光的发光二极管，是先进的发红光的荧光粉的制备方法。

Description

一种发红光的荧光粉的制备方法
技术领域
本发明涉及一种发红光的荧光粉的制备方法，属发光材料制备及应用的技术领域。
背景技术
有机硅作为LED封装材料的主流材料，以Si-O-Si键为主链，侧链含有机基团，具有优异的耐热、耐紫外光照射和加工性能。
白光发光二极管LED因其尺寸小、能耗低、寿命长的优点，被称为第四代绿色光源，已在工业和民用产品中得到广泛的应用。
白光是一种复合光，可通过紫外光激发红、绿、蓝三基色光的荧光粉复合得到白光，其色温和显色性取决于红光成分的含量，绿光和蓝光起到调节亮度和色坐标的作用，红光材料在三基色的白光中是十分重要的。
目前，红光荧光粉的合成主要是以稀土金属Eu为中心离子，以高分子材料为基质制得红光材料，其发光性能虽然得到了提高，但仍存在用其制作的LED发光层荧光粉成膜困难、抗紫外光性能差、器件寿命短的缺陷。
发明内容
发明目的
本发明的目的是针对背景技术的不足，以2-噻吩甲酰三氟丙酮-邻菲罗啉-甲基丙烯酸-铕、(4-乙烯基苯基)三甲氧基硅烷为原料，经配制溶液、聚合反应、洗涤、抽滤、真空冷冻干燥、研磨，制得发红光的荧光粉，以提高红光荧光粉的发光性能和抗紫外光的能力。
技术方案
本发明使用的化学物质材料为：2-噻吩甲酰三氟丙酮-邻菲罗啉-甲基丙烯酸-铕、(4-乙烯基苯基)三甲氧基硅烷、偶氮二异丁腈、二甲基亚砜、无水乙醇、去离子水、氮气，其准备用量如下：以克、毫升、厘米3为计量单位
2-噻吩甲酰三氟丙酮-邻菲罗啉-甲基丙烯酸-铕：
Eu(C8H5F3O2S)2(C12H8N2)(C4H5O2) 0.1721g±0.0001g(4-乙烯基苯基)三甲氧基硅烷：
(1)配制混合溶液
称取2-噻吩甲酰三氟丙酮-邻菲罗啉-甲基丙烯酸-铕0.1721g±0.0001g、偶氮二异丁腈0.0062g±0.0001g，量取(4-乙烯基苯基)三甲氧基硅烷0.425mL±0.0001mL、二甲基亚砜100mL±0.0001mL，加入烧杯中，然后置于超声波分散仪上，进行超声分散，超声波分散频率70KHz，超声分散时间15min，成混合液；
(2)制备聚合物
聚合物的制备是在三口烧瓶中进行的，是在水浴、加热、磁子搅拌、水循环冷凝、氮气保护下完成的：
①将三口烧瓶置于水浴缸上，水浴缸置于电加热器上，水浴缸内加入水浴水；
水浴水要淹没三口烧瓶体积的4/5；
②在三口烧瓶上由左至右依次设置氮气管、加液漏斗、水循环冷凝管，并固定；
三口烧瓶内底部置放磁子搅拌器；
③向三口烧瓶内加入配制的混合液；
④开启电加热器，加热温度70℃±1℃；
⑤向三口烧瓶内输入氮气，氮气输入速度30cm3/min；
⑥加热、搅拌、输入氮气、水循环冷凝时间20h；
⑦三口烧瓶内的混合液在加热、搅拌、氮气保护下将发生化学反应，反应方程式如下：
式中：铕聚合物，聚合度n＝1000；
反应后，停止加热，停止水循环冷凝，停止输氮气，使三口烧瓶内的聚合物混合液随瓶冷却至25℃；
(3)浸渍聚合物
将聚合物混合液倒入烧杯中，然后加入无水乙醇50mL，生成白色絮状物，静置60min，成白色絮状沉淀物；
(4)洗涤，抽滤
将白色絮状沉淀物置于烧杯中，加入无水乙醇100mL，搅拌洗涤5min，然后用三层中速定性滤纸进行抽滤，留存滤饼，弃去洗涤液；
洗涤、抽滤重复进行五次；
(5)真空冷冻干燥
将滤饼置于石英容器中，然后置于真空冷冻干燥箱中干燥，干燥温度-80℃，真空度6Pa，干燥时间10h；
干燥后得红光荧光粉；
(6)研磨、过筛
将干燥后的红光荧光粉用玛瑙研钵、研棒进行研磨，然后用650目筛网过筛，研磨、过筛反复进行；得终产物红光荧光粉；
(7)检测、分析、表征
对制备的红光荧光粉的形貌、色泽、发光性能、热性能进行检测、分析、表征；
用扫描电子显微镜进行形貌分析；
用X射线衍射仪进行衍射强度分析；
用荧光光谱仪进行荧光分析；
用热重分析仪进行热重分析；
结论：红光荧光粉为粉体，粉体颗粒直径≤800nm，发红光，色坐标为X＝0.625，Y＝0.308，产物纯度99.2％；
(8)产物储存
对制备的红光荧光粉储存于棕色透明的玻璃容器内，密闭避光储存、要防潮、防晒、防酸碱盐侵蚀，储存温度20℃，相对湿度≤10％。
有益效果
本发明与背景技术相比具有明显的先进性，是针对红光荧光粉成膜难、抗紫外光性能差的情况，采用2-噻吩甲酰三氟丙酮-邻菲罗啉-甲基丙烯酸-铕、(4-乙烯基苯基)三甲氧基硅烷为原料，经配制溶液、聚合反应、洗涤、抽滤、真空冷冻干燥、研磨、过筛，制得发红光的荧光粉，此制备方法工艺先进，数据精确翔实，制备的粉体材料精度高、纯度好，达99.2％，粉体颗粒直径≤800nm，色坐标X＝0.625，Y＝0.308，发红光，可与蓝、绿发光材料匹配制备发白光的发光二极管，是先进的发红光的荧光粉的制备方法。
附图说明
图1、聚合物制备状态图
图2、红光荧光粉形貌图
图3、红光荧光粉衍射强度图谱
图4、红光荧光粉色坐标图
图5、红光荧光粉荧光光谱图
图6、红光荧光粉热重曲线图
图中所示，附图标记清单如下：
1、电加热器，2、水浴缸，3、三口烧瓶，4、水浴水，5、加液漏斗，6、控制阀，7、水循环冷凝管，8、进水口，9、出水口，10、出气口，11、磁子搅拌器，12、混合液，13、氮气瓶，14、氮气阀，15、氮气管，16、氮气，17、显示屏，18、指示灯，19、电源开关，20、加热温度控制器，21、固定座。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做进一步说明
图1所示，为聚合物制备状态图，各部位置要正确，按量配比，按序操作。
制备使用的化学物质的量值是按预先设置的范围确定的，以克、毫升、厘米3为计量单位。
聚合物的制备是在三口烧瓶中进行的，是在水浴、加热、磁子搅拌、氮气保护、水循环冷凝状态下完成的；
电加热器1为立式，在电加热器1的上部为水浴缸2，在水浴缸2上部为三口烧瓶3，并由固定架21固定，水浴缸2内为水浴水4，水浴水4要淹没三口烧瓶3体积的4/5；在三口烧瓶3上部由左至右依次设置氮气管15、加液漏斗5及控制阀6、水循环冷凝管7及进水口8、出水口9、出气口10；三口烧瓶3内为混合液12、内底部置放磁子搅拌器11、内上部为氮气16；在电加热器1上设有显示屏17、指示灯18、电源开关19、加热温度控制器20。
图2所示，为红光荧光粉形貌图，图中所示，红光荧光粉为粉体，粉体颗粒直径≤800nm，呈不规则堆积。
图3所示，为红光荧光粉衍射强度图谱，纵坐标为衍射强度，横坐标为衍射角2θ，图中所示，铕聚合物在21.7°出现宽化的衍射峰，衍射强度为264，表明红光荧光粉为聚合物。
图4所示，为红光荧光粉色坐标图，图中所示，X＝0.625，Y＝0.308，位于红光区。
图5所示，为红光荧光粉荧光光谱图，红光荧光粉的最佳激发波长为333nm，在593nm、613nm、651nm、666nm处有Eu(III)离子特征发射，最强锋为613nm，属纯正红光发射。
图6所示，为红光荧光粉热重曲线图，图中所示，荧光粉在150℃质量损失为2.8％，300℃时质量损失为11.1％，满足LED工作温度要求，具有良好的柔韧性。

Claims (3)

1.一种发红光的荧光粉的制备方法，其特征在于：
使用的化学物质材料为： 2-噻吩甲酰三氟丙酮-邻菲罗啉-甲基丙烯酸-铕、(4-乙烯基苯基)三甲氧基硅烷、偶氮二异丁腈、二甲基亚砜、无水乙醇、去离子水、氮气，以克、毫升、厘米3为计量单位
2-噻吩甲酰三氟丙酮-邻菲罗啉-甲基丙烯酸-铕：
Eu(C8H5F3O2S) 2 (C12H8 N2)( C4H5 O2)
(4-乙烯基苯基)三甲氧基硅烷：
C11H16O3 Si
偶氮二异丁腈： C8H12N4
二甲基亚砜： C2H6OS
无水乙醇： C2H5OH
去离子水： H2O
氮气： N2
(1)配制混合溶液
称取2-噻吩甲酰三氟丙酮-邻菲罗啉-甲基丙烯酸-铕0.1721 g±0.0001 g、偶氮二异丁腈0.0062g±0.0001g，量取(4-乙烯基苯基)三甲氧基硅烷0.425mL±0.0001mL、二甲基亚砜100 mL±0.0001mL，加入烧杯中，然后置于超声波分散仪上，进行超声分散，超声波分散频率70 KHz，超声分散时间15 min，成混合液；
(2)制备聚合物
聚合物的制备是在三口烧瓶中进行的，是在水浴、加热、磁子搅拌、水循环冷凝、氮气保护下完成的：
将三口烧瓶置于水浴缸上，水浴缸置于电加热器上，水浴缸内加入水浴水；
水浴水要淹没三口烧瓶体积的4/5；
在三口烧瓶上由左至右依次设置氮气管、加液漏斗、水循环冷凝管，并固定；
三口烧瓶内底部置放磁子搅拌器；
向三口烧瓶内加入配制的混合液；
开启电加热器，加热温度70 ℃±1 ℃；
⑤向三口烧瓶内输入氮气，氮气输入速度30 cm3/min；
⑥加热、搅拌、输入氮气、水循环冷凝时间20h；
三口烧瓶内的混合液在加热、搅拌、氮气保护下将发生化学反应；
反应后，停止加热，停止水循环冷凝，停止输氮气，使三口烧瓶内的聚合物混合液随瓶冷却至25°C；
(3)浸渍聚合物
将聚合物混合液倒入烧杯中，然后加入无水乙醇50 mL，生成白色絮状物，静置60 min，成白色絮状沉淀物；
(4)洗涤，抽滤
将白色絮状沉淀物置于烧杯中，加入无水乙醇100 mL，搅拌洗涤5min，然后用三层中速定性滤纸进行抽滤，留存滤饼，弃去洗涤液；
洗涤、抽滤重复进行五次；
(5)真空冷冻干燥
将滤饼置于石英容器中，然后置于真空冷冻干燥箱中干燥，干燥温度-80°C，真空度6Pa，干燥时间10 h；
干燥后得红光荧光粉；
(6)研磨、过筛
将干燥后的红光荧光粉用玛瑙研钵、研棒进行研磨，然后用650目筛网过筛，研磨、过筛反复进行；得终产物红光荧光粉；
(7)检测、分析、表征
对制备的红光荧光粉的形貌、色泽、发光性能、热性能进行检测、分析、表征；
用扫描电子显微镜进行形貌分析；
用X射线衍射仪进行衍射强度分析；
用荧光光谱仪进行荧光分析；
用热重分析仪进行热重分析；
结论：红光荧光粉为粉体，粉体颗粒直径≤800 nm，发红光，色坐标为X=0.625，Y=0.308，产物纯度99.2 %；
(8)产物储存
对制备的红光荧光粉储存于棕色透明的玻璃容器内，密闭避光储存、要防潮、防晒、防酸碱盐侵蚀，储存温度20℃，相对湿度≤10％。
2.根据权利要求1所述的一种发红光的荧光粉的制备方法，其特征在于：
聚合物的制备是在三口烧瓶中进行的，是在水浴、加热、磁子搅拌、氮气保护、水循环冷凝状态下完成的；
电加热器（1）为立式，在电加热器（1）的上部为水浴缸（2），在水浴缸（2）上部为三口烧瓶（3），并由固定架（21）固定；水浴缸（2）内为水浴水（4），水浴水（4）要淹没三口烧瓶（3）体积的4/5；在三口烧瓶（3）上部由左至右依次设置氮气管（15）、加液漏斗（5）及其上的控制阀（6）、水循环冷凝管（7）及其上的进水口（8）、出水口（9）、出气口（10）；三口烧瓶（3）内为混合液（12）、内底部置放磁子搅拌器（11）、内上部为氮气（16）；在电加热器（1）上设有显示屏（17）、指示灯（18）、电源开关（19）、加热温度控制器（20）。
3.根据权利要求1所述的一种发红光的荧光粉的制备方法、其特征在于：红光荧光粉的最佳激发波长为333nm，在593nm、613nm、651nm、666 nm处有Eu(III)离子特征发射，最强锋为613nm，属纯正红光发射。
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