CN1141946A - 微波热法合成荧光粉 - Google Patents

微波热法合成荧光粉 Download PDF

Info

Publication number
CN1141946A
CN1141946A CN 95106117 CN95106117A CN1141946A CN 1141946 A CN1141946 A CN 1141946A CN 95106117 CN95106117 CN 95106117 CN 95106117 A CN95106117 A CN 95106117A CN 1141946 A CN1141946 A CN 1141946A
Authority
CN
China
Prior art keywords
microwave
reaction
absorbing medium
reaction mixture
microwave absorbing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN 95106117
Other languages
English (en)
Other versions
CN1052745C (zh
Inventor
李源英
蔡少华
吴旻
戴德昌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sun Yat Sen University
Original Assignee
Sun Yat Sen University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sun Yat Sen University filed Critical Sun Yat Sen University
Priority to CN95106117A priority Critical patent/CN1052745C/zh
Publication of CN1141946A publication Critical patent/CN1141946A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1052745C publication Critical patent/CN1052745C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

本发明是灾光粉的一种新的合成方法——利用微波热效应合成荧光粉,原料经前处理得到固态反应混合物,装入特定的反应装置,然后置于微波设备中,先用低功率预热,再在较高功率加热一定时间,得到目标产物,本发明方法反应彻底且速度快,目标产物性能良好,颗粒大小符合使用要求,所用设备简单,操作简便,工作环境洁净,适用合成的荧光粉种类较广,所以本发明方法具有可靠、高效、节能、环保等优势。

