CN1974389A - 发光材料用拟薄水铝石制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种发光材料用拟薄水铝石的制备方法，属于材料化学制备技术领域。以Al(OH)₃为原料，用HNO₃溶解；溶解后液用碱液中和除Fe；在除铁过滤后液中，加入纳米AlOOH晶种；加入NH₄OH溶液成胶；经老化、烘干后得到拟薄水铝石粉末。原料Al(OH)₃含Fe杂质低，不含Na离子杂质；采用酸溶和碱液中和的两步法进一步除Fe；加入纳米AlOOH晶种，可以提高拟薄水铝石产品的结晶度；制备过程不引入杂质，可以用来作为制备含铝质的发光材料。

Description

发光材料用拟薄水铝石制备方法

【技术领域】

本发明是关于一种发光材料用拟薄水铝石的制备方法。属于材料化学制备技术领域。

【背景技术】

含铝基质的稀土掺杂的发光材料种类多，用途广，对制备发光材料的铝源原料质量要求也很高。拟薄水铝石原料的纳米颗粒特性优越，作为溶胶凝胶技术的起始原料，逐渐得到应用。

普通的拟薄水铝石在用于制备发光材料时，存在的不足之一是，Fe含量偏高。例如，特种拟薄水铝石已经形成工业生产，含Fe₂O₃在0.03％左右。Fe元素在发光材料中属于猝灭剂，损害发光性能，降低发光亮度，因此，为了扩大拟薄水铝石在发光材料中的应用，需要采用新的生产工艺，获得Fe含量低的拟薄水铝石。

制备拟薄水铝石的起始原料有多种选择。例如，铝酸钠，也叫作偏铝酸钠，经常用来制备拟薄水铝石，无论是工业纯或高纯级别，存在Fe或者Na杂质问题；采用异丙醇铝原料，成本高；用硫酸铝作为原料的酸法制拟薄水铝石，存在硫酸根的脱除问题。另一种铝源材料Al(OH)₃，原料丰富，价格低，也是制备拟薄水铝石的重要铝源。Al(OH)₃含Fe₂O₃约0.01％，在制备拟薄水铝石工艺中，要采用技术措施脱除Fe₂O₃杂质。

【发明内容】

本发明的目的在于克服现有技术的缺点而提供一种低Fe含量的发光材料用拟薄水铝石的制备方法。

本发明公开了一种发光材料用拟薄水铝石的制备方法，其特征在于以Al(OH)₃为原料，用HNO₃溶解，得到酸性铝盐溶液；该铝盐溶液用碱液中和除Fe，得到除Fe液；在除铁液中，加入纳米AlOOH晶种，得到晶种液；在晶种液中，加入NH₄OH溶液，得到铝凝胶；该凝铝胶经老化、烘干后得到拟薄水铝石粉末。

本发明与现有技术比较的优点是：原料Al(OH)₃含Fe杂质低，不含Na离子杂质；采用酸溶和碱液中和的两步法进一步除Fe；加入纳米AlOOH晶种，提高拟薄水铝石产品的结晶度；碱液采用NH₄HCO₃和NH₄OH溶液，不含Na离子杂质，不会对经过高温灼烧后的发光材料带入杂质。

【附图说明】

图1是用Al(OH)₃原料制备拟薄水铝石的工艺流程图。

以下将结合本发明的实施例参照附图1进行详细叙述。

【具体实施方式】

本发明的工艺步骤主要包括：Al(OH)₃的酸溶，中和除铁，成胶，老化和干燥。本发明以Al(OH)₃为原料，用HNO₃溶解；溶解后液用碱液中和除铁；在除铁过滤后液中，加入纳米AlOOH晶种；加入NH₄OH溶液成胶；经老化、烘干后得到拟薄水铝石粉末。

所说的Al(OH)₃原料的化学成分：Al₂O₃≥63.5％，SiO₂≤0.15％，Fe₂O₃≤0.01％，其余为水分；颗粒中位粒径D₅₀≤40μm。

所说的用HNO₃溶解Al(OH)₃原料，是以浓度为50％的硝酸水溶液加入到Al(OH)₃中，控制Al(OH)₃∶HNO₃的质量比＝1∶2-4，pH＝4-6，在室温下机械搅拌混合溶液时间3-5小时，得到酸性铝盐溶液。

所说的中和除Fe，是以浓度为0.5mol/L的NH₄HCO₃水溶液的碱液，在机械搅拌条件下，滴加到酸性铝盐溶液中，至pH＝7，得到悬浮溶液；悬浮溶液用真空抽滤，得到除Fe液。

所说的纳米AlOOH晶种加入数量按Al₂O₃折算，质量比Al₂O_{3，氢氧化铝}∶Al₂O_{3，拟薄水铝石}＝1∶0.05-0.1。纳米AlOOH晶种以AlOOH相计，纯度为99％，晶种粒径约50nm。

所说的铝凝胶的制备，是在机械搅拌条件下，往除Fe液中滴加浓度为0.5mol/L的NH₄OH溶液，直到除Fe液转变成透明的溶胶，成胶温度50-90℃，在水浴中进行；然后将得到的溶胶搁置老化6-12小时，转变成铝凝胶。

