长余辉材料的合成方法

1、高温固相反应法 利用高温固相反应法制备长余辉的过程是:按计算的摩尔比称取光谱纯级A120、sr-co:和Eu203原料,并加人一定量助熔剂后混匀磨细,先经1500℃灼烧3小时川,然后在还原气体中和1200℃一1400℃焙烧2一4小时,才制得硬度较大的磷光体,粉碎成小块后,再球磨才制得粉状铝酸铭铺长余材料。由于利用高温固相反应法合成的磷光体,需要在高温状态下几小时的晶体缓慢的生长过程,所以合成的磷光体晶粒是逐渐生长的,晶粒较粗大;此外合成的磷光体硬度大,经试验表明,它比玻璃硬,硬度在6一7之间。为了把磷光体制成粉状长余辉材料,就必须进行球磨工艺过程。为此,先要将块状磷光体打碎成一定大小后,再采用硬度大、价高的刚玉球机磨成粉状长余辉材料。由于进球磨罐的料块大小相差较大,在球磨时,往往是较大的料块刚好磨细,而较小的料块已经磨得很细了,就可能会破坏长余辉材料的晶体形状,影响发光亮度,甚至会使发光亮度大幅度地下降。据自制的铝酸铭铺摘磷光体用日本进口的BM一3亮度计实测比较表明,磨细的粉状长余辉材料发光亮度仅是块状磷光体的四分之一左右。粉状长余辉材料的发光亮度大幅度地下降,除了上述主要原因外,还有原材料的磨细混匀问题。因为依靠人或机械磨细和混匀后,再利用高温固相反应法(干法),是不可能达到非常均匀的程度,因而可观察到此种方法制备的磷光体断面上不发光的点,这些点的形成是由于原材料没有达到磨细和混匀造成的。为此,可将原材料按一定比例配成溶液,再脱水忌同样利用高温固相反应法(湿法)制取长余辉材料。只要工艺合理,就可以解决传统的人工或球磨混合不均匀的问题。 2.溶胶一凝胶法 溶胶一凝胶法是一种制备材料的方法,它正在开始代替传统的高温固相反应法来制备无机材料。溶胶一凝胶法起始于十九世纪中期,但直至1971年德国学者利用So-Gel法成功制备出多组分玻璃以后,现已广泛地应用于陶瓷材料和超细材料t6J等制备等,近年来也逐步利用501一Gel法制备荧光粉。溶胶一凝胶法制备材料的工艺首先是制取易于水解的金属溶盐,再在乙醇水溶液中经过水解和缩聚过程而逐渐凝胶化,为了加快缩聚反应速率还应加人催化剂,最后经过脱水和脱醇、干燥和烧结后处理,才制得所需材料。可利用溶胶一凝胶法制备CasiO:Mn2+,Pb2+，荧光粉,原料为分析纯Ca(N03)2·4玩O、Mn(CH3COO)2和pb(NO3)2,以及光谱纯Si(OCH 3)4,按一定配比溶于乙醇水溶液,并在60℃下保温3一4小时,以强化凝胶形成,脱去水和醇,使络合物分解后,最后在1150℃热处理1一1.5小时即可制得硅酸钙荧光粉。溶胶一凝胶法制备荧光粉与高温固相反应法相比,最大优点是合成温度低和制得料成分高度均匀,可达到分子水平平均匀性,所以由SOl一Gel法制得的荧光材料的光学性能较好,而且所需的激活剂含量可降低。对于制备长余辉材料来说,还可以降低成本,可加强市场竞争力。因为铺是属于稀土资源中含量少的成份,因此产量小、价高,采用S01一Gel法制备长余辉材料时可降低铺含量,则可使成本显著下降。 3、燃烧法 对于制备粉状的荧光材料方法除了高温固相反应法和溶胶一凝胶法外,还可以利用燃烧法制备荧光材料,我们已成功地采用燃烧法合成了铝酸银铺铺长余辉材料,这是在较低炉温(500℃一700℃)条件下、快速(3分钟一5分钟)合成的磷光体不结团,硬度小,容易粉碎,晶粒小,磨细以后发光亮度下降不显著。燃烧法制备发光材料的工艺过程是首先将原料制成硝酸盐,再加人适量尿素或甘氨酸等还原剂,充分混合后加热,当反应物达到放热反应的点火温度时,点燃后自行维持燃烧,燃烧产物即为所需的荧光材料。利用燃烧法快速一次合成了铝酸银铺摘长余辉材料。原料为“荧光级”的EuZO3和DyZO:,以及“分析纯级”SrC03和Al(NO3)3,按一定比例将前面3种化合物配成硝酸盐溶液后,将4种原料以特定的摩尔分数混合,再加人适量的玩Bo3和尿素,待全部物质溶解后,直接移人已预先加热到600℃的马弗炉中。随着水分的减少,器皿中溶液逐渐呈现出粘稠的溶胶状态,继续加热,即可观察到作为氧化剂的硝酸盐和作为还原剂的尿素发生剧烈的放热氧化一还原反应,逸出大量气体,进而燃烧,燃烧的火焰呈现出黄偏红色光,该燃烧过程可在几十秒钟内完成,即可获得白色“蘑菇云”状产物。 燃烧法制备铝酸银铺摘长余辉材料与高温固相反应法相比,不但快速、节能,而且由燃烧法制备的产物磨细成粉状长余辉材料比高温固相反应法制得的粉状长余辉材料亮度大、余辉时间长。这是因为燃烧的特点是快速移动的燃烧波峰,高的自发温度(10000K-4000K),所以由燃烧法合成的长余辉材料晶粒小,磨成粉状后晶形几乎不受破坏,其发光亮度与白色“蘑菇云”状产物在相同照射条件下的发光亮度差别不显著。这与溶胶一凝胶法制备的产物是一样的,结晶都较小。但是，由高温固相反应法制备的产物晶粒是逐渐生长而成的,所以粒子较粗。在研磨或球磨时, 往往是较大的料块刚好磨细,而较小料块已磨得很细了。甚至有可能会破坏了晶体形状,影响其发光性能,使发光亮度大幅度下 降。 燃烧法制备发光材料与溶胶一凝胶法相比,均可以获得晶粒小、发光性能优良的荧光材料,但是溶胶一凝胶法制备硅酸钙荧光粉的全过程需要4一5.5小时,时间比燃烧法4一5分钟长得多;并且溶胶一凝胶法需要在1千多度高温下进行热处理,而燃烧法所需马弗炉炉温仅为600℃左右,所以燃烧法工艺过程温度低是一大优点。燃烧法与高温固相反应法和溶胶一凝胶法相比,明显具有省时和节能的优点,并符合绿色照明材料的节能要求,因此,燃烧法是一种很有应用前途的制备发光材料新方法。总之,制备工艺和方法合理与否,是获得良好长余辉材料的关键。因此,应不断努力寻找更为合理的制备方法、工艺和配方等。