Description

微波热法合成荧光粉
本发明涉及荧光粉的一种新的合成方法,即应用微波热效应合成荧光粉。
荧光粉的合成方法,目前主要是高温固相反应法,原料以固态在高温下反应一定时间,得到目标产物,由于反应过程首先是在固相反应物组份间的接触点处发生物相边界反应,然后逐新扩散进物相内部进行反应,而且随着反应的进行,扩散途径越来越长,反应速度越来越慢,因此,反应须在高温下长时间进行,根据各种荧光粉的不同,反应温度一般为1000~1600℃的高温,对加热设备的要求很高,而反应时间一般须3~5小时,能耗大;对某些特殊反应需要一定的保护气氛,如含低价态离子的荧光粉,需在特定反应气氛如H2-N2混合气氛或碳还原气氛下进行,为此须用硅钼电炉或碳硅电妒为加热设备;同时,由于反应时间长,温度分布不均,反应速度前后不一,难以获得组成均匀的产物,往往产物易烧结晶粒也较粗,不符合使用要求,使用时须先球磨粉碎至粒径小于10μm,而球磨粉碎过程一定程度地破坏了荧光粉的结晶形态,以致影响其使用性能。
本发明的目的是提供一种新的合成荧光粉的方法,其设备简单,操作简便,化学反应彻底而又省时节能,且产物晶粒符合使用要求。
本发明的方法是利用微波热效应来合成荧光粉,即将适当配比的原料经前处理后,装入反应装置,放入微波设备中,经低功率预热,再在较离功率下加热一定时间后,得到目标产物,其具体步骤是:
①原料的前处理:采用干法或湿法处理,使原料以固态混合物形式进行反应;
②装料:反应混合物装入反应装置中,反应装置为双层封闭容器,夹层填充微波吸收介质,反应物装在内容器中,对于须在还原气氛下反应的反应混合物,内容器中还有一隔板将反应物与还原介质隔开;
③微波热预热:装好料的反应装置放入微波设备中,先用低功率短时间预热,对于目标产物的量为0.02~0.0mol的反应原料量、预热功率在100~200W,时间为30~120秒;
④微波热反应:预热后,加大微波功率使反应混合物反应一定时间,得到目标产物,对于目标产物的量为0.02~0.05mol的反应原料量,反应功率为480~800W,反应时间为20~60mia。
微波热效应是利用频率为2450MHs的微波辐射,作用在固相反应混合物的组份中,驱使其分子中的偶极子作高速振动,由于受到周围分子的阻碍和干扰,从而获得能量,以热的形式表现出来,使介质温度迅速上升,驱动化学反应进行。因此,用微波热合成荧光粉时,反应起始物的化学形式必须是偶极分子,对微波的吸收效率较高,其本身的化学活性较高,且不易带入杂质离子或反应后容易清除杂质离子,原料的选择应以此为前提,前处理的方法也应满足此条件,对于可以直接进行反应的原料,采用干法处理,用机械混合、球磨得到反应混合物;而有些原料须用湿法处理,即原料放在溶液中,机械混合或化学反应,再烘干粉碎过筛得到符合要求的反应混合物。
为使反应更加完全和快速,从而得到粒度均匀的单相产物,在反应装置双层容器的夹层填充一种微波吸收介质,微波吸收介质是介电损耗大的化合物,利用微波热的合成反应过程,其起到吸收微渡产生热和保护内容器的热不致迅速散发的作用,过渡金属氧化物可以充当微波吸收介质,如CaO、Fe2O3、Fe3O4、V2O5、WO3、NiO、Co2O3等,可选择价廉易得者,如Fe2O3。微波吸收介质在容器夹层的填充高度,至少高于内容器中反应物的高度,整个夹层均填充微波吸收介质效果更佳。
微波热法合成荧光粉时,其预热及反应的功率与原料量有关,还与反应起始物对微波吸收的能力有关,如使用功率过大,时间过长,产物容易烧结,甚至成为非目标产物,同时还会带入较多的杂质相,如使用功率过小,时间过短,会使反应不完全,杂质相较多。
利用微波热来合成荧光粉,由于微波加热的热源均匀分布在物体的内部,使反应温度均匀,而且升温速度非常快,因此,微波热法合成荧光粉有以下特点:
①较之于常规的高温固相反应法合成荧光粉,反应速度快,而且大大缩短反应时间,具有高效节能的优势;
②设备简单,操作简便,工作环境洁净,少量荧光粉的合成使用普通的家用微波妒即能完成;
③方法可靠:合成获得的目标荧光粉产物的组成相结构单纯,一般为单相,杂质相很少(<1%),表明化学反应彻底,高效;另外,产物的激发光谱、发射光谱,色坐标等参数均符合使用要求,相对发光亮度也较高,可同市售荧光粉相比拟,而且颗粒大小适当,一般在10μm以内,如Y2O3∶Bu3+的d50为3.90μm,(LaCeTb)PO4的为6.09μm,可不必球磨粉碎即可使用。
④本发明方法适用合成的荧光粉种类较广,包括氧化物体系、硫氧化物体系、磷酸盐体系、硼酸盐体系、硅酸盐体系、铝酸盐体系、钒酸盐体系、钨酸盐体系、锡酸盐体系以及硫化物体系等。
以下为本发明的实施例:
(实施例中所用微波妒均为顺德蚬华微波炉厂生产的E22E-3型家用微波炉)实施例1:氧化钇掺铕荧光粉的合成
分别称取Y2O35.14194g,Bu2O30.3519g,用盐酸溶解,加热蒸发除去过量盐酸,用少量水溶解,调整PH=2,加入饱和草酸至沉淀完全,陈化3小时,过滤洗涤至无Cl-离子,烘干,得反应混合物,将反应混合物装入坩埚中,加盖后放人大坩埚中夹层填充氧化铁粉未(装置见图1),放入微波妒中,先用160W预热1分钟,继续用720W加热28分钟,反应完毕,稍冷,取出冷至室温,所得产物为白色粉未,产物的X射线粉未衍射分析结果表明产物的d值和相对强度I/I1变化趋势与(Y0.95Bu0.05)2O3卡片值基本一致(表1),根据实验数据计算,产物为立方晶系,其晶胞参数a为1.0606mm,与(Y0.95Bu0.05)2O3卡片值a0=1.0604mm非常一致,另外,还测得产物的色坐标值X=0.646,Y=0.350,相对发光亮度为70%,产物的颗粒大小分布如表2所示。
图1中,1为内容器,2为外容器,3为反应混合物,4为微波吸收介质。实施例2:硫氧化钇掺铕荧光粉的合成
分别称取Y2O39.1748g,Bu2O30.8253g,混合后,用盐酸溶解蒸发除去过量盐酸,在PHg左右用草酸沉淀,洗涤至无Cl-离子,过滤,烘干,与Na2CO23.000g,硫磺3.000g,(NH4)2HPO40.5000g混合研磨均匀后,装入反应装置(同实施例1,见图1),置于微波护中,先用160W预热1分钟,继续用720W加热28分钟,硫化反应完毕,取出冷至室温,用沸水洗涤,过滤,烘干,再与Na2CO33.000g,硫磺3.000g,(NH4)2HPO40.5000g混合,研磨均匀,进行第二次硫化反应,用160W预热1分钟后,继续用720W加热17分钟,稍冷,取出冷至室温,倒入沸水中搅拌,洗涤至中性,过滤,烘干、所得产物为白色粉晶状,颗粒均匀细小,产物的性能测试数据表明,产物的d值和相对强度变化趋势与Y2O2S卡片值基本一致(表3),产物为六方晶系,其晶胞参数a=0.3785mm,c=0.6590mm,与Y2O2S卡片值a0=0.3784mm,c0=0.6535十分接近.其中,Y2O3杂相仅0.9%。实施例3:磷酸铜、铈、铽荧光粉的合成
按La∶Ce∶Tb为0.85∶0.10∶0.05的化学计量配比分别称取La2O3、CeO2、Tb4O7,转化为氧化物溶液,在PH2左右用饱和草酸沉淀,洗涤至无Cl-离子,过滤,烘干后称取(La、Ce、Tb)2(C2O4)32.7204g与(NH4)2HPO41.4527g,H3BO3 0.1252g混合研磨均匀,装入如图2的反应装置中,图中1为内容器,2为外容器,3为反应混合物,4为微波吸收介质,5为内容器中隔板,6为还原介质,本实施例中微波吸收介质为氧化铁粉未,还原介质为颗粒活性碳。反应装置放入微波炉中,先用160W预热1分钟后,继续用720W加热28分钟,反应完毕,稍冷,取出冷却至室温,产物为白色粉未,颗粒细,无烧结,产物的性能测试结果,其颗粒大小分布如表4。实施例4:正硅酸锌掺锰荧光粉的合成。
分别称取ZaO3.2552g,SiO21.2018g,NaCO30.0460g和H3BO30.1351g,混合研磨均匀,装入反应装置(同实施例3,见图2),装置放入微波炉中,先用160W预热1分钟,继续用720W加热40分钟,反应完毕,稍冷,取出冷至室温,产物为白色粉未,颗粒细小,无烧结。实施例5:氧化钇掺铕荧光粉的合成
分别称取Y2O34.3358g,Bu2O30.2825g研磨至混合均匀后,再称取上述混合氧化物3.000g,Na2C2O40.15g研磨至混合均匀,得反应混合物,将反应混合物装入反应装置(装置见图1),放入微波炉中,先用160W预热2分钟,继续用720W加热39分钟,反应完毕,稍冷,取出冷至室温,所得产物为白色粉未,无烧结,产物性能同实施例1。
表1 Y2O3∶Bu3+微波热法合成的X射线衍射数据
       实        验       值          PDF 25-1011卡片值2θ           d(mm)      intea.   I/I1  d(mm)        I/I1 hk120.470    0.4334    1188     12.3    0.4821       10    21129.126    0.3063    9633    100.0    0.3058      100    22231.516    0.2836     115      1.2    0.2834      <1    32133.766    0.2852    2411     25.0    0.2649       25    40035.882    0.2500     514      5.3    0.2498        6    41137.208    0.2371     168      1.7    0.2371        1    42039.828    0.2261     553      5.7    0.2260        6    33241.662    0.2165     129      1.3    0.2164        1    42243.472    0.2079     721      8.2    0.2079        8    43146.860    0.1937     271      2.8    0.1935        3    52148.514    0.1874    3773     39.2    0.1874       50    44050.113    0.1818     238      2.5    0.1818        3    43351.628    0.1768      98      1.0    0.1767        1    60053.189    0.1720     486      5.0    0.1720        6    61154.702    0.1676     138      1.4    0.1677        1    62056.146    0.1636     393      4.1    0.16360       5    54157.593    0.1599     273     23.6    0.15990      80    62259.016    0.1563     495      5.1    0.15640       8    63160.413    0.1530     426      4.4    0.15310       6    44461.793    0.1500     219      2.3    0.15000       2    54363.133    0.1471     148      1.5    0.14700       1    64064.508    0.1443     263      2.7    0.14430       4    72165.815    0.1417     168      1.7    0.14170       2    64269.772    0.1346     185      1.9    0.13470       2    732
表2 Y2O3∶Bu3+微波热法合成的颗粒大小分布直径      累计      变化      直径      累计      变化(μm)     (%)      (%)      (μm)     (%)      (%)40.00    100.0                2.00      36.730.00     97.6      2.4       1.50      34.6       2.120.00     92.4      5.2       1.00      26.6       8.115.00     87.1      5.3       0.80      21.4       6.110.00     75.9     11.2       0.60      14.9       6.68.00     68.3      7.6       0.50      11.7       3.26.00     60.6      7.7       0.40       8.1       3.65.00     55.2      5.4       0.30       5.6       2.64.00     60.7      4.5       0.20       4.2       1.43.00     48.8      6.9       0                    4.2
表3 Y2O2∶Bu3+微波热法合成的X射线衍射数据
        实       验      值     PDF244-1424  卡片值2θ            d(mm)      intea   I/I1  d(mm)        I/I1    hk113.384    0.6607     201     3.0    0.656         2        00127.083    0.3289    1794    27.0    0.328        35   002,10029.120    0.3064      69     0.930.408    0.8986    6646   100.0    0.293       100        10138.708    0.2323    2178    32.8    0.232        60        10241.088    0.2196     741    11.1    0.219        16        00348.017    0.1898    2064    31.1   0.1892        65        11049.947    0.1824    1289    19.4   0.1824        45   103,11155.976    0.1841     849    12.8   0.1642        30    12,20057.919    0.1590     784    11.8   0.1591        26        20163.214    0.1469     626     7.9   0.1468        12        10464.988    0.1433     471     7.1   0.1434        20        113
表4(La、Ce、Tb)PO4微波热法合成的颗粒大小分布直径       累计      变化      直径      累计      变化(μm)      (%)      (%)      (μm)     (%)      (%)40.00     100.0                2.00      26.730.00      96.5      3.5       1.50      24.3       2.420.00      89.3      7.2       1.00      18.4       5.815.00      81.7      7.6       0.80      13.0       5.410.00      65.6     16.1       0.60       7.6       5.48.00      67.7      7.9       0.50       5.0       2.66.00      49.8      7.9       0.40       3.8       1.25.00      44.2      5.6       0.30       3.0       0.84.00      38.4      5.8       0                    3.03.00      31.6      6.8