所说的烘干是将铝凝胶置于烘箱中烘干，温度为110℃-120℃，时间24-72小时，至恒重为止。

下面的实例是为了进一步阐明本发明的工艺过程特征而非限制本发明。

实例1

称取100克Al(OH)₃放入烧杯，用浓度为50％的硝酸溶液溶解，控制Al(OH)₃∶HNO₃的质量比＝1∶2，在室温下机械搅拌3小时，得到酸性铝盐溶液；继续搅拌，往该溶液中滴加浓度为0.5mol/L的NH₄HCO₃水溶液，直到pH＝7为止，得到一种悬浮液；该悬浮液用真空抽滤，弃去滤渣，得到除Fe液；该除Fe溶液转入恒温水浴中，控制温度为50℃，往该溶液中加入纯度为99％、粒径约50nm的AlOOH晶种，数量按质量比Al₂O_{3，氢氧化铝}∶Al₂O_{3，拟薄水铝石}：＝1∶0.05计；继续搅拌，同时滴加浓度为0.5mol/L的NH₄OH溶液，直到净化后液转变成透明的溶胶为止；得到的溶胶搁置6小时，转变成铝凝胶，放入恒温为110℃的烘箱中烘干24小时，即得到拟薄水铝石。

例2

称取100克Al(OH)₃放入烧杯，用浓度为50％的硝酸溶液溶解，控制Al(OH)₃∶HNO₃的质量比＝1∶3，在室温下机械搅拌4小时，得到酸性铝盐溶液；继续搅拌，往该溶液中滴加浓度为0.5mol/L的NH₄HCO₃水溶液，直到pH＝8为止，得到一种悬浮液；该悬浮液用真空抽滤，弃去滤渣，得到除Fe液；该除Fe液转入恒温水浴中，控制温度为70℃，往该溶液中加入纯度为99％、粒径约50nm的AlOOH晶种，数量按质量比Al₂O_{3，氢氧化铝}∶Al₂O_{3，拟薄水铝石}：＝1∶0.08计；继续搅拌，同时滴加浓度为0.5mol/L的NH₄OH溶液，直到净化后液转变成透明的溶胶为止；得到的溶胶搁置8小时，转变成铝凝胶，放入恒温为110℃的烘箱中烘干48小时，即得到拟薄水铝石。

例3

称取100克Al(OH)₃放入烧杯，用浓度为50％的硝酸溶液溶解，控制Al(OH)₃∶HNO₃的质量比＝1∶4，在室温下机械搅拌5小时，得到酸性铝盐溶液；继续搅拌，往该溶液中滴加浓度为0.5mol/L的NH₄HCO₃水溶液，直到pH＝8为止，得到一种悬浮液；该悬浮液用真空抽滤，弃去滤渣，得到除Fe液；该除Fe液转入恒温水浴中，控制温度为80℃，往该溶液中加入纯度为99％、粒径约50nm的AlOOH晶种，数量按质量比Al₂O_{3，氢氧化铝}∶Al₂O_{3，拟薄水铝石}：＝1∶0.1计；继续搅拌，同时滴加浓度为0.5mol/L的NH₄OH溶液，直到净化后液转变成透明的溶胶为止；得到的溶胶搁置12小时，转变成铝凝胶，放入恒温为110℃的烘箱中烘干72小时，即得到拟薄水铝石。

Claims (8)

1.一种发光材料用拟薄水铝石的制备方法，其特征在于：以Al(OH)₃为原料，用HNO₃溶解，得到酸性铝盐溶液；该铝盐溶液用碱液中和除Fe，得到除Fe液；在除铁液中，加入纳米AlOOH晶种，得到晶种液；在晶种液中，加入NH₄OH溶液，得到铝凝胶；该凝铝胶经老化、烘干后得到拟薄水铝石粉末。

2.按照权利要求1所述的发光材料用拟薄水铝石制备方法，其特征在于所说的Al(OH)₃原料为：Al₂O₃63.5％，SiO₂0.15％，Fe₂O₃0.01％，其余为水分；颗粒中位粒径D₅₀ 40μm。

3.按照权利要求1所述的发光材料用拟薄水铝石的制备方法，其特征是：所说的用HNO₃溶解Al(OH)₃原料，是以浓度为50％的硝酸水溶液加入到Al(OH)₃中，控制Al(OH)₃∶HNO₃的质量比＝1∶2-4，pH＝4-6，在室温下机械搅拌混合溶液时间3-5小时，得到酸性铝盐溶液。

4.按照权利要求1所述的发光材料用拟薄水铝石的制备方法，其特征是：所说的中和除Fe，是以浓度为0.5mol/L的NH₄HCO₃水溶液的碱液，在机械搅拌条件下，滴加到酸性铝盐溶液中，至pH＝7，得到悬浮溶液；悬浮溶液用真空抽滤，得到除Fe液。

5.按照权利要求1所述的发光材料用拟薄水铝石的制备方法，其特征是：所说的纳米AlOOH晶种加入数量按Al₂O₃折算，质量比Al₂O_{3，氢氧化铝}∶Al₂O_{3， 拟薄水铝石}＝1∶0.05-0.1。

6.按照权利要求1所述的发光材料用拟薄水铝石的制备方法，其特征是：所说的纳米AlOOH晶种以AlOOH相计，纯度为99％，晶种粒径约50nm。

7.按照权利要求1所述的发光材料用拟薄水铝石的制备方法，其特征是：所说的铝凝胶的制备，是在机械搅拌条件下，往除Fe液中滴加浓度为0.5mol/L的NH₄OH溶液，直到除Fe液转变成透明的溶胶，成胶温度50-90℃，在水浴中进行；然后将得到的溶胶搁置老化6-12小时，转变成铝凝胶。

8.按照权利要求1或7所述的发光材料用拟薄水铝石的制备方法，其特征是：所说的烘干是将铝凝胶置于烘箱中烘干，温度为110℃-120℃，时间24-72小时，至恒重为止。

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