RU2784921C1 - Способ получения люминофоров на основе алюмината стронция с европием и диспрозием методом соосаждения - Google Patents
Способ получения люминофоров на основе алюмината стронция с европием и диспрозием методом соосаждения Download PDFInfo
- Publication number
- RU2784921C1 RU2784921C1 RU2022112477A RU2022112477A RU2784921C1 RU 2784921 C1 RU2784921 C1 RU 2784921C1 RU 2022112477 A RU2022112477 A RU 2022112477A RU 2022112477 A RU2022112477 A RU 2022112477A RU 2784921 C1 RU2784921 C1 RU 2784921C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solution
- dysprosium
- europium
- strontium
- preparation
- Prior art date
Links
- 239000005084 Strontium aluminate Substances 0.000 title claims abstract description 24
- SKBIICZGWLAFIL-UHFFFAOYSA-N strontium;oxido(oxo)alumane Chemical compound [Sr+2].[O-][Al]=O.[O-][Al]=O SKBIICZGWLAFIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 24
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 17
- 229910052692 Dysprosium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 16
- OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N europium Chemical compound [Eu] OGPBJKLSAFTDLK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 16
- KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N dysprosium Chemical compound [Dy] KBQHZAAAGSGFKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000000975 co-precipitation Methods 0.000 claims abstract description 15
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminum Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- PRKQVKDSMLBJBJ-UHFFFAOYSA-N Ammonium carbonate Chemical compound N.N.OC(O)=O PRKQVKDSMLBJBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 239000001099 ammonium carbonate Substances 0.000 claims abstract description 9
- 235000012501 ammonium carbonate Nutrition 0.000 claims abstract description 9
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 9
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 7
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- -1 dysprosium ions Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 5
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims abstract description 4
- 229910001427 strontium ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 19
- 238000010304 firing Methods 0.000 claims description 15
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 14
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 11
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 8
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 5
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 abstract description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 abstract description 2
- 239000005101 luminescent paint Substances 0.000 abstract 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 45
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 32
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 32
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 18
- JYYOBHFYCIDXHH-UHFFFAOYSA-K carbonate;hydroxide Chemical compound [OH-].[O-]C([O-])=O JYYOBHFYCIDXHH-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 12
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 10
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 9
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N HCl Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 5
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 5
- LEDMRZGFZIAGGB-UHFFFAOYSA-L Strontium carbonate Chemical compound [Sr+2].[O-]C([O-])=O LEDMRZGFZIAGGB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 4
- 230000005712 crystallization Effects 0.000 description 4
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 229910000018 strontium carbonate Inorganic materials 0.000 description 4
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K Aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 description 3
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K Aluminium chloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- DHEQXMRUPNDRPG-UHFFFAOYSA-N Strontium nitrate Chemical compound [Sr+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O DHEQXMRUPNDRPG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 2
- 229910003440 dysprosium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- GEZAXHSNIQTPMM-UHFFFAOYSA-N dysprosium(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Dy+3].[Dy+3] GEZAXHSNIQTPMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001940 europium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- AEBZCFFCDTZXHP-UHFFFAOYSA-N europium(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Eu+3].[Eu+3] AEBZCFFCDTZXHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010335 hydrothermal treatment Methods 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 229910001960 metal nitrate Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 150000007522 mineralic acids Chemical class 0.000 description 2
- 230000003287 optical Effects 0.000 description 2
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 2
- 239000008247 solid mixture Substances 0.000 description 2