Claims (6)

1、一种新的合成荧光粉的方法,是将适当配比的原料经前处理后,装入反应装置,放入微波设备中,经低功率预热,再在较高功率下加热一定时间后,得到目标产物,其特征在于:
①原料的前处理为干法或湿法,处理后得固态反应混合物;
②反应混合物装入反应装置,加入微波吸收介质后,置于微波设备中进行反应,微波吸收介质与反应混合物不接触;
③目标产物的量为0.02~0.05mol时,微波预热功率为100~200W,时间为30~120sec.;
④目标产物的量为0.02~0.05mol时,微波加热功率为480~800W,时间为20~60min.。
2、根据权利要求1所述的方法,其特征在于所说的微波吸收介质为介电损耗大的化合物,如过渡金属化合物CuO、Fe2O3、Fe3O4、V2O5、WO3、NiO、Co2O3等。
3、根据权利要求2所述的方法,其特征在于所说的微波吸收介质为Fe2O3
4、一种如权利要求1所述的方法的反应装置,其特征是装置为双层封闭容器,反应混合物装在内容器中,夹层填充微波吸收介质。
5、根据权利要求4所述的反应装置,其特征在于所说的微波吸收介质在反应装置夹层的填充高度不低于内容器中反应物的高度。
6、根据权利要求4或5所述的反应装置,其特征在于所说的内容器中还有一隔板,将反应物与所需的还原介质隔开。
CN95106117A 1995-05-19 1995-05-19 微波热法合成荧光粉的方法 Expired - Fee Related CN1052745C (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN95106117A CN1052745C (zh) 1995-05-19 1995-05-19 微波热法合成荧光粉的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN95106117A CN1052745C (zh) 1995-05-19 1995-05-19 微波热法合成荧光粉的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1141946A true CN1141946A (zh) 1997-02-05
CN1052745C CN1052745C (zh) 2000-05-24

