CN1294233C

CN1294233C - 一种硅酸盐绿色荧光粉的制备方法

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Publication number: CN1294233C
Application number: CNB200510038371XA
Authority: CN
Inventors: 蒋建清; 董岩; 于金; 方峰
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2005-02-21
Filing date: 2005-02-21
Publication date: 2007-01-10
Anticipated expiration: 2025-02-21
Also published as: CN1664056A

Abstract

一种硅酸盐绿色荧光粉的制备方法，其硅酸盐绿色荧光粉的化学表达式为：Zn_2-2xMn_2xSiO₄，其中0.0025≤x≤0.08，制备方法为：1)按上述荧光粉组成的化学计量比分别称取所需的原料和少量助熔剂，2)称取相当于混合料重量的，5～40%的二氧化硅和助熔剂，称为预置料，3)将混合料装入坩埚至1/2至2/3，在坑中装入预置料，继续装入混合料，4)将装好的坩埚在空气中或惰性气氛下1200至1400℃的温度下灼烧，1000℃以上急冷取出或在惰性气氛保护下冷却到室温取出，5)灼烧过的粉末经过粉碎、洗涤、干燥、过筛，即可得到硅酸盐绿色荧光粉。该方法合成工艺简单，可以一次灼烧合成纯白的粉体，消除粉色发黄问题。

Description

一种硅酸盐绿色荧光粉的制备方法

技术领域

本发明涉及一种硅酸盐绿色荧光粉的制备方法。属于荧光粉制备的技术领域。

背景技术

对Zn₂SiO₄:Mn²⁺绿色荧光粉的研究已经有很多年的历史，从40年代起就作为绿色荧光粉(254nm激发)成份被广泛应用于荧光灯和后来的CRT装置中，至50年代后期，在灯用荧光粉领域逐渐被更高光效和光通维持特性的卤磷酸钙荧光粉取代，目前仍应用在CRT、长余辉显示等领域。二十世纪60年代后，PDP等平板显示技术得到了迅速发展，人们Zn₂SiO₄:Mn²⁺绿色荧光粉在真空紫外光激发下发光亮度高、色坐标佳、稳定性好，非常适合PDP显示要求。

Zn₂SiO₄:Mn²⁺荧光粉的合成方法有高温固相反应法、溶胶凝胶法(中国专利98813227.3)燃烧合成法(中国专利CN1470595A)等。真正商用的Zn₂SiO₄:Mn²⁺荧光粉仍然采用高温固相法合成，就是将SiO₂、ZnO、MnCO₃、助熔剂等原料充分混合后装入坩埚，在空气或中性气氛中升温至1100～1300℃，保温2～5h合成。该方法操作简单，但合成的Zn₂SiO₄:Mn²⁺粉末容易出现发黄或部分发黄的现象，严重影响粉色和荧光粉亮度，发黄粉末的亮度下降幅度可达40％以上。为解决粉色发黄问题，往往需要多次高温煅烧，增加了工艺成本，且效果仍不能令人满意。

我们通过实验发现，灼烧后Zn₂SiO₄:Mn²⁺粉体的发黄主要存在于坩埚中心区域，且越往芯部颜色越黄。XRD分析表明，坩埚四周白色粉末的衍射数据与JCPDS标准卡片08-0492符合得很好，表明是纯的正硅酸锌基质。而在发黄的中心区域粉末中，除正硅酸锌结构外，还发现有ZnO的衍射峰(JCPDS 36-1451)存在。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提出一种硅酸盐绿色荧光粉的制备方法，在现有的高温固相法基础上进行改进，合成工艺简单，可以一次灼烧合成纯白的粉体，消除粉色发黄问题。

技术方案：本发明涉及的硅酸盐绿色荧光粉的化学表达式为：

Zn_2-2xMn_2xSiO₄

其中0.0025≤x≤0.08。

本发明提出一种硅酸盐绿色荧光粉的制备方法，包括以下几个步骤：

1，按上述荧光粉组成的化学计量比分别称取所需的原料和少量量助熔剂，所用的荧光粉原料为：(1)碳酸锰或硝酸锰中的一种或两种；(2)硅化合物采用二氧化硅或硅酸中的一种或两种；(3)氧化锌或可以转化为氧化锌的碳酸锌、碱式碳酸锌或硝酸锌的锌盐中的一种或多种；(3)助熔剂采用氟化铵、氟化氢铵或氟化锌中的一种或几种。将原料充分混合，称为混合料，

2，称取相当于混合料重量的5～40％的二氧化硅和助熔剂，或硅酸和助熔剂的混合物，称为预置料。其中助熔剂的比例占预置料重量的0.5～10％，

3，将混合料装入坩埚至1/2至2/3，用非金属质的木棒、玻璃棒或塑料棒等在中心压出圆柱形、长方形或半球形坑，在坑中装入预置料，继续装入混合料。预置料的位置应位于全部物料的中心部位，

4，将装好的物料在空气中或惰性气氛下1200至1400℃的温度下灼烧至少一次0.5～10小时，1000℃以上急冷取出或在惰性气氛保护下冷却到室温取出，

5，灼烧过的粉末经过粉碎、洗涤、干燥、过筛，即可得到硅酸盐绿色荧光粉。

有益效果：本发明的优点是：(1)制备工艺简单，易于实现；(2)可以一次性制备出粉色全白的硅酸盐绿色荧光粉，消除了粉色发黄问题。

附图说明

图1是周围白色粉末的XRD衍射图。

图1是芯部发黄粉末的XRD衍射图。“↓”所示位置为ZnO衍射峰。

图3是装料示意图。

具体实施方式

实施例1

称取ZnO 0.99摩尔，MnCO₃ 0.01摩尔，SiO₂ 0.5摩尔，NH₄F 0.005摩尔，用混料机充分混合，作为混合料；称取SiO₂ 0.05摩尔，NH4₅F 0.001摩尔，作为预置料；将混合料的2/3装入氧化铝坩埚，用木棒压出圆柱性坑，将预置料放入坑中，继续装入剩余的混合料。将坩埚放入高温炉中，升温至1200℃灼烧1小时，急冷取出。将灼烧产物粉碎，用去离子水洗涤至中性、脱水、干燥、过筛，即可得到硅酸盐绿色荧光粉。该荧光粉在147nm激发下亮度为108。

实施例2

称取ZnO 0.99摩尔，MnCO₃ 0.01摩尔，SiO₂ 0.5摩尔，NH₄F 0.005摩尔，用混料机充分混合，作为混合料；称取SiO₂ 0.1摩尔，NH4₅F 0.001摩尔，作为预置料；其余同实施例1。该荧光粉在147nm激发下亮度为105。

实施例3

称取ZnO 0.99摩尔，MnCO₃ 0.01摩尔，SiO₂ 0.5摩尔，NH₄F 0.005摩尔，用混料机充分混合，作为混合料；称取SiO₂ 0.2摩尔，NH4₅F 0.005摩尔，作为预置料；其余同实施例1。该荧光粉在147nm激发下亮度为95。

实施例4

称取ZnO 0.99摩尔，MnCO₃ 0.01摩尔，SiO₂ 0.5摩尔，NH₄F 0.005摩尔，用混料机充分混合，作为混合料；称取SiO₂ 0.05摩尔，NH4₅F 0.001摩尔，作为预置料；在1250℃灼烧1小时，其余同实施例1。该荧光粉在147nm激发下亮度为110。

实施例5

称取ZnO 0.99摩尔，MnCO₃ 0.01摩尔，SiO₂ 0.5摩尔，NH₄F 0.005摩尔，用混料机充分混合，作为混合料；称取SiO₂ 0.05摩尔，NH4₅F 0.001摩尔，作为预置料；在1300℃灼烧0.5小时，其余同实施例1。该荧光粉在147nm激发下亮度为108。

实施例6

称取ZnO 0.99摩尔，MnCO₃ 0.01摩尔，SiO₂ 0.5摩尔，NH₄HF₂ 0.0025摩尔，用混料机充分混合，作为混合料；称取SiO₂ 0.05摩尔，NH4₅F 0.001摩尔，作为预置料；在1300℃灼烧0.5小时，其余同实施例1。该荧光粉在147nm激发下亮度为104。

Claims

1、一种硅酸盐绿色荧光粉的制备方法，其特征在于硅酸盐绿色荧光粉的化学表达式为：Zn_2-2xMn_2xSiO₄，其中0.0025≤x≤0.08，其制备方法包括以下几个步骤：

1)按上述荧光粉组成的化学计量比分别称取所需的原料和少量助熔剂，所用的荧光粉原料为：1)碳酸锰或硝酸锰中的一种或两种；2)硅化合物采用二氧化硅或硅酸中的一种或两种；3)氧化锌或可以转化为氧化锌的碳酸锌、碱式碳酸锌或硝酸锌的锌盐中的一种或多种；4)助熔剂采用氟化铵、氟化氢铵或氟化锌中的一种或几种，将原料充分混合，称为混合料，

2)称取相当于混合料重量的5～40％的二氧化硅和助熔剂，或硅酸和助熔剂的混合物，称为预置料，其中助熔剂的比例占预置料重量的0.5～10％，

3)将混合料装入坩埚至坩埚容量的1/2至2/3，用非金属质的木棒、玻璃棒或塑料棒在中心压出圆柱形、长方形或半球形坑，在坑中装入预置料，继续装入混合料，预置料的位置应位于全部物料的中心部位，

4)将装好的坩埚在空气中或惰性气氛下1200至1400℃的温度下灼烧至少一次0.5～10小时，1000℃以上急冷取出或在惰性气氛保护下冷却到室温取出，

5)灼烧过的粉末经过粉碎、洗涤、干燥、过筛，即可得到硅酸盐绿色荧光粉。

2、根据权利要求1所述的硅酸盐绿色荧光粉的制备方法，其特征在于所用的荧光粉原料为：a、碳酸锰或硝酸锰中的一种或两种；b、硅化合物采用二氧化硅或硅酸中的一种或两种；c、氧化锌或可以转化为氧化锌的碳酸锌、碱式碳酸锌或硝酸锌的锌盐中的一种或多种；d、助熔剂采用氟化铵、氟化氢铵或氟化锌中的一种或几种。