- 238000010532 solid phase synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- JLDSOYXADOWAKB-UHFFFAOYSA-N Aluminium nitrate Chemical compound [Al+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O JLDSOYXADOWAKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N Boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000000914 Dysprosium Chemical class 0.000 description 1
- 150000000918 Europium Chemical class 0.000 description 1
- AHBGXTDRMVNFER-UHFFFAOYSA-L Strontium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Sr+2] AHBGXTDRMVNFER-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000005083 Zinc sulfide Substances 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 150000003863 ammonium salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000875 corresponding Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- ABEVUBXCYLEFPJ-UHFFFAOYSA-K dysprosium(3+);trihydroxide Chemical class [OH-].[OH-].[OH-].[Dy+3] ABEVUBXCYLEFPJ-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000012456 homogeneous solution Substances 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 229910001510 metal chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- XXGJRAFLOAKNCC-UHFFFAOYSA-N methane;molecular hydrogen Chemical compound C.[H][H] XXGJRAFLOAKNCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012452 mother liquor Substances 0.000 description 1
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 230000002572 peristaltic Effects 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 229910052904 quartz Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000007785 strong electrolyte Substances 0.000 description 1
- 229940013553 strontium chloride Drugs 0.000 description 1
- 229910001631 strontium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000008 strontium salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing Effects 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 229910052984 zinc sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
- DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N zinc;sulfide Chemical compound [S-2].[Zn+2] DRDVZXDWVBGGMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к неорганической химии и может быть использовано в фотолюминесцентных эвакуационных системах, люминесцентных красках или пластиках. Сначала готовят азотнокислые или хлоридные растворы, содержащие алюминий, стронций, европий и диспрозий. Затем готовят общий раствор путём их смешивания таким образом, чтобы молярное отношение ионов алюминия и стронция составляло 2:1, а содержание ионов европия и диспрозия составляло 0,75 мас. % и 1,5 мас. % в пересчёте на оксиды, соответственно. Кроме того, готовят раствор осадителя с концентрацией аммиака 1 моль/дм3 и карбоната аммония 3 моль/дм3. Соосаждение проводят путём одновременного дозирования полученного общего раствора и раствора осадителя в общий реакционный объём при постоянном перемешивании и поддержании постоянного значения pH, выбранного из диапазона значений от 8 до 9 на протяжении всего осаждения за счёт автоматического регулирования скорости подачи раствора осадителя. Полученную суспензию фильтруют, осадок сушат при температуре 150°C до постоянной массы порошка. Высушенный порошок обжигают в воздушной атмосфере при 1200-1650°C в течение 2 ч и затем - в восстановительной атмосфере водорода при 600°C в течение 2 ч. Изобретение позволяет получить монофазный люминофор на основе алюмината стронция, содержащий европий и диспрозий, с длительным жёлто-зелёным послесвечением и со средним размером частиц 20-30 мкм, а также упростить технологию его получения за счёт сокращения количества технологических операций. 3 ил., 4 пр.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Изобретение относится к способу синтеза люминофоров с длительным жёлто-зелёным послесвечением на основе алюмината стронция, содержащего европий и диспрозий.
Люминофоры - вещества способные к нетепловому свечению после поглощения энергии возбуждения. Подкласс люминофоров - люминофоры с длительным послесвечением, выделяются своей возможностью излучать свет после прекращения воздействия энергии возбуждения.
Люминофоры с длительным послесвечением широко применяются в изготовлении эвакуационных систем, аварийного освещения, светящихся красок, светящегося пластиков и т. п.
Известны люминофоры с длительным жёлто-зелёным послесвечением на основе сульфида цинка, допированного медью (US 20050001539 A1, C09K 11/584, опубл. 01.05.2005). Существенными недостатками такого люминофора являются низкая устойчивость к воздействию ультрафиолетового излучения и влаги, а также низкая длительность послесвечения от 30 мин до 2 ч. Так как эти недостатки связаны с фундаментальными физико-химическими свойствами люминофора, то это способствовало поиску нового поколения люминофоров с длительным послесвечением. Алюминат стронция, содержащий европий и диспрозий, устойчив к воздействию влаги и ультрафиолетового излучения, имеет длительность послесвечения до 12 ч, а также он безопасен для здоровья людей и животных.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ, ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ ДАННОМУ ИЗОБРЕТЕНИЮ
В настоящее время существует 2 основных способа получения люминофора с длительным послесвечением на основе алюмината стронция: твердофазный синтез и золь-гель метод.
Твёрдофазный синтез (US 5424006 А, С09К 11/80, опубл. 13.07.1995) заключается в обжиге гомогенной твёрдой смеси оксидов алюминия, европия, диспрозия, карбоната стронция и борной кислоты в качестве флюса. Обжиг проводят в восстановительной атмосфере водорода при температуре 1300°C в течение 1 ч. Недостатком данной технологии является применение шаровой мельницы для гомогенизации твёрдой смеси перед обжигом и измельчение агломератов после обжига, а также использование сита для получения конечного продукта, что удлиняет технологическую цепочку.
Золь-гель метод (CN100478417C, C09K11/80, опубл. 15.04.2009) заключается в смешении нитратов металлов и лимонной кислоты до достижения необходимой стехиометрии. После полученный раствор упаривают до образования золя с последующим образованием геля. Далее гель обжигают при температуре до 1250°C в течение 4 ч. Недостатком данного метода является длительный и высокоэнергетический процесс удаления растворителя, что приводит к увеличению себестоимости люминофора, а также низкая воспроизводимость физико-химических характеристик люминофора.
Наиболее близкий способ получения люминофора с длительным зелёно-жёлтым послесвечением на основе алюмината стронция является (CN 101050363, C09K 11/80, опубл. 21.05.2007) метод соосаждения с помощью гидротермальной обработки и дальнейшим обжигом в восстановительной атмосфере, включающий в себя приготовление раствора солей металлов, дозирование раствора карбоната аммония в раствор солей металлов, осаждение с помощью гидротермальной обработки при температуре
140-240°C в течение 4-48 ч, фильтрацию суспензии, промывку, сушку и обжига осадка при 1100-1200°C в течение 2-5 ч в слабо восстановительной атмосфере смеси газов 96%N2+4%H2. Преимуществом этого метода является образование частиц со средним размером 100 нм. Недостатком способа является использование сложной аппаратуры, длительность процесса, малый объём получаемого люминофора за один производственный цикл и сложность в масштабировании технологии.
140-240°C в течение 4-48 ч, фильтрацию суспензии, промывку, сушку и обжига осадка при 1100-1200°C в течение 2-5 ч в слабо восстановительной атмосфере смеси газов 96%N2+4%H2. Преимуществом этого метода является образование частиц со средним размером 100 нм. Недостатком способа является использование сложной аппаратуры, длительность процесса, малый объём получаемого люминофора за один производственный цикл и сложность в масштабировании технологии.
Таким образом, целью настоящего патента является создание простой технологии получения монофазного люминофора с длительным жёлто-зелёным послесвечением на основе алюмината стронция со средним размером частиц (D50) 20-30 мкм.
РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Технические результаты, достигаемые при реализации изобретения, заключаются в снижении количества технологических операций необходимых для получения люминофоров с длительным жёлто-зелёным послесвечением на основе алюмината стронция со средним размером частиц (D50) 20-30 мкм. Заявленный способ получения люминофоров с длительным послесвечением на основе алюмината стронция включает в себя:
- приготовление отдельных водных растворов солей стронция, алюминия, европия и диспрозия. Под отдельными растворами подразумевается раствор единственной соли из перечисленных;
- приготовление общего водного раствора солей металлов, которое заключается в смешении растворов стронция, алюминия, европия и диспрозия с одинаковым кислотным остатком;
- приготовление раствора осадителя, которое заключается в смешении водного раствора аммиака и карбоната аммония;
- соосаждение карбоната стронция и гидроксидов алюминия, европия и диспрозия с помощью одновременного дозирования общего водного раствора солей металлов и раствора осадителя в общий реакционный объём при постоянном перемешивании и постоянном значении pH от 8 до 9, которое достигается путём автоматического регулирования скорости подачи раствора осадителя в общий реакционный объём;
- фильтрование соосаждённой суспензии карбонатно-гидроксидной смеси;
- сушку отфильтрованной карбонатно-гидроксидной смеси до постоянной массы;
- первичный обжиг в воздушной атмосфере высушенного карбонатно-гидроксидной смеси;
- вторичный обжиг в восстановительной атмосфере водорода твёрдого раствора алюмината стронция, содержащего диспрозий и европий.
Заявленный технический результат достигается за счёт равномерного распределения во всём объёме соосаждённой формы карбоната стронция и гидроксидов алюминия, европия и диспрозия во время гидролиза их солей в общем реакционном объёме, что способствует образованию монофазного твёрдого раствора алюмината стронция после первичного обжига.
Автор изобретения исходил из того, что во время соосаждения мелкокристаллический карбонат стронция захватывается аморфным высокоповерхностным гидроксидом алюминия, что обеспечивает равномерное распределения всех компонентов карбонатно-гидроксидного осадка по всему объёму порошка. Таким образом, во время обжига образуется монофазный твёрдый раствор алюмината стронция без затруднений, которые могли быть вызваны массопереносом. Кроме того, поддержание постоянного значения pH в диапазоне от 8 до 9 не позволяет раствориться гидроксиду алюминия, что положительно сказывается на химическом и фазовом составе люминофора с длительным послесвечением на основе алюмината стронция. Полученные после обжига частицы, благодаря низкой степени агломерации, не нуждаются в измельчении и просеивании для получения фракции со средним размером частиц (D50) от 20 до 35 мкм.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Сущность изобретения поясняются фигурами, где изображено:
- на фиг. 1 - Таблица, характеризующая фазовый состав, средний размер части и оптические свойства образцов порошков после восстановительного обжига,
- на фиг. 2 - Дифрактограмма образца порошка по примеру 1,
- на фиг. 3 - Дифрактограмма образца порошка по примеру 3.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
На первой стадии получения люминофоров с длительным послесвечением на основе алюмината стронция готовят водные растворы солей алюминия, стронция, диспрозия и европия. В качестве солей металлов могут быть использованы водорастворимые соли неорганических кислот, в первую очередь нитраты или хлориды. Кислотный остаток соли стоит выбирать исходя из растворимости соли в воде и устойчивости её к гидролизу. С целью приготовления отдельных растворов солей алюминия, стронция, диспрозия и европия соответствующую соль металла растворяют в воде или растворяют соединение металла в неорганической кислоте. По преимущественному способу реализации изобретения для приготовления растворов солей алюминия и стронция хлорид или нитрат металла растворяли в воде, а для приготовления растворов солей европия и диспрозия оксиды металлов растворяли в азотной или соляной кислоте.
На второй стадии получения люминофоров с длительным послесвечением на основе алюмината стронция готовят общий водный раствор солей металлов. С целью получения общего раствора солей металлов необходимо смешивать растворы, полученные на первой стадии, в общем объёме таким образом, чтобы молярное отношение ионов алюминия к ионам стронция составляло 2:1, а содержание ионов европия и диспрозия составляло 0,75 и 1,5 мас. % в пересчёте на оксиды, соответственно. Отклонение от заданного соотношения компонентов может привести к образованию примесной фазы и ухудшению оптических свойств синтезированного люминофора.
На третьей стадии получения люминофоров с длительным послесвечением на основе алюмината стронция готовят раствор осадителя. В качестве раствора осадителя может быть использован водный раствор смеси аммиака и карбоната аммония с молярным соотношением 1:3. Использование в качестве источника гидроксид-ионов растворов щелочей нецелесообразно, так как использование сильных электролитов приведёт к частичному растворению гидроксида алюминия во время соосаждения. По предпочтительному способу реализации изобретения для соосаждения карбонатно-гидроксидной смеси используется водный раствор аммиака и карбоната аммония с концентрациями 1 и 3 моль/дм3, соответственно.
На четвёртой стадии получения люминофоров с длительным послесвечением на основе алюмината стронция проводят соосаждение карбонатно-гидроксидной смеси с помощью одновременного дозирования общего водного раствора солей металлов и раствора осадителя в общий реакционный объём при постоянном значении pH реакционного объёма в диапазоне от 8 до 9. Перед началом соосаждения в общий реакционный объём добавляют воду для равномерного распределения реагентов и продуктов реакции в начале соосаждения и для корректной работы pH метра. Количество воды, добавляемой перед осаждением в общий реакционный объём, не является принципиальным, но рекомендуется добавлять воду в минимальных количествах для уменьшения объёмов суспензии. Поддерживание значение pH общего реакционного объёма на одном уровне происходит за счёт автоматического регулирования скорости дозирования раствора осадителя, приготовленного на третьем этапе. Постоянным значением pH считается значение водородного показателя с отклонением не более 0,1. Контроль значения pH реакционного объёма ведётся с помощью стеклянного электрода и pH метра.
На шестой стадии получения люминофоров с длительным послесвечением на основе алюмината стронция, суспензию, полученную после соосаждения, фильтруют для получения карбонатно-гидроксидной смеси.
На седьмой стадии получения люминофоров с длительным послесвечением на основе алюмината стронция карбонатно-гидроксидную смесь подвергают термообработке в воздушной атмосфере при температуре 150°C до постоянной массы порошка.
На восьмой стадии получения люминофоров с длительным послесвечением на основе алюмината стронция просушенную карбонатно-гидроксидную смесь обжигают в воздушной атмосфере при температуре от 1200 до 1650°C, при этом происходит образование твёрдого раствора алюмината стронция и удаление примесных продуктов в виде аммиачных солей.
На девятой стадии получения люминофоров с длительным послесвечением на основе алюмината стронция твёрдый раствор алюмината стронция подвергают восстановительному обжигу в восстановительной атмосфере водорода или активированного угля для восстановления Eu(III) до Eu(II) при температуре 600°C. По предпочтительному способу реализации изобретения в качестве восстановительной атмосферы используется газ водород.
После восстановительного обжига проводят измерение среднего размера частиц с помощью лазерного гранулометрического анализатора Analisetta 22 nanotech, определяют фазовый состав с помощью дифрактометра X’Pert Pro MPD и определяют самую интенсивную длину волны послесвечения при возбуждении падающим излучением с длинной волны 370 нм с помощью фотолюминесцентного спектрометра LS-55.
Сущность изобретения может быть проиллюстрирована следующими примерами.
Пример 1
В химический стакан вводят 250 см3 дистиллированной воды и 91 г нитрата алюминия (без учёта кристаллизационной воды), перемешивают до полного растворения соли с получением раствора А. В другой химический стакан вводят 200 см3 дистиллированной воды и 82 г нитрата стронция (без учёта кристаллизационной воды), перемешивают до полного растворения соли с получением раствора С. В другой химический стакан вводят 20 см3 дистиллированной воды, 1,82 см3 60 % азотной кислоты и 1,39 г оксида европия, перемешивают до полного растворения соли с получением раствора Е. В другой химический стакан вводят 20 см3 дистиллированной воды, 3,41 см3 60 % азотной кислоты и 2,76 г оксида диспрозия, перемешивают до полного растворения соли с получением раствора Д.
Для получения общего раствора солей металлов растворы А, С, Е и Д смешивают в химическом стакане и перемешивают до получения гомогенного раствора.
Одновременно с приготовлением общего раствора солей металлов готовят раствор осадителя. В химический стакан при постоянном перемешивании помещают 7 см3 27% водного раствора аммиака и 234 г карбоната аммония и доводят до 1000 см3 для достижения концентрации аммиака 1 моль/дм3 и карбоната аммония 3 моль/дм3 в растворе осадителя.
Для соосаждения карбонатно-гидроксидной смеси в реактор с верхнеприводной мешалкой и стеклянным электродом вводят 150 см3 дистиллированной воды. Посредством перистальтических насосов в общий реакционный объём при постоянном перемешивании дозируются раствор осадителя и общий раствор солей металлов. Значение pH реакционного объёма поддерживают на уровне 8 за счёт автоматического регулирования скорости дозирования раствора осадителя. Соосаждение заканчивают, когда общий раствор солей металлов полностью перешёл в реакционный объём и значение pH реакционного объёма остаётся на уровне 8 на протяжении 30 мин.
После соосаждения полученную суспензию фильтруют для отделения карбонатно-гидроксидной смеси от маточного раствора.
Обводнённый карбонатно-гидроксидный осадок сушат в шкафу сушильном при температуре 150° в течение 2 ч.
После этого порошок сначала обжигают в печи муфельной в воздушной атмосфере при температуре 1650°C в течение 2 ч, а потом обжигают в печи кварцевой горизонтальной в водородной атмосфере при температуре 600°C в течение 2 ч.
Пример 2
В химический стакан вводят 700 см3 дистиллированной воды и 260 г хлорида алюминия (без учёта кристаллизационной воды), перемешивают до полного растворения соли с получением раствора А. В другой химический стакан вводят 500 см3 дистиллированной воды и 154 г хлорида стронция (без учёта кристаллизационной воды), перемешивают до полного растворения соли с получением раствора С. В другой химический стакан вводят 20 см3 дистиллированной воды, 5,18 см3 35 % соляной кислоты и 3,47 г оксида европия, перемешивают до полного растворения соли с получением раствора Е. В другой химический стакан вводят 20 см3 дистиллированной воды, 9,83 см3 35 % соляной кислоты и 6,88 г оксида диспрозия, перемешивают до полного растворения соли с получением раствора Д.
Приготовление общего раствора солей металлов и раствора осадителя происходит так же, как написано в 1 примере.
Проведение соосаждения происходит аналогично 1 примеру, но значение pH реакционного объёма поддерживают на уровне 9.
Фильтрация, термообработка и обжиг карбидно-гидроксидной смеси происходит аналогично 1 примеру, но температура первичного обжига равняется 1200°C.
Пример 3 (сравнительный)
Приготовление отдельных растворов солей металлов, общего раствора солей металлов и раствора осадителя происходит так же, как написано в 1 примере.
Проведение соосаждения происходит аналогично 1 примеру, но значение pH реакционного объёма поддерживают на уровне 6.
Фильтрацию, термообработку и обжиг карбидно-гидроксидной смеси проводят аналогично 1 примеру.
Пример 4 (сравнительный)
Приготовление отдельных растворов солей металлов, общего раствора солей металлов и раствора проводят аналогично 1 примеру, но при приготовлении раствора осадителя карбонат аммония не добавляется.
Проведение соосаждения происходит аналогично 1 примеру.
Фильтрацию, термообработку и обжиг карбидно-гидроксидной смеси проводят аналогично 1 примеру.
Claims (1)
- Способ приготовления люминофоров на основе алюмината стронция, содержащих европий и диспрозий, включающий приготовление азотнокислых или хлоридных растворов, содержащих указанные металлы, последующее приготовление общего раствора путём их смешивания таким образом, чтобы молярное отношение ионов алюминия и стронция составляло 2:1, а содержание ионов европия и диспрозия составляло 0,75 мас. % и 1,5 мас. % в пересчёте на оксиды, соответственно, приготовление раствора осадителя с концентрацией аммиака 1 моль/дм3 и карбоната аммония 3 моль/дм3, проведение соосаждения путём одновременного дозирования полученного общего раствора и раствора осадителя в общий реакционный объём при постоянном перемешивании и поддержании постоянного значения pH, выбранного из диапазона значений от 8 до 9 на протяжении всего осаждения за счёт автоматического регулирования скорости подачи раствора осадителя, фильтрацию полученной суспензии, последующую сушку осадка при температуре 150°C до постоянной массы порошка, обжиг в воздушной атмосфере при температуре от 1200 до 1650°C в течение 2 ч и затем - в восстановительной атмосфере водорода при температуре 600°C в течение 2 ч.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2784921C1 true RU2784921C1 (ru) | 2022-12-01 |
Family
ID=
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101016458A (zh) * | 2007-01-19 | 2007-08-15 | 太原理工大学 | 一种快速合成发光材料的溶胶－凝胶的方法 |
| CN101050363A (zh) * | 2007-05-21 | 2007-10-10 | 北京化工大学 | 一种制备纳米铝酸锶长余辉发光材料的方法 |
| RU2634024C1 (ru) * | 2016-10-10 | 2017-10-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" | Способ получения люминофора с длительным послесвечением |
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101016458A (zh) * | 2007-01-19 | 2007-08-15 | 太原理工大学 | 一种快速合成发光材料的溶胶－凝胶的方法 |
| CN101050363A (zh) * | 2007-05-21 | 2007-10-10 | 北京化工大学 | 一种制备纳米铝酸锶长余辉发光材料的方法 |
| RU2634024C1 (ru) * | 2016-10-10 | 2017-10-23 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Мордовский государственный университет им. Н.П. Огарёва" | Способ получения люминофора с длительным послесвечением |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| МАРКОВСКИЙ Л.Я. и др., Люминофоры, Москва-Ленинград, Химия, 1966, с.17. M. MARCHAL et al., Long-Lasting Phosphorescent Pigments of the Type SrAl2O4:Eu2+, R3+(R=Dy, Nd) Synthesized by the Sol-Gel Method, J. of Sol-Gel Sci. and Technol., 2003, v. 26, pp. 989-992. WENFEI SHAN et al., Optimization method for green SrAl2O4:Eu2+, Dy3+ phosphors synthesized via co-precipitation route assisted by microwave irradiation using orthogonal experimental design, Ceram. International, 2015, v. 41, pp. 15034-15040. D.S. KSHATRI et al., Synthesis of nanocrystalline SrAl2O4:Eu2+, Dy3+ phosphor by combustion technique and its luminescent properties, Int. J. of Adv. Engineering Res. and Studies, 2015, pp. 268-270. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4374442B2 (ja) | 高い発光効率を有するアルカリ土類金属チオガリウム酸塩蛍光体の調製 | |
| CN106544025A (zh) | 一种稀土掺杂的硫氧化钆荧光粉的制备方法 | |
| KR20050109528A (ko) | 효율적인, 크기 선별된 녹색 발광 인광체 | |
| EP1053560B1 (en) | Method of preparing high brightness, small particle red-emitting phosphor and the phosohor | |
| US6423247B1 (en) | Phosphorescent pigment and process for preparing the same | |
| US5989454A (en) | Method for making small particle blue emitting lanthanum phosphate based phosphors | |
| RU2784921C1 (ru) | Способ получения люминофоров на основе алюмината стронция с европием и диспрозием методом соосаждения | |
| JP2001521055A (ja) | プラズマ又はｘ線の装置系におけるけい光体としてのツリウム含有燐酸ランタンの使用 | |
| Lakshmanan et al. | Rare earth doped CaSO4 luminescence phosphors for applications in novel displays–new recipes | |
| JP3436712B2 (ja) | 緑色発光蛍光体の製造方法 | |
| KR100351635B1 (ko) | 구상의 알루미네이트계 청색 형광체의 제조방법 | |
| CN104830334A (zh) | 一种镝掺杂蓝色荧光粉的制备方法及其应用 | |
| DE10220292A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Lumineszenzmaterials mit hoher thermischer Löschtemperatur | |
| CN114196398A (zh) | 植物照明用Mn4+掺杂的高光效铝酸盐荧光材料及其制备方法 | |
| US3717584A (en) | Method for preparing rare earth oxide phosphors | |
| JPS5913625A (ja) | 希土類元素のオキシサルフアイドの製造法 | |
| KR100655915B1 (ko) | 알칼리 토금속 티오갈레이트계 형광체의 제조 방법 | |
| KR100666209B1 (ko) | 알칼리 토금속 황화물계 적색 형광체의 제조 방법 | |
| JP2005298272A (ja) | 希土類ホウ酸塩の製造方法 | |
| CN112094639A (zh) | 一种高性能蓄光灭蚊灯荧光粉及其制备方法 | |
| CN107760303B (zh) | 一种低温固相制备YAG:Ce荧光粉的方法 | |
| CN113150782B (zh) | 一种稀土离子掺杂斜方铟酸钆钙钛矿荧光粉的制备方法 | |
| JPH09255950A (ja) | 蓄光性蛍光顔料の製造方法 | |
| JP2010100763A (ja) | 蓄光性蛍光体の製造方法および蓄光性蛍光体 | |
| CN111100638A (zh) | 一种钐锆共掺杂锡酸钙白色荧光粉及其软化学制备方法 |