Family

ID=5075750

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN95106117A Expired - Fee Related CN1052745C (zh) 1995-05-19 1995-05-19 微波热法合成荧光粉的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN1052745C (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1306005C (zh) * 2004-11-15 2007-03-21 王兵 铝酸盐基稀土长余辉发光材料的合成方法
CN100334181C (zh) * 2005-07-08 2007-08-29 中国科学院新疆理化技术研究所 用微波加热法一步合成稀土掺杂光致荧光材料
CN100369862C (zh) * 2005-06-24 2008-02-20 深圳大学 微波水热合成装置及其合成四方相钛酸钡的方法
CN102998166A (zh) * 2012-11-27 2013-03-27 天津师范大学 一种微波用于有机碳测定时样品前的处理方法
CN107723027A (zh) * 2017-11-06 2018-02-23 南昌大学 一种微波辅助双床层快速催化秸秆与粉煤共气化制备燃气的方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5116559A (en) * 1991-02-26 1992-05-26 General Electric Company Method of forming yttria-gadolinia ceramic scintillator using hydroxide coprecipitation step
CN1031347C (zh) * 1991-12-28 1996-03-20 上海跃龙有色金属有限公司 红色荧光粉的制造工艺

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1306005C (zh) * 2004-11-15 2007-03-21 王兵 铝酸盐基稀土长余辉发光材料的合成方法
CN100369862C (zh) * 2005-06-24 2008-02-20 深圳大学 微波水热合成装置及其合成四方相钛酸钡的方法
CN100334181C (zh) * 2005-07-08 2007-08-29 中国科学院新疆理化技术研究所 用微波加热法一步合成稀土掺杂光致荧光材料
CN102998166A (zh) * 2012-11-27 2013-03-27 天津师范大学 一种微波用于有机碳测定时样品前的处理方法
CN107723027A (zh) * 2017-11-06 2018-02-23 南昌大学 一种微波辅助双床层快速催化秸秆与粉煤共气化制备燃气的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN1052745C (zh) 2000-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101790495B (zh) 利用微波制造薄片状氧化铝的方法
Li et al. Synthesis and luminescence properties of Bi3+-doped YVO4 phosphors
Zhang et al. Preparation, band-structure and luminescence of double perovskite Ba2MgMoO6: Eu3+ orange-red phosphor for white LEDs
Chen et al. Tunable yellow-red photoluminescence and persistent afterglow in phosphors Ca4LaO (BO3) 3: Eu3+ and Ca4EuO (BO3) 3
CN108423984A (zh) 一种二价锰掺杂的全无机钙钛矿量子点玻璃及其制备方法和应用
Golim et al. Synthesis, neutron diffraction and photoluminescence properties of a whitlockite structured Ca9MgLi (PO4) 7: Pr3+ phosphor
CN1052745C (zh) 微波热法合成荧光粉的方法
CN102730756A (zh) 一种烧绿石型稀土锆酸盐的制备方法
CN101367539B (zh) 溶胶凝胶法制备纳米发光粉体
Liu et al. Spherical red-emitting X1-Y2SiO5: Eu and α-Y2Si2O7: Eu phosphors with high color purity: The evolution of morphology, phase and photoluminescence upon annealing
Blasse Fluorescence of Uranium‐Activated Compounds with Rocksalt Lattice
Brixner et al. Structure and luminescence of some rare earth halotungstates of the type Ln3WO6Cl3
CN102277163B (zh) 白光led用稀土红色荧光粉及其制备方法
CN101462696A (zh) 新的稀土掺杂氟化物及制备方法
Lakshmanan The role of sintering in the synthesis of luminescence phosphors
Cao et al. Hydrothermal synthesis, phase evolution, and optical properties of Eu 3+-doped KF-YF 3 system materials
Tumram et al. Combustion Synthesis of Some Cr 3+-Activated Aluminate Phosphors
Wang et al. A new resource-rich carbonate luminescent host KNa5Ca5 (CO3) 8: A case study activated by Eu3+ for red-phosphor purpose
Wu et al. Nanothick aluminate long-afterglow phosphors using inherited hydrothermal deriving
Santana et al. Broadband photoluminescence in a ceramic (Mg2SnO4–SnO2): Cr3+ system
Du et al. Sol-gel processing, spectral features and thermal stability of Li-stuffed Li6CaLa2Nb2O12: RE garnet phosphors (RE= Pr, Sm, Tb, Dy)
CN1067708C (zh) 微波热法扩散掺杂合成荧光粉
Isobe Low‐temperature wet chemical syntheses of nanocrystal phosphors with surface modification and their characterization
Liu et al. Optical properties of Eu3+/Pr3+ doped Zn4O (BO2) 6 synthesized by solid-state reaction
US4037110A (en) Yttrium indium phosphate X-ray phosphors, method of preparation and X-ray intensifying screen containing same

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C19 Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee