CN1380373A - 一种制备长余辉发光材料的方法 - Google Patents
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Abstract
一种制备长余辉发光材料的方法属于无机材料制备技术领域,特别涉及到铝酸锶系列蓄光型长余辉发光粉体材料低成本、高性能的制备方法。其特征是:以工业铝为原料,将其制成烷氧基铝。根据醇盐的溶胶－凝胶特性对碳酸锶、激发剂、敏化剂等进行反应胶乳包覆处理以代替传统固体球磨混料过程,使发光前驱物达到纳米或分子水平复合,然后进行干燥和煅烧。该技术具有原料成本低、反应时间短、合成出的发光体松散易粉碎和筛分,从而减小研磨对发光强度的影响。用本技术可制备出发蓝光和绿光的夜光粉体或块体材料,在城市夜景装饰、装潢;消防应急;艺术品;发光涂料、发光陶瓷以及各种发光标牌上等有重要的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于无机材料制备技术领域，特别涉及到铝酸锶系列蓄光型长余辉发光粉体材料的制备方法。
背景技术
用铕等稀土元素作激活剂合成的铝酸盐发光体，是新一代具有广泛用途的发光材料。由于其无放射性、耐腐蚀和节能等特点，在建筑装潢、消防应急、发光开关、艺术品、涂料、发光陶瓷以及各种发光标志、标牌等领域显示出广泛的应用前景。但是，由于目前该发光材料较高的生产成本和难以承受的销售价格限制了它的使用范围和产品用量。该类发光材料通常的生产工艺包括以下几个单元过程：
1)高纯氧化铝、碳酸锶、激活剂等的固相球磨混料；
2)还原气氛下混合物料的的高温固相反应；
3)大块发光体的破碎；
4)大颗粒发光体的球磨、筛分；等等。
由于反应过程要求氧化铝高纯超细，这使原料成本大为提高，同时，因反应前驱物采用固相混料法，其混料均匀性受到限制，使发光前驱物在高温下反应时间长，所得产品硬度大，从而增加了研磨工序的困难与能耗，并且研磨使发光性能下降。
发明内容
本发明的目的是提供一种简单、经济的工业化制备方法和工艺技术，解决传统工艺中原料成本高、工艺条件难控制、高温反应时间长，产品硬度大、难研磨，整个生产过程能耗大等技术问题，使发光材料的生产成本大幅度降低，扩大该材料的应用领域和范围。
本发明的技术方案是，以工业铝为原料，将其制成烷氧基铝。根据醇盐的溶胶-凝胶特性对碳酸锶、激发剂、敏化剂等进行反应胶乳包覆处理以代替传统固体球磨混料过程，使发光前驱物达到纳米或分子水平复合，然后进行干燥和煅烧。
本发明的效果和益处是，由该技术合成的发光体硬度大为降低、产品容易粉碎和筛分，减小了研磨对其发光强度的影响。用本技术可制备出发蓝光和绿光的夜光粉体或块体材料，在城市夜景装饰、装潢；消防应急；艺术品；发光涂料、发光陶瓷以及各种发光标牌上等有重要的应用前景。
具体实施方式
1.氧基铝的制备，烷氧基铝的制备采用文献报道或已工业化的常规合成方法(如：异丙醇铝的合成是将金属铝片与异丙醇加入到反应器中，在少量催化剂存在下进行回馏，反应生成异丙醇铝并放出氢气)，合成出的初产品一般含有少量金属杂质，要通过减压蒸馏或溶剂萃取的方法进行净化，净化后产品溶在相应醇中形成20～80％wt溶液，准备下一步使用。
2.光前驱物的制备，取一定量20～80％烷氧基铝的醇溶液在室温下与计算好的碳酸锶、激发剂、敏化剂和助熔剂混合，同时加搅拌30分钟(200转/分钟)，再超声波分散20分钟，然后边搅拌边滴加含醇和羧/酯基有机分子的水溶液，此时烷氧基铝水解生成球形氧化铝水合物胶体并均匀地包覆在碳酸锶、激活剂等微粒表面；继续搅拌10～20分钟便得到浆糊状发光体前驱物。
3.醇、脱水，把上一步制得的浆糊状发光前驱物在130～200℃的真空干燥厢里蒸发、干燥1～10小时，挥发的醇-水混合气体经冷凝和除水后循环使用，糊状物变成松散的块体或粉末状前驱物。
4.高温合成反应，将上述干燥后的前驱物在高温炉中900℃灼烧1～2小时，同时通入还原性气体(含H2：3～5％，N2：95～97％)，然后升温至1100～1350℃灼烧3～4小时。在混合气的保护下冷却至100℃以下，然后取出。
5.研磨、粉碎与筛分，由于本发明合成的发光体具有硬度低的特点，无需高强度破碎设备，用球磨机或气流粉碎机将所得的发光材料研磨或粉碎后，再筛分将得到分级的发光粉最细粉体可达5～10μm。
以下给出本发明的最佳实施例。
实施例1
将金属铝片与略过量的醇进行反应合成烷氧基铝，同时对其纯化；取一定量新合成的纯烷氧基铝Al(OR)3，如乙醇铝、丙醇铝、丁醇铝，其重量在1-2kg内变化。将其溶在相应的醇中形成有机铝醇溶液；向该溶液加入碳酸锶SrCO3 0.5～0.6kg，再加入Eu2O3、Dy2O3、H3BO3、(NH4)2HPO4，其量在0～30g内变化；对该溶液进行强烈搅拌和超声分散使之形成均匀的悬浮液，然后向该悬浮液加入含醇和羧/酯基有机分子的水溶液，水量在250～500g范围内，醇量不限，羧/酯基有机分子与Al(OR)3摩尔比为0.01～0.5。加入水后继续搅拌30～40分钟得到浆糊状发光前驱物，将其放在干燥箱中干燥并回收溶剂，再将干燥后的前驱物放入高温炉，在1100～1350℃温度下反应3～4小时，冷却后取出，便得到松散的绿光发光体，经粉碎、筛分成为夜光粉。
实施例2
在实施例1中，将碳酸锶SrCO3改为0.2～0.3kg，其它过程与实施例1相同，便得到兰色夜光粉。
Claims (1)
1.一种制备长余辉发光材料的方法，直接用自合成的液态高纯烷氧基铝代替高纯超细氧化铝，其特征在于：
a)将碳酸锶、激发剂、敏化剂和助熔剂等同时加到液态烷氧基铝溶液中进行分散、水解和颗粒胶乳包覆，其水解温度在60～80℃，在搅拌水解过程中形成均匀的浆糊状发光前驱物，在此过程中，碳酸锶等较大颗粒被超声波破碎，而球形氧化铝水合物纳米微粒均匀地包覆在颗粒表面；
b)将制得的浆糊状发光前驱物在130～200℃的真空干燥厢里蒸发、干燥1～10小时；
c)将上述干燥后的前驱物在高温炉中900℃灼烧1～2小时，同时通入含H2：3～5％，N2：95～97％的还原性气体，然后升温至1100～1350℃，灼烧3～4小时，在混合气的保护下冷却至100℃以下；
d)用水解液中含羧/酯基有机分子用来控制水合氧化铝颗粒形状，该有机分子在甲酸、乙酸、丙酸、丁酸和酰基酯中选择，有机分子/醇盐＝0.01～0.5摩尔。
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |